Устройство для защитного отключения в сети переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к техни е защиты людей от поражения электрическим током,

Целью изобретения явля ется повышение надежности устройства защиты.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы.

Устройство содержит дифференциальный трансформатор 1.тока (ДТТ), на выход которого подключены конденсато 2, усилитель 3 и усилитель-ограничитель А, аналоговый вычитатель 5, входы которого подключены к выходам усилителя 3 и усилителя-ограничителя 4j блок 6 формирования импульсов при переходе сигнала тока утечки через ноль, подключенный к выходу усили- теля 3, элемент 7 временной задержки вход которого подключен к выходу бло ка 6, элемент 8 сложения по моду;т 2 первый вход которого подсоединен к выходу блока 6, второй-вход - к . выходу элемента 7, а выход - к врег менному Селектору 9 импульсов по длительности, элемент ИЛИ-НЕ 10, первый вход которого подключен к вып ходу аналогового вычитателя 5, вто- рой вход - к выходу временного се;- лектора 95 а выход - к информационному входу элемента 11 ЗАПРЕТ, выходной релейный элемент 12, подключенный к выходу элемента 11, датчик 13 (трансформатор) тока нагрузки, блок 14 формирования сигнала по скорости изменения тока нагрузки, вход которого подключен к выходу датчика 13, а выход - к запрещающему вход элемента 11, коммутационный аппарат 15.

На фиг,2 приведены диаграммы 16 - 19 напряжения на вых(Эдах блоков 3, 6,7 и 8 соответственно,

Блок 6 (как вариант выполнения) включает ограничитель, два Т-триггер ра, три элемента НЕ, элемент И-НЕ и одновибратор. Последний служит для повьппения помехоустойчивости устрой- ства, длительность импульсов .одновиб ратора 0,1-0,5 мс,

Временной селектор 9 (как вариант вьтолнен на базе элемента временной задержки и элемента И-НЕ.

Конденсатор С предназначен для фильтрации высших гармоник на выходе ДТТ 1 .

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что в нормальном режиме флэа А имеет незначительно повышенну по сравнению с другими фазами утечку тока на землю. Включением аппарата 15 подается питание на защищаемую электроустановку и блоки устройства. За счет этого тока утечки на выходе ДТТ 1 появляется сигнал, который каждым усилителем 3 и 4 усиливается одинаково. Это обеспечивается выбором коэффициента усиления и порога ограничения сигнала в усилителе 4, В результате на входы блока 5 поступают практически одинаковые сиг налы по амплитуде и напряжение на его выходе близко к нулю. На выходе элемента 10 появляется 1. Сигнал проходит элемент 1I и приводит к срабатыванию релейного-элемента 12. Контакты аппарата 15 остаются-замкнутыми, а электроустановка - подключенной к сети.

Поступающее на вход блока 6 напряжение Uj (кривая а,фиг,2) преобразуется в импульсы 11,2. с частотой следования f 2/Тд, На 1-й и 2-й входы элемента 8 поступают импульсы Uj,U с частотой следования соответственно f и f /Т(.„, где Т., соответственно фактический и номинальный периоды напряжения сети. За счет нестабильности /частоты сети на выходе элемента 8 возникают паразитные импульсы (Ид на фиг,2), длительность которых С может составлять до 10% от длительности импульсов и. Для фильтрации паразитных импульсов время задержки в селекторе 9 выбирают равным Ь 21, Таким об; разом, на выходе селектора 9 будет О, который не изменит сигнала на выходе элемента 10,

При включении аппарата I5 возникает скачок естественного тока утечки, в результате чего на выходе ДТТ 1 амплитуда сигнала может возрасти до величины, при которой происходит его ограничение в блоке 4. В этом случае равенство сигналов по амплитуде на входах блока 5 нарушается, а на его выходе возникает сигнал, который инвертируется элементом 10, что приводит К обесточиванию релейного элемента 12 и отключению защищаемой электроустановки (ЭУ) от сети. Для предотвращения такого ложного отключения с блока 14 в момент подключения устройства поступает сигнал на запрещающий вход элемента 11. Благодаря этому на выходе элемента 11 остается 1.

Если человек касается фазы А, то амплитуда сигнала на выходы ДТТ 1 возрастает до величины, при которой происходит отключение защищаемой электроустановки от сети,

В случае, если человек касается фазы В, сигнал на выходе ДТТ 1 равен

и

2ir

Uy sinot+Uj sin (Ot- 5),

(1)

- амплитуда сигнала, обуспавленная естественным током утечки в фазе А; - амплитуда сигнала, обусловленная прикосновением к фа- эе В человека с эквивалентным сопротивлением тела R. U(, U,j, то

Мг и., sinCwt - -) (2)

Таким образом, если человек касается фазы В в момент t (фиг.2),. то, начиная с этого момента, сигнал на выходе ДТТ 1 описьшается согласно (2) кривой S и момент перехода сигнала через нуль t будет смещен на величину At . На выходе элемента 8 возникает импульс длителы ностью § .

На выходе селектора 9 появляется 1, а на выход элемента 11 - О что приводит к обесточиванию релейного элемента 12 и отключает ЭУ от сети. При появлении на выходе элемента 8 импульсов длительностью, обусловленных перераспределением тока утечки на землю между фазами вследствие коммутирования нагрузки в защищаемом участке сети, работа схемы блокируе т ся путем подачи импульса с блока 14 на запрещающий вход элемента 11 в момент изменения тока нагрузки.

Если человек касается фазы С, то сигнал на выходе ДТТ 1 равен

и,

sin (cot + Z-)

(3)

Работа устройства аналогично описанному для случая прикосновения человека к фазе В.

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить массо-га- баритные показатели путем исключения трансформаторов напряжения. Кроме того, отсуствует настройка в эксплуатации при вьтолнении датчика, распознающего - возникновение дзухфаз- ной утечки тока на землю, на стандартных логических элементах. Формула изобретения Устройство для защитного отключения в сети переменного тока, содержа- щее дифференциальный трансформатор тока, на выход которого подключены входы усилителя и усилителя-ограничи- теля, аналоговый вычитатель, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам .усилителя и усилителя-ограничителя, датчик , тока нагрузки, блок формирования сигнала по скорости изменения тока нагрузки, вход которого подключен к вы- ходу датчика тока нагрузки, а выход - к запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ, элемент ИПИ-НЕ, выходной :ре- лейный элемент, отличающее- с я тем, что, с целью повьшения на- дежности работы защиты, дополнительно введены последовательно соединен- : ные блок формирования импульсов при переходе сигнала тока утечки через ноль, элемент временной задерж- ки, элемент сложения по модулю 2, временной селектор импульсов по длительности, причем вход блока формирования импульсов при переходе сигнала тока утечки через ноль соединен с выходом усилителя, а выход - с вторым входом элемента сложения по модулю 2, выход временного селектора импульсов по длительности подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, к второму вхо- у которого подключен выход аналогового вычитателя, а выход элемента ЛИ-НЕ соединен с информационным ходом элемента ЗАПРЕТ, выход котоого соединен с входом выходного ре- ейного элемента.

Г6 r

77 Uf

Жл,

Изобретение относится к электро технике, а именно к технике защиты людей от поражения электрическим током. Целью изобретения является повьппение надежности работы устройства. Сущность изобретения заклю-. сЯ чается в том, что в момент прикосновения человека к фазе трехфазной сети, имеющей в другой фазе естественный ток утечки на землю, соизмеримый с током, прошедшим через тело человека, производится сравнение соседних полупериодов сигнала датчика 1 тока утечки. При этом формирование и сравнение сигналов датчика тока утечки осуществляется с помощью блока 6 формирования импульсов при переходе сигнала тока утечки через нуль элемента 7 временной задержки, элемента 8 сложения по модулю 2, временного селектора 9 импульсов по длительности. В устройстве предусмотрен также запрет его-срабатывания при значительной скорости и величине тока утечки. 2 ил. В (Л с 4 со со Ф1/г.7

re

3 79

W Jiiil b./irAl

(-ЛиШ-Ж

CPU г. г