Устройство для контроля заземления передвижных электроустановок Советский патент 1991 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в сетях переменного тока для контроля напряжения прикосновения.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля и повышение электробезопасности.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - двухпороговый амплитудный дискриминатор с тремя выходами; на фиг.З - формирователь импульсов при переходе сигнала через 0м.

Устройство содержит основной 1 и вспомогательный 2 заземпители, причем корпус 3 передвижной электроустановки (ПЗУ) соединен с основным за- землителем 1, коммутационный аппарат 4, блок 5 формирования запускающего импульса, блок 6 питания, нажимную кнопку 7, блок 8 формирования тестового потенциала с нормально разомкнутым контактом 9, выпрямитель 10, двухпороговый амплитудный дискриминатор 11, первый одновибратор 129 первый блок 13 сигнализации (Напряжение прикосновения в норме), второй одновибра- тор 14, второй блок 15 сигнализации (Устройство неисправно), выходной релейный элемент 16, трансформатор 17 тока, резистор 18, амплитудный селектор 19., временной селектор 20, эле- мент И 21, третий одновибратор 22, третий блок 23 сигнализации (Сопрр- тивление изоляции ниже нормы) .

Заземлитель 1 подключен к корпусу 3, входы блока 6 питания и первый

вход блока 5 подключены к сети через кнопку 75 выход блока 8 подсоединен к фазе сети и корпусу через последовательно включенную первичную обмотку трансформатора 17 тока, резистор 18 шунтирует его вторичную обмотку, к которой подключены последовательно соединенные амплитудный селектор 19 и временной селектор 20, входы выпрямителя 10 через контакт 9 подключены к вспомогательному заземпителю 2 и корпусу 3 соответственно, а выход - к входу дискриминатора 11, входы первого 12 и второго 14 одновибраторов подключены соответственно к первому и второму выходу дискриминатора 11, а выходы - к первому 13 и второму 14 блокам сигнализации соответственно. Вход релейного элемента 16 подключен к третьему выходу дискриминатора 11, а выход соединен с входом коммутационного аппарата 4, контакты которого подключают передвижную электроустановку. Первый вход элемента И 21 соединен с выходом временного селектора 20, второй вход - с третьим выходом дискриминатора 11, а выход через третий одновибратор 22 соединен с третьим блоком 23 сигнализации.

Блок 5 может быть выполнен из формирователя импульсов при переходе сигнала через О, двух элементов И и триггера.

Формирователь импульсов (фиг.З) включает масштабный преобразователь 24 (например, понижающий трансформатор напряжения), ограничитель 25, первый 26 и второй 27 триггеры, первый 28, второй 29 и третий 30 элементы НЕ, элемент 2И-НЕ 31 и одновибратор 32.

Ограничитель преобразует входной синусоидальный сигнал частотой fe в положительные прямоугольные импульсы длительностью 1/2fc и частотой следования fc . Эти импульсы поступают на вход триггера 26, скачком потенциала из 1 в О опрокидывают его. На инверсном выходе триггера устанавливается логическая единица, которая инвертируется и поступает на S-вход триггера. Таким образом триггер устанавливается в исходное положение, а йа выходе инвертора формируется сигнал, соответствующий моменту перехода

через О напряжения на входе блока 5 от положительного полупериода к отрицательному.

Элемент НЕ 28, подключенный к выходу ограничителя 25, инвертирует ег выходной сигнал, который затем поступает на вход триггера 27, работа которого совместно с элементом 29 аналогична работе триггера 26 с элемен- том 30. На выходе элемента 29 присутствует сигнал, соответствующий переходу через О от отрицательного полупериода к положительному. Для повышения помехоустойчивости на выход . элемента 31 подключен одновибратор 32 расширяющий импульсы от нескольких десятков микросекунд до 1 мкс. С вы- |хода формирователя импульсов сигнал поступает на первый вход элемента И, а на второй вход - логическая единиц от блока 6 питания. Это необходимо для устойчивой работы блока 8 с тем, чтобы сигнал на его вход от. блока 6 был подан раньше, чем сигнал на дру- гой его вход от блока 5. На выходе блока 5 формируется один импульс с задержкой во времени t«, величина которого определяет момент запуска блока 8 относительно нуля фазы, т.е. ам плитуду тока замыкания на землю.

Блок 8 формирования тестового потенциала представляет собой одновибратор с импульсным входом: при подач на второй вход импульса от блока 5 н выходе его возникает импульс тока с амплитудой и длительностью, отличным от входного импульса.

Блок 8 формирования тестового потенциала, включающий тиристор, герко новое поле, конденсатор и два резитора, (его простейший вариант) работает следующим образом.

При подаче импульса от блока 5 и питания от блока 6 тиристор открывается, срабатывает герконовое реле и замыкает свои нормально разомкнутые контакты. На выходе блока между зажимами протекает ток однофазного замыкания.

По мере заряда конденсатора напряжение на герконовом реле падает, и когда оно достигает значения напряжения отпускания, реле отпускает свои

Ј Rk. C ln 0,1,

(1)

g 5 0 5 0 цится

0

5

0

5

где R - активное сопротивление катушки герконового реле; С - емкость конденсатора.

Двухпороговый амплитудный дискриминатор 11 выполнен на основе операционных усилителей, работающих в режиме компараторов и логических элементов, причем ийпг иоп .

Устройство работает следующим образом.

При включении коммутационного аппарата 4 ПЗУ подключается к сети, на выходе блока 6 питания появляется постоянное стабилизированное напряжение, а на выходе блока 5 возникает один импульс длительностью в несколько десятков микросекунд. На выходе блока 8 формирования тестового потен- циала соответственно возникает импульс тока однофазного замыкания длительностью 8 . Одновременно замыкается контакт 9 и на вход выпрямителя 10 поступает импульс, амплитуда которого определяет уровень напряжения прикосновения .

Если Uon, , т.е. нахов норме, на выхода операционных усилителей Y01, Y02 присутствуют логические едьницы (фиг. срабатывает первый блок 12 сигнализации.

Если Upp Uong, на выходе OY1 присутствует логический нуль, а на выходе OY2 - единица. В этом случае на выходе элемента Запрет появляется логическая единица, срабатывает выходной репейный элемент 16 и ПЗУ 3 аппаратом 4 отключается от сети.

При наличии неисправности, когда

на выходе амплитудного дискриминатора 11 сигнал мал или равен нулю, т.е. Upp Uon4, на выходе OY1 присутствует логическая единица, а на выходе OY2 логический нуль. В результате срабатывает второй блок 15 сигнализации, сигнализирующий о неисправности устройства контроля. Блок работает также при неисправностях, приводящих к появлению логических нулей на выхои де обоих OY.

Одновременно с замыканием контакта 9 возникает сигнал на выходе вто

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в сетях переменного тока для контроля напряжения прикосновения. Целью изобретения является повышение достоверности контроля и электробезопасности.

конта кты. Цепь тока однофазного замы- ,с РИЧНОЙ обмотки трансформатора 17 токания прерывается.

Длительность импульса ft тока однофазного замыкания можно вычислить по формуле:

ка. Длительность его зависит от длительности импульса ( . При сопротивлении изоляции относительно землиt находящемся в пределах нормы, на вы4ка. Длительность его зависит от длительности импульса ( . При сопротивлении изоляции относительно землиt находящемся в пределах нормы, на вы4

ходе временного селектора 20 сигнал , близок к нулю. В случае, если сопротивление изоляции одной из фаз относительно земли ниже критического, на выходе амплитудного селектора 19 появляется сигнал, который проходит временной селектор 20 и поступает на первый вход элемента И 21. Одновременно, на третьем выходе дискримина- тора 11 появляется логическая единица, поступающая на второй вход элемента И 21 и вход релейного элемента 16.

т

В результате на выходе элемента И

21 появляется сигнал и срабатывает третий блок 23 сигнализации Сопротивление изоляции относительно земли ниже нормы.

Далее срабатывает элемент 16 и электроустановка отключается от сети.

Для проверки напряжения прикосно-j/ вения в любой момент времени эксплуатации достаточно нажать и отпустить кнопку 7. При нажатии кнопки все кон- так/гы размыкаются и блоки 5, 6, 8, 13, 15 и 23 приходят в исходное состояние (до замыкания контактов аппарата 4). При отпускании кнопки схема устройства работает так как описано.

Формула изобретения

Устройство для контроля заземления передвижных электроустановок, содер- жащее основной заземлитель, вспомогательный заземлитель, коммутационный .аппарат, блок формирования запускающего импульса, блок питания, блок формирования тестового потенциала, нормально замкнутый контакт, выпрямитель, амплитудный дискриминатор, первый и второй блоки сигнализации, релейный элемент, основной заземлитель соединен с корпусом передвижной элек троустановки, с первым входом выпрямителя, с первым выходом блока формирователя тестового потенциала, первый фазный провод передвижной электроус тановки соединен с первыми входами i

0

5

5 п

5

О

0

блока питания и блока формирования запускающего импульса, второй и третий входы которого соединены соответ- ствеяно с вторым входом и с первым выходом блока питания, второй выход которого соединен с первым входом блока формирования тестового потенциала, второй вход которого соединен с выходом блока формирования запускающего импульса, вспомогательный заземлитель через нормально разомкнутый контакт соединен с вторым входом выпрямителя, выход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора, второй вход которого соединен с первым входом выпрямителя, а первый выход соединен с входом релейногп элемента, выход которого соединен с входом коммутационного аппарата, через контакты которого фазные провода п ередвижной электроустановки соединены с соответствующими фазами сети, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и электробезопасности, в него введены трансформатор тока, резистор, амплитудный и временной селекторы, элемент И, третий блок сигнализации, первый, второй и третий одновибра- торы, нажимная кнопка, второй выход блока формирования тестового потенциала соединен с вторым фазным проводом передвижной электроустановки через первичную обмотку трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена с резистором и с входом амплитудного селектора, выход которого через временной селектор соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора, второй и третий выходы которого соединены через первый и второй одновибраторы соответственно с первым и вторым блоками сигнализации, выход элемента И соединен через третий одновибратор с третьим блоком сигнализации, третий фазный провод передвижной электроустановки соединен через нажимную кнопку со вторым входом блока питания.