Устройство для защитного отключения в однофазной сети напряжением до 1000В Советский патент 1991 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратуре защиты от поражения током в сети с заземленной нейтралью.

Целью изобретения является повышение надежности, помехоустойчивости и упрощение устройства.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит трансформатор 1 тока утечки со вторичной обмоткой 2, одним выводом соединенной через делитель напряжения на резисторах 3-6 с неинвертирующим входом усилителя 7, а другим выводом - с инвертирующим входом этого

же усилителя. Усилитель 7 охвачен импуль- сно-интегрирующей обратной связью, выполненной на конденсаторе 8, диоде 9 и резисторе 10.

Импульсно-интегрирующая цепь выполняет следующие функции диод 9 гальванически развязывает инвертирующий вход усилителя 7 от выхода в рабочем режиме и осуществляет пороговую положительную обратную связь в динамике (режиме переключения) усилителя 7, когда потенциал выхода становится ниже порога открытия диода; RC-цепь из резистора 10 и конденсатора 8 в динамике образует интегрирующую цепь с постоянной времени нарастания сигONС Ы О

Ю

нала 3-4,5 мс, отсекая в частотной передаточной характеристике усилителя 7 частоты выше 120-140 Гц; наличие указанной постоянной времени RC-цепи предотвращает опрокидывание усилителя 7 в момент подачи напряжения питания.

К выходу усилителя 7 присоединена цепь формирования запускающих импульсов, выполненная на стабилитроне(пороговом элементе) 11, резисторах 12, 13 и конденсаторе 14, Выход цепи формирования запускающих импульсов подключен к исполнительному элементу 15. Источник питания устройства выполнен на стабилитроне 16, конденсаторе 17, резисторе 18, диодах 19 и 20. Силовая цепь исполнительного элемента 15 соединена последовательно с катушкой 21 расцепителя, зашунтированной диодом 22. Резистор 5 и конденсатор 23 образуют фильтр, стабилизирующий опорное напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 в переходных режимах, предотвращая изменение этого напряжения при импульсных помехах. .

Устройство работает следующим образом.

При подключении к однофазной сети (A.N) однополупериодное напряжение через диоды 19 и 20 разделительного фильтра одновременно прикладывается через ограничительный резистор 18 к источнику питания (16,17) и к катушке расцепителя 21. Так как усилитель 7 подключен параллельно источнику питания, напряжение на нем растет от нуля до установившегося значения, определяемого напряжением стабилизации стабилитрона 16. Весь процесс занимает 2-3 мс. Опорное напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 растет пропорционально росту напряжения питания, а потенциал инвертирующего входа усилителя растет быстрее из-за наличия индуктивности обмотки 2 и поэтому в определенный момент может произойти опрокидывание усилителя 7. Указанное явление предотвращает RC-цепь 8, 10 (постоянная времени 3-4,5 мс).

Из-за отсутствия тока утечки в первичных обмотках трансформатора 1 (контакты расцепителя 21 разомкнуты) в его вторичной обмотке 2 не наводится напряжение и потенциал инвертирующего входа будет более низким, чем неинвертирующего. На выходе усилителя 7 устанавливается напряжение положительной полярности, равное примерно половине напряжения источника питания, Пороговый элемент 11 открывается и через него на управляющий электрод исполнительного элемента 15

(тринистор, транзистор) поступает открывающее напряжение. Элемент 15 открывается, создавая цепь протекания тока через катушку21 расцепителя. Расцепительзамыкает свои силовые контакты, подключая потребители к электрической сети,

При появлении тока утечки, в том числе через тело человека, прикоснувшегося к то- коведущей части потребителя, в обмотке 2

трансформатора 1 появляется напряжение, примерно пропорциональное этому току. Если его значение положительной полуволной превысит уровень опорного напряжения на неинвертирующем входе усилителя

7, установленный резистором 6, усилитель перейдет в режим усиления переменного тока с длительностью импульсов соответствующих частоте 50 Гц, но обратной полярности. Когда с учетом постоянной времени

цепи из конденсатора 8 и резистора 10 на катоде диода 9 напряжение снизится до уровня пробоя диода, вступит в действие защелка - положительная пороговая обратная связь импульсно-интегрирующей цепи

(9, 8, 10). Усилитель перейдет в ключевой режим, на его выходе установится напряжение, близкое к нулю. Пороговый элемент 11 закроется, зарядная цепь (12-14) разряжается (за 1-2 мс), исполнительный элемент 15

закрывается, обрывая цепь питания катушки 21, диод 22 ускоряет процесс разряда индуктивности, диод 20 предотвращает попадание всплеска напряжения самоиндукции в сеть и источник питания. Расцепитель

отключает потребители от сети,

Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом обеспечивает упрощение схемы, при высокой помехоустойчивости позволяет повысить быстродействие защиты и имеет высокую функциональную надежность.

Формула изобретения Устройство для защитного отключения

в однофазной сети напряжением до 1000 В, содержащее трансформатор тока утечки с вторичной обмоткой, усилитель с резистив- ным делителем напряжения на входе, инвертирующий вход усилителя соединен с

одним из выводе вторичной обмотки трансформатора тока утечки, исполнительный элемент, включенный в цепь питания расцепителя, источник питания, два стабилитрона, а также диоды и конденсаторы, от л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности, помехоустойчивости и упрощения устройства, второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока утечки соединен с первыми выводами первого, второго, третьего резисторов, первого и второго конденсаторов, второй вывод второго резистора соединен с неинвертирующим входом усилителя, вторым выводом второго конденсатора, первым выводом четвертого резистора и анодом первого диода, катод которого соединен с вторым выводом первого конденсатора и первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с выходом усилителя и катодом первого стабилитрона, анод которого через шестой резистор соединен с управляющим входом исполнительного элемента, первыми выводами седьмого резистора, третьего конденсатора, вторые выводы которых соединены с отрицательным выводом питания

0

усилителя, вторым выводом третьего резистора, анодом второго стабилитрона, клеммой для подключения к фазе питающей сети и первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом второго стабилитрона, вторыми выводами первого и четвертого резисторов, положительным выводом питания усилителя, и первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого соединен с катодом второго диода.анод которого соединен с клеммой для подключения к нейтрали питающей сети и аноду третьего диода, катод которого соединен с цепью питания рас- цепителя.,

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратуре защиты от поражения электрическим током в сети с изолированной нейтралью. Целью изобретения является повышение надежности, помехоустойчивости и упрощение устройства. При подключении устройства к сети и при отсутствии тока утечки на выходе усилителя 7 устанавливается напряжение положительной полярности, пороговый элемент 11 открывается, вследствие чего через исполнительный элемент 15 включается катушка 21 расцепителя, при этом потребитель подключается к сети. При появлении тока утечки усилитель 7 переходит в ключевой режим и напряжение на его выходе снижается до нуля, вследствие чего закрывается исполнительный элемент 15 и катушка 21 расцепителя обесточивается. Импульсно интегрирующая цепь (8, 9, 10) усилителя 7 обеспечивает положительную пороговую обратную связь, предотвращая опрокидывание усилителя в момент подачи напряжения питания. Резистор 5 и конденсатор 23 образуют фильтр, обеспечивающий повышение помехоустойчивости устройства. 1 ил.