Устройство для защитного отключения в трехфазной сети с заземленной нейталью Советский патент 1991 года по МПК H02H3/16 

провода на выход усилителя. Резистор 9 за- шунтирован конденсатором 10 и образует фильтр высших гармоник сети. Резистор 11 включен между средней точкой источника питания и неинвертирующим входом усилителя. Диод 12 катодом подключен к выходу усилителя 3, а анодом соединен с точкой соединения резистора 13, конденсатора 14 и входом порогового элемента 5. Другим своим выводом резистор 13 соединен с плюсом, а конденсатор 14 с общим проводом источника питания. Выход порогового элемента 15 соединен с общим проводом источника питания, цепью из параллельно соединенных конденсатора 16 и резистора

17и соединен с управляющим электродом исполнительного органа 5. Катоды диодов

18и 19 присоединены к неинвертирующему входу усилителя 3. Анод диода 18 присоединен к точке соединения резистора 20, конденсатора 21 и резистора 22. Другим своим выводом резистор 20 соединен с плюсом, конденсатор 21 - с общим проводом источника питания, а резистор 22 - с анодом диода 23,-Соединенного катодом с третьей фазой электрической сети. Анод диода 19 соединен с одним выводом резистора 24 и цепью из последовательно соединенных термисторов 6 и резистора 25. Второй вывод резистора 24 соединен с плюсом, а резистора 25 - с общим проводом источника питания. Устройство содержит также ключ 26 и катушку коммутационного аппарата 27.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на него трехфазного напряжения сети благодаря наличию цепей фиксации уровня напряжения смещения неинвертирующего входа усилителя 3, выполненных на элементах 6,11,18-23, цепь запуска исполнительного органа 5 оказывается запертой. Катушка силового коммутационного аппарата 27 подключается к сети по цепи фаза-фаза через тиристорный (си- мисторный) ключ 26 с цепью самозапуска. Защищаемый электропотребитель подключается к трехфазной сети.

При появлении тока утечки, вследствие прикосновения человека или повреждения изоляции токоведущих частей в зоне защиты и превышении этим током уставки срабатывания, определяемой параметрами цепи резисторов 7,8,9, усилитель 3 переходит в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе устанавливается уровень 0. Цепь, состоящая из элементов 12-17, формирует запускающее напряжение на управляющий электродiисполнительного органа 5. Исполнительный орган открывается, шунтируя импульсы цепи запуска тиристорного

(симисторного) ключа 26 на общий провод. Происходит отключение силового коммутационного аппарата 27 электропотребителя от сети. Аналогично происходит отключение

при обрыве в цепи термисторов 6 или значительном изменении их сопротивления из- за перегрева той среды, где они размещены. Общее сопротивление цепи термисторов 6 и резистора 25, включенных последователь0 но, как правило не превышает 1-2 кОм, и на катоде диода 23 напряжение, определяемое делителем 24,6,25, не превышает десятых долей вольта. Диоды 18,19 выполняют функцию термокомпенсирующих элементов по

5 неинвертирующему входу усилителя 3 за счет обратного тока, значение которого зависит от температуры среды.

При достижении температуры срабатывания термистора 6 происходит резкое уве0 личение сопротивления термистора (одного или нескольких) с 45-80 Ом до 8-12 кОм. Потенциал катода диода 19 возрастает, происходит его пробой, повышение потенциала неинвертирующего входа усилителя 3, пере5 ход его в устойчивое состояние с уровнем выхода 0, включение исполнительного органа 5 и отключение коммутационного аппарата 27. Две фазы питающей сети находятся под контролем катушки управления ком0 мутационным аппаратом 27 и при обрыве любой из них происходит отключение потребителя от сети. Защита от обрыва третьей фазы осуществляется с помощью элементов 18-23.

5 Устройство питается от бестрансформаторного источника питания 4 от двух фаз cefu. Через элементы 20, 22 и 23 напряжение с источника питания 4 стекает в третью фазу сети и на катоде диода 18 на0 пряжение ниже порога пробоя. При обрыве в цепи третьей фазы напряжение на катоде диода 18 повышается, происходит его пробой с постоянной времени, определяемой соотношением параметров RC-цепи (20,21).

5 Потенциал инвертирующего входа усилителя 3 повышается, происходит отключение потребителя от сети.

Температурная стабильность усилителя 3 обеспечивается элементами 6,11,18-35 по

0 неинвертирующему входу за счет термозависимого изменения сопротивления, причем резисторы с повышением температуры увеличивают сопротивление линейно, а диоды снижают обратное сопротивление

5 переходов нелинейно. Конденсатор 10 включен с инвертирующего входа усилителя 3 на выход. Вместе с резистором 9 он образует параллельный широкополосный RC- фильтр с равномерным затуханием от 150 Гц и выше и включенный в цепь отрицательной

обратной связи. При поступлении на вход помехи сигнал этой частоты, усиленный усилителем 3, в противофазе складывается с пришедшим на выход через цепь 9, 10 и ослабляется. Резистор 13 и конденсатор 14 формируют на эмиттере порогового элемента 15 импульс для управления тиристором 5 и одновременно создают постоянную времени нарастания этого импульса, исключая открытие тиристора при возникновении на выходе усилителя 3 импульса помехи, длительностью от долей до 1,5-2 мс. Конденсатор 16 и резистор 17 формируют импульс открытия тиристора и с постоянной времени накапливают энергию для этого импульса после пробоя порогового элемента 15, исключающую кратковременное открытие тиристора 5.

При использовании предлагаемого устройства одновременно с повышением температурной стабильности и помехоустойчивости обеспечивается возможность (при необходимости) контролировать температуру внешнего объекта с помощью встраиваемого в него датчика-термистора (позистора), контроль целостности всех фаз питающей сети, уменьшается энергопотребление электрической схемы устройства защитного отключения, так как источник питания с параллельно к нему подключенным усилителем включен последовательно с катушкой коммутационного аппарата 27, выполняющей роль гасящего резистора.

Формула изобретения Устройство для защитного отключения в трехфазной сети с заземленной нейтралью, содержащее трансформатор тока утечки со вторичной обмоткой, усилитель с инвертирующим и неинвертирующими входами, пороговый орган, исполнительный орган с катушкой расцепителя в силовой цепи, источник питания, термодатчик, а также диоды, резисторы, конденсаторы, отличающееся тем, что, с целью повышения температурной стабильности, помехоустойчивости и расширения функциональных

возможностей путем контроля целостности фаз питающей сети, первый вывод вторичной обмотки трансформатора тока утечки соединен с общей точкой соединения пер- вого и второго резисторов, а второй вы вод - со средней точкой источника питания и через третий резистор с точкой соединения катодов первого, второго диодов и неинэер- тирующего входа усилителя, инвертирующий вход которого соединен с общей точкой соединения второго вывода первого резистора и первого вывода четвертого резистора, зашунтированного первым конденсатором, второй вывод четвертого

резистора соединен с выходом усилителя и катодом третьего диода, анод которого соединен с входом порогового элемента, первым выводом второго конденсатора и первым выводом пятого резистора, второй

вывод которого соединен с положительной шиной источника питания и первыми выводами шестого и седьмого резисторов, вторым выводом шестого резистора соединен с анодом первого диода, с первым выводом

третьего конденсатора и первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого соединен через анод-катод четвертого диода с клеммой для подключения к первой фазе питающей сети, а второй вывод седьмого резистора соединен с анодом второго диода и через термистор с первым выводом девятого резистора, второй вывод которого соединен с вторыми выводами второго, третьего конденсаторов и второго резистора, первым выводом четвертого конденсатора, первым выводом десятого резистора и отрицательной шиной источника питания, имеющего клемму для подключения к второй фазе питающей сети, вторые выводы

четвертого конденсатора и десятого резистора соединены с выходом порогового органа и входом исполнительного органа, включенного в цепь управления катушкой расцепителя, включенной между положительной

шиной источника питания и клеммой для подключения к третьей фазе питающей сети.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратуре защиты, и может быть использовано для защиты людей от поражения электрическим током, а электропотребителей от анормальных режимов работы. Целью изобретения является повышение температурной стабильности, помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей путем контроля целостности фаз питающей сети. При подаче на устройство напряжения питания за счет фиксации уровня напряжения смещения неинвертирующего входа усилителя 3 цепь запуска исполнительного органа 5 будет запертой и катушка коммутационного аппарата 27 подключается к сети. При появлении тока утечки выше уставки, определяемой параметрами цепи резисторов 7, 8, 9, усилитель 3 переходит в другое устойчивое состояние и исполнительный орган 5 открывается, тем самым отключается катушка 27 коммутационного аппарата. Аналогичное отключение произойдет при обрыве в цепи термистора 6 или значительном перегреве термисторов, защита от обрыва фаз питающей сети осуществляется с помощью элементов 18 - 23, а также включением катушки коммутационного аппарата 27 между двумя фазами питающей сети. Температурная стабильность усилителя 3 обеспечивается элементами 6, 11, 18 - 23, а помехоустойчивость устройства обеспечивается RC-фильтром на элементах 9, 10. 1 ил.