Способ защиты от токов утечки Советский патент 1991 года по МПК H02H5/12 

Изобретение относится к технике защиты человека от поражения электрическим током и может быть использовано при термообработке сварных швов трубопроводов.

Целью изобретения является предотвращение отключений электротермической установки в начальный период термообработки изделия.

Способ основан на измерении проводимости изоляции электроустановки от земли и ее отключении при возрастании проводимости изоляции выше предельно допустимого по условиям электробезопасности значения.

Состоит в том, что при превышении проводимостью влажной изоляции предельно допустимого значения в момент включения

электротермоустановки она может отключаться только чере время, достаточное.для высыхания изоляции и восстановления ее изолирующих свойств, но не больше максимально возможного времени высыхания причем в течение времени высыхания осуществляется предупредительная сигнализация. Указанное время определяется по выражению

а

temax - т.- V |п

и mln

УЗИД

Си.отах

ктЗ

О

45 sj

sj

где сг-эмпирический коэффициент, по экспериментальным данным а 2800Кл;

- минимальный ток, потребляемый электротермоустановкой;

Сид- максимально допустимая по условию электробезопасйости проводимость- изоляции;

Сиотах максимальная возможная проводимость изоляции в момент включения злектротермоустановки.

При восстановлении проводимости изоляции в процессе ее высыхания за меньшее время технологический процесс не прерывается.

Способ реализуется/например, устройством, функциональная схема которого приведена на чертеже, Устройство состоит из блока его питания 1, источника опорных напряжений 2,-фильтра низких частот 3, измерительного резистора 4, порогового элемента - компаратора 5, элемента выбора режима работы 6, таймера 7, элемента установки 8, преобразователя 9 напряжения питания электротермоустановки, эпемента сигнализации 10 л исполнительного органа- 11. На чертеже показаны также индуктор 12 электротермоустэновки, источник 13 его питания 13 и контакты 14.его выключателя (выключатель входит в условное обозначение исполнительного органа 11).

Блок питания 1, подключенный к промышленной сети (не показано), соединен с источником опорных напр-яжений 2 и элементом установки 8 и обеспечивает питание постоянным током остальных активных элементов устройства, выполняемых на интегральных микросхемах. Первый (измерительный) выход источника опорных напряжений 2 подключен через фильтр низких частот 3 к цепи из последовательно соединенных измерительного резистора 4, индуктора 12 и сопротивления изоляции между индуктором и заземленным тврмообрабатываемым изделием. Pro рой выход источника опорных напряжений 2 подключен к первому входу порогового элемента (компаратора) 5, второй вход которого присоединен к резистору 4. Выход порогового элемента 5 соединен с первыми входами элемента выбора режимов работы 6, таймера 7 и элемента сигнализации 10. 1 Вторые входы схемы выбора режимов работы б и элемента сигнализации 10 соединены С выходами таймера 7, второй вход которого соединен с выходом элемента выбора режимов работы б, а третий вход подключен к аыходу преобразователя 9 напряжения, входные выводы которого присоединены к индуктору 12. Выход элемента-выбора режимов работы 6 соединен также с входом исполнительного органа 11, а его установочный вход подключен к элементу 8, к которому подключены также установочные входы таймера 7. Выходные контакты 14 исполнительного органа включены между выводами индуктора и полюсами источника 13 питания индуктора.

Устройство следующим образом реализует предлагаемый способ, например, при индукционной термообработке сварных швов трубопроводов. После включения злектротермоустановки (при использовании в качестве источника питания индукто0 ра элёктромашинного преобразователя включение устройства осуществляют одновременно или после включения асинхронного электродвигателя преобразователя) на выходах блока питания 1 появляются напря5 жения. Напряжение появляется и на входе элемента установки 8, который формирует импульсы начальной установки, переводящие таймер 7 и элемент выбора режимов работы в исходное состояние. На выходе

0 элемента выбора режимов работы 6, подключенном к исполнительному органу 11, появляется сигнал, включающий цепь управления исполнительного органа, который контактами 14 подключает индуктор 12 к

5 источнику 13 его питания.

С появлением высокочастотного напряжения на индукторе 12 преобразователь 9 напряжения формирует постоянное напряжение, уровень которого соответствует ло0 гической единице, поступающее на соответствующий вход таймера 7.

Измерительный ток устройства, пропорциональный проводимости изоляции между индуктором 12 и заземленным изде5 лием, создается источником опорных напряжений 2 и проходит по цепи: вывод источника опорных напряжений 2 - индуктор 12 - проводимость изоляции между индуктором и заземленным изделием 0 земля-измерительный резистор 4 - фильтр низких частот 3. Фильтр низких частот препятствует прохождению в измерительной цепи токов высокочастотных помех и тока с частотой источника питания индуктора. На

5 измерительном резисторе 4 создается падение напряжения (постоянного), пропорциональное проводимости изоляции между индуктором и землей, Это напряжение поступает на второй (измерительный) вход по0 рогового элемента 5, на первый (опорный) вход которого от источника опорных напряжений 2 поступает напряжение, соответствующее предельно допустимой проводимости изоляции между индуктором

5 и изделием.

Если в момент включения устройцтва проводимость изоляции меньше предельно допустимой, то напряжение на выходе порогового элемента 5 равно нулю и элемент сигнализации 10, таймер 7 и элемент выбоpa режимов работы б своего исходного состояния не изменяют: на выходе элемента 6 имеется напряжение и исполнительный орган 11 остается включенным - контакты 14 замкнуты.

Если в процессе термообработки проводимость изоляции между индуктором и изделием по каким-либо причинам (прикосновение человека, пробой изоляции и другие) превысит предельно допустимое значение, пороговый элемент 5 сработает и на его выходе появится напряжение. Скачок напряжения вызывает срабатывание элемента выбора режимов работы 6, и на его выходе напряжение пропадает, что приво- дит к размыканию исполнительным органом 11 контактов 14 выключателя источника 13 питания индуктора 12. При этом световой индикатор элемента сигнализации 10 начинает непрерывно светиться, сигнализируя

06аварийном отключении электроустановки.

Если в момент включения устройства проводимость изоляции больше предельно .допустимого значения, то на выходе компа- ратора 5 имеется единичное напряжение, которое запускает таймер 7, Он представляет собой делитель частоты счетных импульсов, формируемых исполнительным органом 11 из выпрямленного напряжения промышленной частоты и следующих с частотой 100 Гц.

При коэффициенте деления частоты 128 на первом выходе таймера импульса следуют с частотой 0,78 Гц, с которой и мигает световой индикатор элемента сигнализации 10, предупреждая о том, что в этом режиме работы устройство не производит автоматического обнаружения прикосновения человека к индуктору и зона термообработки на это время требует особого наблюдения. Если через время, равное tumax 2,73 мин после включения электроустановки (расчет по приведенной выше формуле показал, что для О 2800Кл,ит1п 40А,6Ид 0,04тСм, Сиотах 100 т См значение temax составляет 2,32 мин), проводимость изоляции не снизится до допускаемого значения, то таймер

7срабатывает и через элемент выбора режимов работы 6 обусловливает действие ис полнительного органа 11 на размыкание контактов 14 выключателя источника 13 питания индуктора 12, переключение светового индикатора элемента сигнализации 10

на непрерывное сечение.

Если проводимость изоляции снизится до допустимых значений за время, меньшее

tsmax 2,73 мин, то после перехода компаратора 5 в нулевое состояние (в момент равенства проводимости изоляции между индуктором и изделием предельно допустимому значению) таймер 7 останавливается, световой индуктор элемента сигнализации 10 гаснет.

Если спустя какое-то время в процессе термообработки проводимость изоляции между индуктором и изделием вновь поднимается до недопустимого значения и на выходе порогового элемента вновь появляется напряжение, то индуктор 12 отключится от источника 13 его питания и индикатор элемента сигнализации 10 снова засветится.

Положительный эффект от использования предлагаемого способа состоит в обеспечении работоспособности и безопасности эксплуатации электроустановки по термообработке изделий во время высыхания обычно влажной в начальный период технологического процесса изоляции и, следовательно, в повышении его производительности.

Формула изобретения

Способ защиты от токов утечки, основанный на измерении проводимости изоляции электроустанов и относительно земли и ее отключении при возрастании проводимости выше предельно допустимого по условиям электробззопасности значения, о т- личающийся тем, что, с целью предотвращения отключений электротермической установки в начальный период термообработки издепия, запрещают действие защиты и осуществляют предупредительную сигнализацию в течение времени, необходимого для высыхания влажного в начальный период электроизоляционного материала и восстановления его изоляционных свойств, но не более максимально возможного времени высыхания, определяемого по формуле

temax

где о - эмпирический коэффициент;

1итт - минимальный ток, потребляемый электротермической установкой;

Сид - максимально допустимая по условию электробезопасности проводимость изоляции;

Gn.omax максимально возможная проводимость изоляции в момент включения электротермической установки;

после истечения которого действие защиты разрешают.

Изобретение относится к технике защиты человека от поражения электрическим током и может быть использовано при термообработке сварных швов трубопроводов. Целью изобретения является предотвращение ложных отключений технологического оборудования в начальный период термообработки в процессе высыхания изоляционного материала. Способ основан на измерении проводимости изоляции элект- ротермоустановки относительно земли и ее отключении от источника питания при возрастании проводимости изоляции выше предельно допустимого по условию элект- робезопзсности значения. Состоит е том, что при превышении проводимости влажной в начале электротермообрабогки изоляции предельно допустимого значения Б момент включения электротермоустановки она может отключаться только через время, достаточное для высыхания изоляции,-в течение котооого осуществляется предупредительная сигнализация сигнализатором. При восстановлении проводимости изолят ции в процессе ее высыхания за указанное время технологический процесс не прерывается. 1 ил.