Устройство непрерывного контроля целостности цепи зануления Советский патент 1992 года по МПК G01R31/02 

при обрыве зануляющей жилы кабеля, при этом устройство не обеспечивает безопасность человека при его прикосновении к корпусу электроприемника из-за сложности устройства, содержащего повышающий трансформатор, усилитель, дополнительный источник питания усилителя.

Кроме того, контроль целостности цепи зануления недостаточно надежен, так как исполнительное реле может срабатывать не только в случае обрыва зануляющей жилы кабеля, но и при неисправности усилителя или блока питания, что вызывает ложное отключение приемника, т.е. приводит к уменьшению надежности электроснабжения потребителей.

Наиболее близкой по своей сущности к предлагаемому устройству является схема управления и защиты индивидуальным электроприводом с цепями управления, включенными на фазное напряжение 2.

Недостатком этого устройства является опасный вынос потенциала на корпус электроприемника при обрыве цепи зануления и нажатии кнопки Пуск магнитного пускателя, при этом устройство не обеспечивает безопасности человека при его прикосновении к корпусу электроприемника, кроме того, возможно неотключение магнитным пускателем электроприемника при обрыве цепи зануления замыкании цепи смертельно опасного тока через человека.

Целью изобретения является повышение электробезопасности эксплуатации электрооборудования за счет уменьшения выноса потенциала на корпус электроприемника в случае обрыва зануляющей цепи и при прикосновении человека к корпусу электроприемника и нажатии кнопки Пуск магнитного пускателя, а также за счет надежного контроля целостности цепи зануления при протекании через человека существенно меньшего тока.

Цель достигается тем, что параллельно катушке магнитного пускателя дополнительно введен конденсатор, емкость которого с индуктивным сопротивлением катушки для создания резонанса токов находится в соотношении

3200 XL t R2 +xi:

где С - емкость конденсатора, мкФ; R - активное сопротивление катушки пускателя, Ом; XL- индуктивное сопротивление катушки пускателя. Ом.

Известно устройство для контроля сопротивления заземляющей цепи самоход0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ной машины переменного тока, содержащее резонансные контуры, подключенные к заземлителю 3.

В известном устройстве резонансные контуры, состоящие из последовательно соединенных конденсаторов и катушек индуктивности и подключенные по концам кабеля к его силовым жилам, настраиваются на резонанс напряжений для высокой частоты и служат для задержания рабочей частоты 50 Гц.

В предлагаемом устройстве резонанс токов создается индуктивностью катушки магнитного пускателя и емкостью конденсатора, резонансный контур настраивается на частоту 50 Гц и служит для увеличения результирующего сопротивления цепи тока.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства непрерывного контроля целостности цепи зануления.

Устройство содержит силовой кабель 1 с зануляющим проводником 2, подключенным к корпусу 3 электроприемника, магнитный пускатель, катушка 4 которого первым своим зажимом через замыкающую кнопку 5 Пуск, шунтируемую замыкающим блок- контактом 6 магнитного пускателя, размыкающую кнопку 7 Стоп подключена к одной фазе силового кабеля 1, а вторым зажимом - к корпусу электроприемника 3, конденсатор 8, подключенный параллельно катушке 4 магнитного пускателя, причем емкость конденсатора 8 с индуктивным сопротивлением катушки 4 магнитного пускателя для создания резонанса токов находятся в соотношении

с 3200 XL

R2 + X

Устройство работает следующим образом.

При целом зануляющем проводнике 2 силового кабеля 1 нажатием на кнопку 5 Пуск магнитный пускатель включается на фазное напряжение, срабатывая, замыкает свой блок-контакт 6 и силовые контакты 9, подключая электроприемник 3 к питающей сети..

Если во время работы нарушится целостность зануляющей цепи (в частности, за- нуляющего проводника), катушки 4 магнитного пускателя обесточится, разомкнутся блок-контакты 6 и силовые контакты 9, электроприемник 3 обесточится, при этом на корпусе 3 электроприемника потенциал будет равен нулю.

Если при этом человек прикасается к корпусу электроприемника, то из-за создания при нажатии кнопки 5 Пуск магнитного пускателя замкнутой цепи: фаза силового кабеля 1, кнопка 7 Стоп, кнопка 5 Пуск, резонансный контур, состоящий из катушки 4 магнитного пускателя и конденсатора 8, корпус электроприемника 3, сопротивление тела человека Rh, земля - по человеку с сопротивлением Rh потечет некоторый ток, Однако из-за наличия резонансного контура (катушка 4, конденсатор 8) этот ток снижен до существенно меньшей величины.

При использовании магнитного пускателя типа ПМЕ-211 принимают напряжение включения пускателя UBWI 130 В, ток включения вкл 0,4 А; напряжение отключения пускателя Уоткл 70 В; ток отключения 1откл 8мА.

При выключенном состоянии пускателя и при разомкнутой его магнитной цепи (воздушные зазоры в стержнях Ш-образного сердечника около 7 мм) Ркат 175 Ом, ХКат 250 Ом, полное сопротивление катушки Z 2 300 Ом.

Шунтирующий катушку конденсатор имеет емкость С 0,7 мкФ, емкостное сопротивление ХКонд3 4500 Ом, существенно- го влияния на результирующее значение параметров блок катушка-конденсатор не оказывает.

При включенном состоянии магнитного пускателя и при замкнутой его магнитной цепи в случае отсутствия шунтирующего катушку пускателя конденсатора с емкостью С 0,7мкФ(т.е. до введения предлагаемого изобретения) эффективное значение активного сопротивления катушки Р кат 1450 Ом (значительное увеличение Ркат следствие значительного увеличения магнитной индукции в стали сердечника катушки и, соответственно, возникновения значительных потерь в сердечнике), полное сопротивле- ние катушки Z 4350 Ом, индуктивное сопротивление катушки Х кат 4100 Ом.

При подключении шунтирующего катушку конденсатора емкостью С 0,7 мкФ, R Var 12900 Ом, полное реактивное сопро- тивление катушки и конденсатора по параллельной схеме замещения X «.

В соответствии с изложенным в цепи могут возникнуть следующие режимы:

1. Без введения изобретения.

а). Установка работает в нормальном режиме (магнитный пускатель включен, его магнитная цепь замкнута), человек касается корпуса электроприемника.

б). В цепи зануляющейжилы питающего кабеля возник разрыв.

Человек (находящийся в электрическом соединении с. землей) оказывается включенным в цепь, находящуюся под фазным напряжением 220 В, через катушку

магнитного пускателя, корпус электроприемника на землю. Через человека устанавливается ток

Ih220

мА,

V(1000 4-1450)2 +41002

весьма опасный для человека. Однако магнитный пускатель при этом не отключается, так как этот ток (46 мА) значительно превышает ток отключения магнитного пускателя ( 8мА).

Электромеханизм будет продолжать нормально работать (с разрывом в цепи зануления), а человек будет находится под действием этого весьма опасного для него тока неопределенно длительное время (пока не будет выключено напряжение в питающей сети или не будет нажата кнопка Стоп магнитного пускателя).

2. При введении изобретения.

В той же самой ситуации человек окажется в цепи включенным последовательно со значительно большим и практически чисто активным сопротивлением резонансного контура катушка пускателя-конденсатор с емкостью С 0,7 мкФ, при этом R Var 12900 Ом, Х оо Ом и ток, проходящий по человеку, составит только 15-16 мА, что близко к безопасному (10 мА).

Основной причиной увеличения активного сопротивления контура катушка магнитного пускателя-конденсатор при резонансе токов в нем до 12900 Ом и соответственно уменьшения тока через человека до 15-16 мА является большое эффективное значение активного сопротивления катушки магнитного пускателя при замкнутом состоянии магнитной цепи пускателя (РГкат 1450 Ом), возникающее, как указывалось ранее, в результате значительных потерь в стали сердечника катушки при его замкнутом состоянии.

Ток через человека в рассмотренной аварийной ситуации при наличии предполагаемого технического решения может быть снижен до совершенно безопасной величины (менее 10 мА) при снижении потерь в стали сердечника катушки хотя бы вдвое.

Это может быть достигнуто каким-либо из следующих путей или их комбинацией:

-Применением более тонких листов при сборке сердечника пускателя (например, толщиной порядка 0,3-0,25 мм вместо применяемых в настоящее время листов толщиной 0,5 мм);

- Применением более высококачественной стали (с меньшими удельными потерями);

- Уменьшение воздушного зазора в разомкнутом сердечнике (например, с 7 до 5 мм) и соответственно уменьшением необходимых значений магнитных индукций как при разомкнутом состоянии сердечника, так и при замкнутом его состоянии. Формула изобретения Устройство непрерывного контроля целостности цепи зануления, содержащее силовой кабель с зануляющим проводником, подключенным к корпусу электроприемника, магнитный пускатель, катушка которого

0

первым своим зажимом через замыкающую кнопку Пуск, шунтируемую замыкающим блок-контактом магнитного пускателя, размыкающую кнопку Стоп подключена к одной фазе силового кабеля, а вторым зажимом - к корпусу электроприемника, о т- личающееся тем, что, с целью повышения электробезопасности эксплуатации электрооборудования, введен конденсатор, выводы которого подключены параллельно к выводам катушки магнитного пускателя для создания резонанса токов.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля целостности зануляющего проводника четы- рехжильного кабеля. Целью изобретения Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля целостности зануляющего проводника че- тырехжильного кабеля. Известно устройство для контроля исправности заземления передвижных и переносных электроустановок, включающее силовой кабель с ззнуляющей жилой, подключенной к корпусу электроприемника, конденсатор, соединяющий фазу питающей сети с корпусом электроприемника, исполявляется повышение электробезопасности эксплуатации электрооборудования. Цель достигается за счет введения конденсатора 8, выводы которого подключены параллельно к выводам катушки 4 магнитного пускателя для создания резонанса токов, значения индуктивного сопротивления катушки и емкости конденсатора находятся из математического соотношения, приведенного в описании изобретения. Устройство содержит силовой кабель 1, зануляющий проводник 2, электроприемник 3, замыкающую кнопку 5 Пуск магнитного пускателя, блок-контакты 6 магнитного пускателя, размыкающую кнопку Стоп 7 магнитного пускателя, силовые контакты 9 магнитного пускателя. Положительный эффект заключается в повышении электробезопасности эксплуатации электрооборудования за счет ограничения тока, проходящего через человека, до малой величины в случае обрыва зануляющей цепи при прикосновении человека к корпусу электроприемника и нажатии кнопки Пуск магнитного пускателя. 1 ил. нительное реле, подключенное на выходе усилителя, питаемого источником постоянного тока, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого включена в за- нуляющую жилу кабеля-, а вторичная обмотка связана с входом усилителя 1. . Недостатком этого устройства является низкий уровень обеспечения электробезопасности при эксплуатации электроустановок из-за выноса опасного потенциала через конденсатор, соединяющий фазу питающей сети с корпусом электроприемника 1 ГО CJ ся CJ ю