Система заземления Советский патент 1993 года по МПК H01R4/66 

со

С

Использование: рабочее и защитное заземления электроустановок, особенно передвижных. Сущность изобретения: система заземления содержит пластину из нето- копроводящего материала, на которой установлены заземляющий электрод со сферическим основанием и каналами для прохождения электролита, соединенный с резервуаром, заполненным электролитом, магистралью с электроклапаном,и питающие (токовые) и приемные (потенциальные) электроды. Система заземления содержит также систему измерения, позволяющую постоянно вести контроль сопротивления растеканию тока системы заземления, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для рабочего и защитного заземления электроустановок, особенно передвижных.

Известны устройства поверхностного электролитического заземления, состоящие из плоского надувного элемента, который может скручиваться, электродов, каналов для прохождения электролита, источника сжатого газа.

Недостатком этих устройств является следующее: нет контроля за расходом электролита в зависимости от сопротивления току растекания, отсутствует контроль сопротивления заземления, конструктивные параметры получаются очень громоздкими.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее резервуар для электролита с металлической мембраной, электроды со сферическим основанием и саморегулирующие клапаны.

Недостатком известного устройства является: отсутствие контроля за расходом электролита в зависимости от сопротивления току растекания, отсутствует контроль сопротивления заземления, происходит чрезмерное засоление почвы и ее заражение агрессивными веществами.

Цель изобретения - повышение эффективности путем поддержания стабильности выходного параметра за счет автоматического регулирования расхода электролита.

В системе заземления имеются дополнительные источник напряжения, блок измерения, первый и второй усилители-преобразователи, источник опорного сигнала, компаратор, согласующее устройство, электроклапан, первый и четвертый питающие (токовые) электроды, второй и третий приемные (потенциальные} электроды, расположенные на нетокопро- водящей пластине, первый и четвертый питающие (токовые) электроды соединены с

VJ

00

00

ел

Јь

Сл

первым и вторым входами источника напряжения, выход которого соединен с первым входом блока измерения, а второй и третий выходы соединены со вторым и третьим приемными (потенциальными) электродами, выход блока измерения соединен с входом первого усилителя-преобразователя, выход которого соединен со входом второго усилителя-преобразователя, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного сигнала, выход компаратора соединен со входом согласующего устройства, а выход согласующего устройства со входом электроклапана, который установлен в магистрали, соединяющей резервуар с заземляющим электродом.

Использование четырех сферических электродов, расположенных на нетокопро- водящем основании, позволяет производить измерение удельного сопротивления грунта, на который устанавливается система заземления методом четырех электродов. Использование поверхностного электролитического заземления сферической формы позволяет по измеренному удельному сопротивлению грунта определить сопротивление току растекания этого заземлителя.

Схема измерения позволяет постоянно вести контроль сопротивления току растекания системы заземления.

В зависимости от количества электролита, поступившего в грунт, изменяется удельное сопротивление грунта, которое постоянно контролируется. При достижении заданного значения сопротивления току растекания на электроклапан подается сигнал на его отключение.

На фиг, 1 изображена структурная схема системы заземления; на фиг. 2 - заземляющий электрод с каналами для прохождения электролита и сферическим основанием.

Схема устройства содержит источник напряжения 1, блок измерения 2, первый усилитель-преобразователь 3, второй усилитель-преобразователь 4. источник опорного сигнала 5, компаратор б, согласующее устройство 7, резервуар для электролита 8, питающие (токовые) электроды 9, приемные (потенциальные) электроды 10, электроклапан 11, заземляющий электрод 12, пластину из нетокопроводящего материала 13,

Первый и второй выходы источника напряжения 1 соединены с первым и четвертым питающими (токовыми) электродами 9, выход источника напряжения 1 соединен с входом блока измерения 2, а второй и третий входы блока измерения 2 соединены с приемными (потенциальными) электродами

усилителя-преобразователя 4, выход второго усилителя-преобразователя 4 соединен с первым входом компаратора 6, а второй вход компаратора 6 соединен с выходом источника опорного сигнала 5. Выход компаратора 6 соединен со входом согласующего устройства 7, а выход согласующего устройства 7 со входом электроклапана 11, который установлен в магистрали подвода электролита из резервуара 8 к заземляющему электроду 12.

Заземляющий электрод 12 расположен в центре нетокопроводящей пластины 13. Приемные (потенциальные) электроды 10 располагаются от сферического электрода

12 симметрично на расстоянии а. Питающие (токовые) электроды 9 размещены от сферического электрода 12 симметрично на расстоянии Ь. Эти расстояния выбираются из

39

условия a b

где d - диаметр питающих (токовых) электродов 9; приемных (потенциальных) электродов 10. Этот диаметр должен быть равен или быть меньше диаметра D заземляющего

электрода 12, который выбирается из условия погружения в грунт.

На фиг. 2 изображен заземляющий электрод, он состоит из сферического основания, уплотнения 15, каналов 14 для прохождения электролита.

Система заземления работает следующим образом.

В рабочем положении нетокопроводя- щая пластина 13 с заземляющим электродом 12, питающими (токовыми) электродами 9, приемными (потенциальными) электродами 10 вдавливается в грунт. В это же время от источника напряжения 1 подается сигнал на питающие электроды 9.

Между двумя приемными (потенциальными) электродами 10 создается разность потенциалов, которая поступает на блок измерения 2, где два сигнала по току и напряжению преобразуются в измеренное

сопротивление Rn. Этот сигнал подается на первый усилитель-преобразователь 3, где производится преобразование Rn в удельное сопротивление грунта по зависимости

55

Ь2-аА зм Rn,

далее сигнал с первого усилителя-преобразователя 3 поступает на второй усилитель-преобразователь 4, где измеренное удельное сопротивление грунта/Ойзм преобразуется в сопротивление току растекания заземляющего электрода по зависимости

R3

1

7TD

/Лом

С выхода второго усилителя-преобразователя 4 сигнал поступает на первый вход компаратора 6, а на второй вход компаратора 6 подается сигнал из источника опорного сигнала 5.

В компараторе 6 происходит сравнение сигнала с допустимым РдОП, которому соот- ветствует сигнал на втором входе компаратора 6.

Если Вз Рдоп,на выходе компаратора 6 появляется сигнал, который подается на вход согласующего устройства 7, а с согла- сующего устройства 7 на электроклапан 11, который устанавливается в магистрали подвода электролита из резервуара 8 к заземляющему электроду 12. Магистраль будет открытой и электролит смачивает грунт. В это время ведется контроль за сопротивлением току растекания. При выполнении условия Нз Кдоп на выходе компаратора 6 сигнал будет отсутствовать, электроклапан 11 закрывается и электролит перестанет по- ступать в грунт.

При длительной эксплуатации системы заземления, грунт, первоначально смоченный электролитом, из-за внешних условий может, например, испариться. В этом слу- чае сопротивление току растекания будет больше РДОП, тогда сигнал на выходе компаратора 6 подается на согласующее устройство, которое включит электроклапан 11 и начинается смачивание грунта до тех пор, пока не выполнится условие Рз Рдоп.

Таким образом, поддерживается автоматически стабильность сопротивления току растекания системы заземления.

Технико-экономическая эффектив- ность предлагаемой системы заземления по

сравнению с известными заключается в том, что позволяет значительно повысить эффективность заземления, как технического способа защиты человека от поражения электрическим током, путем поддержания стабильности выходного параметра за счет автоматического регулирования расхода электролита в зависимости от измеренного значения удельного сопротивления грунта. Формула изобретения Система заземления, содержащая заземляющий электрод со сферическим основанием, выполненный с каналами для прохождения электролита, поступающего из резервуара, установленный в пластине, являющейся рабочим основанием и устанавливаемой на грунт, клапан, регулирующий прохождение электролита через каналы электрода, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем поддержания стабильности выходного параметра за счет автоматического регулирования расхода электролита, в нее введены последовательно соединенные источник напряжения, блок измерения, первый и второй усилители-преобразователи, компаратор, согласующее устройство и четыре дополнительных электрода, установленных в пластине попарно по разные стороны от заземляющего электрода, крайние из которых являются питающими и соединены соответственно с первым и вторым входами блока измерения, причем выход источника опорного сигнала соединен с вторым входом компаратора, выход согласующего устройства соединен с входом клапана, выполненного электрическим, установленного в дополнительно введенной магистрали, соединяющий резервуар для электролита с заземляющим электродом, который предназначен для электрического соединения с корпусом заземляемого агрегата, при этом пластина, на которой установлены электроды, выполнена из нетокопроводящего материала и устанавливаемой на грунт отдельно от резервуара.

к корпусу агрегата

Ј«./

Фи 2