Устройство для контроля сопротивления изоляции электрических цепей Советский патент 1993 года по МПК H02H3/17 

Изобретение относится к устройствам для защиты от токов утечки в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью и предназначено для защиты от поражения людей электрическим током.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предложенного устройства для контроля сопротивления изоляции электрических цепей.

Устройство для контроля сопротивления изоляции состоит из оперативной цепи, подключенной между клеммами, служащими для соединения с фазами сети и землей (з) соответственно. Оперативная цепь включает в себя последовательно соединенные присоединительный дроссель 1, компенсирующий дроссель 2 и разделительный конденсатор 3, параллельно которому включены последовательно соединенные источник оперативного тока 4 и RC-фильтр 5. Устройство содержит источник эталонного тока 6, источник питания 7, исполнительный орган 8, в оперативную цепь включены два диода, первый 9 согласно, а второй 10 - встречно с источником оперативного тока 4, аноды указанных диодов 9 и 10 присоединены к общей цепи источника питания. К катоду первого диода 9 подключен через катод-анод третьего диода 11 вход первого

12логического элемента НЕ, вход второго

13логического элемента НЕ через анод-катод четвертого 14 диода соединен катодом второго диода 10, выходы первого 12 и второго 13 логических элементов НЕ подключены к входной цепи исполнительного органа 8 соответственно через резисторы 15 и 16с входом дополнительного усилителя 17 и исполнительного органа 8, который выполнен в виде усилителя 18 и электромагнитного реле 19, выходы указанных усилителей 17 и 18 соединены последовательно между собой и подсоединены к источнику питания. К катоду второго диода 10 подключен через первый резистор 20 источник эталонного тока 6 согласно с указанным диодом 10. а к катоду первого диода 9 через второй резистор 21 подключен источник питания 7 встречно с указанным диодом 9.

К нулевой точке трехфазного присоединительного дросселя 1 подключен балластный резистор 22, соединенный с дополнительным заземлителем Д3.

Трехфазный присоединительный дроссель 1 присоединен к обмотке низшего напряжения трансформаторной подстанции 23 через автоматический выключатель 24, на нулевой и независимый расцепители которого воздействуют контакты электромагнитного реле 19.

Вторичная обмотка 25 компенсирующего дросселя 2 через дополнительно введенные второй RC-фильтр 26 и выпрямитель 27 соединена с первым диодом 9 оперативной цепи через соединенные последовательно стабилитрон 28 и резистор 29. причем стабилитрон 28 включен согласно, а выпрямитель 27 - встречно с указанным диодом 9.

Устройство работает следующим образом. При бесконечно большом сопротивлении изоляции сети оперативный ток 0п от источника оперативного тока 4 проходит по

5 цепи: резисторы НС-фильтра 5, открытый эталонным током Эт диод 10, диод 9, земля (з), дополнительный заземлитель Д3. резистор 22, нулевая точка трехфазного присоединительного дросселя 1, компенсирующий

0 дроссель 2. Диод 9 открыт оперативным током и вход первого логического элемента 12 закорочен через открытый диод 9, что соответствует логическому 0 на входе первого логического элемента 12. Вход второго ло5 гического элемента 13 закорочен через открытый эталонным током 1Эт диод 10. что также соответствует логическому 0 на его входе. Тогда выходы первого 12 и второго 13 логических элементов НЕ соответствует ло0 гической 1 и токи, проходящие через резисторы 15 и 16 и эмиттер-базовые переходы дополнительного усилителя 17 и усилителя 18, соединенные последовательно между собой, открывают указанные усилители, что

5 ведет к срабатыванию электромагнитного реле 19. В результате нулевой расцепитель автоматического выключателя 24 срабатывает и дает возможность включить указанный автоматический выключатель, а,

0 следовательно, подать напряжения на защищаемую сеть.

В случае снижения сопротивления изоляции до опасной по условиям безопасности величины оперативный ток 0п достигает

5 значения эталонного тока 1Эт, и диод 10 запирается, а, следовательно, напряжение на входе логического элемента 13 становится равным напряжению высокого уровня, соответствующему логической 1. а на его выхо0 де появится напряжение низкого уровня, соответствующее логической 1, базовый ток транзистора 18 становится равным нулю, последний закрывается и якорь электромагнитного реле 19 отпадает, разрывая цепь

5 нулевого расцепителя автоматического выключателя 24, что ведет к отключению сети. При прикосновении человека к фазе сети напряжение нулевой последовательности, снимаемое с вторичной обмотки 25 компенсирующего дросселя 2 через RCфильтр 26 выпрямляется выпрямителем 27 и ток пропорциональный выпрямленному напряжению запирает первый диод 9, В результате напряжение на входе логического элемента 12 становится равным напряже- нию высокого уровня, соответствующему логической 1, а на его выходе появляется напряжение низкого уровня, соответствующее логическому 0, что в конечном итоге ведет к отпаданию якоря электромагнитно- го реле 19, а. следовательно к отключению сети.

Повышение быстродействия объясняется тем, что время срабатывания устройства не зависит от параметров RC-фильтра 5 в оперативной цепи.

Однако, при медленном снижении сопротивления при однофазной утечке напряжение нулевой последовательности может оказывать влияние на сопротивление ера- батывания, причем наибольшее влияние происходит при минимальной емкости сети, т.е. сопротивление срабатывания повышается при емкости сети равной нулю. Таким образом, может иметь место нежелательная зависимость сопротивления срабатывания от емкости сети.

Указанный недостаток устраняется путем выбора напряжения на вторичной обмотке 25 компенсирующего дросселя 1, параметров RC-фильтра 26, конденсатора на выходе выпрямителя 27, стабилитрона 28 и резистора 29 таким образом, чтобы обеспечить достаточное быстродействие устройства (порядка 20 мс), независимость сопротивления срабатывания при изменении емкости сети, а также высокую устойчивость против ложных срабатываний при коммутационных операциях в сети.

Таким образом устройство защиты от утечки тока в трехфазной сети обеспечивает повышение надежности быстродействия,

Формула изобретения

Устройство для контроля сопротивления изоляции электрических цепей, содер- жащее оперативную цепь подключенную

между клеммами для соединения с фазами сети и землей соответственно и включающую в себя последовательно соединенные присоединительный дроссель, компенсирующий дроссель и разделительный конденсатор, параллельно которому включены последовательно соединенные источник оперативного тока и первый RC-фильтр, источник эталонного тока, источник питания, к выходу которого через усилитель подключена катушка, исполнительного органа, первый резистор, подключенный к оперативной цепи, второй-пятый резисторы, стабилитрон, с-целью повышения надежности и быстродействия, в него введены четыре диода, два логических элемента НЕ, второй RC- фильтр и выпрямитель, а компенсирующий дроссель снабжен вторичной обмоткой, при этом в оперативную цепь включены два диода, первый согласно, а второй встречно с источником оперативного тока, аноды диодов присоединены к общей цепи источника питания, к катоду первого диода подключен через катод-анод третьего диода вход первого логического элемента НЕ, вход второго логического элемента НЕ через анод-катод четвертого диода соединен с катодом второго диода, к катоду второго диода подключен через первый резистор источник эталонного тока согласно с указанным диодом, a i катоду первого диода через второй резистор подключен источник питания, причем выход первого логического элемента НЕ через третий резистор подключен к управляющей цепи усилителя, выход второго логического элемента НЕ через четвертый резистор - к входу исполнительного органа, а вторичная обмотка компенсирующею дросселя через последовательно соединенные второй RC-фильтр и выпрямитель соединена с первым диодом оперативной цепи через соединенные последовательно стабилитрон и пятый резистор, причем стабилитрон включен согласно, а выпрямитель встречно с указанным диодом.

Использование: трехфазные электрические сети с изолированной нейтралью. Сущ„ 18 23 ЧЗ-СЗ -J ность изобретения: при прикосновении человека к фазе сети напряжение нулевой последовательности, снимаемое с вторичной обмотки 25 компенсирующего дросселя 2 через RC-фильтр 26, выпрямляется выпрямителем 27 и ток, пропорциональный выпрямленному напряжению, запирает первый диод 9. В результате напряжение на входе логического элемента 12 становится равным напряжению высокого уровня, соответствующему логической единице, а на его выходе появляется напряжение низкого уровня, соответствующее логическому нулю, что в конечном итоге ведет к отпаданию якоря электромагнитного реле 19, а следовательно к отключениюсети.Повышение быстродействия объясняется тем. что время срабатывания устройства не зависит от параметров RC-фильтра 5 в оперативной цепи. 1 ил. U23, СО с со hO со о о 11 г-, 15 17. /г