Известные до настоящего изобретения автоматические защитные выключатели страдали отсутствием высокой чувствительности и работа их зависела от величины и изменения сопротивления вспомогательного заземления, что делало их мало надежными в условиях эксплоатации.
Предлагаемое устройство, схема которого изображена на чертеже, предназначается для осуществления надежного автоматического отключения той части электрической установки, в которой произошло повреждение изоляции, и снабжаемый защитой объект может получить опасный в отношении прикосновения потенциал. Кроме того, устройство выполняет функции нулевого реле, а также автоматически отключает установку и при обрыве фаз.
Устройство состоит из выключателя 1 с выключающей катушкой 2, промежуточного реле 3, управляющего выключателем 1, трансформатора 4, включенного между корпусом защищаемой установки 5 и вспомогательным заземлением НЕ, электронной лампы 8 и кенотрона 7, трансформатора 9 для питания, и, наконец, кнопочного переключателя 6, позволяющего в любой момент проверить исправное состояние всего устройства в нормальных условиях действия, а также используемого для остановки двигателя. Реостат 10 служит для настройки устройства.
При появлении опасного напряжения прикосновения на корпусе защищаемой установки 5 (например, электродвигателя и связанного с ним электрически станка или механизма) через первичную обмотку трансформатора 4 пройдет ток и на концах вторичной обмотки появится напряжение, которое, складываясь с первоначальным напряжением смещения, изменит величину анодного тока в электронной лампе 8. Изменение величины анодного тока (увеличение или же уменьшение до нуля) приведет в действие промежуточное реле 3, выключающее (помощью выключающей катушки 2) выключатель 1 в цепи установки 5, Таким образом, установка 5, получившая замыкание на корпус и представляющая опасность в отношении прикосновения, будет отключена от питающей ее сети.
Для контроля действия всей схемы служит кнопочный переключатель 6. При нажатии на кнопку переключателя 6 действует реле 3 и выключатель 1 будет выключен. При освобождении кнопки перемещаемые ею контакты автоматически возвращаются в первоначальное положение, при котором схема включена на защиту.
Питание защитной схемы и контрольного устройства может производиться от той же сети, к которой присоединена защищаемая установка, или же от посторонней цепи.
Предлагаемое устройство может выполнять защитные функции в однофазных и трехфазных системах как заземленных, так и незаземленных. Схема может одинаково работать и в установках постоянного тока.
По принципу своего действия и конструкции аппаратуры устройство может применяться для всех напряжений.
При разработке первого образца описываемого устройства имелись в виду, главным образом, фабрично-заводские установки, как представляющие наибольшую трудность в обеспечении надежной защитой и в то же время особенно остро в ней нуждающиеся.
Для приведения в действие промежуточного реле 3 и дальнейшего выключения выключателя 1 требуется очень незначительная сила тока в первичной обмотке трансформатора 4, равная долям миллиампера.
Такая высокая чувствительность устройства позволяет сделать кажущееся сопротивление первичной обмотки трансформатора 4, включенной последовательно в цепь вспомогательного заземления НЕ защищаемой установки 5, очень большим, порядка десятков тысяч ом. При этом условии как величина самого сопротивления вспомогательного заземления НЕ, так и неизбежные изменения величины этого сопротивления со временем не влияют существенно на величину тока в рассматриваемой цепи. Этим обеспечивается постоянство настройки схемы, независимость от сопротивления вспомогательного заземления и надежность работы ее в условиях эксплоатации. Практически оказалось, что при увеличении сопротивления вспомогательного заземления НЕ до 100000 ом реле, будучи установлено на выключение при напряжении прикосновения 40 вольт, работает без изменения своих защитных характеристик. Высокая чувствительность, отсутствие замкнутой цепи во вторичной обмотке трансформатора 4 и независимость действия от величины вспомогательного заземления делают устройство электростатически управляемым и позволяющим бесконтактно включать или выключать достаточно мощные исполнительные цепи через промежуточные реле или же без последних.
При появлении на защищаемом объекте любого возможного напряжения прикосновения, большего, чем то, на которое реле установлено, устройство без изменения своих защитных характеристик отключает данную часть установки.
Собственное время действия всей схемы значительно меньше допускаемого времени с точки зрения безопасности при принятой в настоящее время величине напряжения прикосновения. При этом, конечно, имеется в виду самый неблагоприятный случай, т.е. когда происходит замыкание на корпус, с которым обслуживающий персонал находится по условиям работы в постоянном и длительном соприкосновении. Во всех же остальных случаях величина времени действия не имеет существенного значения.
Большая скорость отключения поврежденного и опасного в отношении прикосновения элемента установки при безотказной работе выключающей схемы может сделать возможным повышение номинального напряжения установок, так как это выгодно в технико-экономическом отношении, но встречает препятствия к распространению с точки зрения безопасности обслуживания и эксплоатации. Кроме того, время отключения и связанная с ним продолжительность существования опасного потенциала на защищаемом объекте имеет большое значение с точки зрения допускаемой величины напряжения прикосновения, являющейся до сих пор еще далеко не установившейся.
Предлагаемая схема позволяет производить настройку на любую величину напряжения прикосновения.
По принципу своего действия схема не вносит собой дополнительного элемента опасности, будучи применена в любой системе сетей и установок.
Схема может быть применена при одновременном существовании других защитных мер, служащих только для понижения потенциала на защищаемом объекте при замыкании на корпус.
При выключении небольших мощностей можно обойтись без применения в схеме промежуточного реле 3.
Помимо постоянной возможности контроля исправного состояния схемы помощью кнопочного переключения 6, устройство автоматически отключает защищаемый элемент установки при перегорании ламп и при повреждении в любом элементе схемы.
Схема одновременно работает, как нулевое реле, а также отключает двигатель при обрыве или опрокидывании фаз.
Предлагаемое устройство может быть применено как для индивидуальной защиты, так и для защиты группы объектов установки.
Конструктивно все защитное устройство состоит из двух блоков небольших размеров. В первом помещается электронная лампа со всеми необходимыми деталями как для самой схемы, так и для ее питания. Вторым блоком является промежуточное реле.
1. Устройство для автоматического защитного выключения при замыканиях на корпус в электрических установках, в котором пусковое реле включено между корпусом установки и вспомогательным заземлением, отличающееся тем, что цепь сетки электронной лампы 8, примененной в качестве пускового реле, включена в цепь вторичной обмотки трансформатора, первичная обмотка которого включена в цепь заземления, с той целью, чтобы действие устройства не зависело от величины сопротивления вспомогательного заземления и его изменений, а также для повышения чувствительности устройства и достижения безъинерционного действия.
2. В устройстве по п. 1 применение кенотрона для питания цепи выключающего прибора от цепи защищаемой установки и для осуществления земляной защиты и защиты от обрыва и опрокидывания фаз.
3. При устройстве по пп. 1 и 2 применение переключателя 6 для контрольной проверки устройства и выключения защищаемой установки путем переключения трансформатора 4 на питание от трансформатора 9 в цепи управления.
4. В устройстве по пп. 2 и 3 применение реостата 10 в цепи лампы 8 для настройки устройства.
