Устройство для защитного отключения Советский патент 1977 года по МПК H02H3/16 H02H5/12 

1

Изобретение предназначено для защиты человека от поражения электрическим током при эксплуатации и ремонте электросетей и электроустановок в промышленности и сельском хозяйстве.

Известны устройства для защитного отключения, предназначенные для защиты человека от поражения электрическим током в электроустановках с изолированной нейтралью в условиях повышенной опасности 1.

Известны также устройства для защитного отключения, содержащие расположенный у питающей сети датчик, реагирующий на несимметрию фаз относительно земли, выход которого подключен к согласующему блоку, соединенному с исполнительным органом 2.

Принцип действия известного устройства заключается в следующем. При прикосновении человека к одной из фаз электроустановки относительно земли происходит искажение симметрии фазных напряжений относительно земли, которое выделяется датчиком, представляющим собою трансформатор тока нулевой последовательности.

Появившийся во вторичной обмотке датчика сигнал поступает на согласующий блок, выполненный в виде усилителя. Усиленный сигнал приводит к срабатыванию исполнительного органа.

Известное устройство работает неэффективно. Это объясняется тем, что для срабатывания устройства при прикосновении человека необходимо понижать уставку, чтобы обеспечить условия электробезопасности. Однако ири пониженной уставке ухудшается номехоустойчивость, поскольку возможны ложные срабатывания исполнительного органа, обусловленные в частности изменением потребляемой мощности и других параметров нагрузки. Частые отключения электроустановки отрицательно сказываются на производственном процессе. В связи с этим приходится уменьшать чувствительность устройства защитного

отключения, т. е. повышать уставку, однако это приводит к невыполнению критериев электробезопасности, т. е. снижает эффективность устройства. Для повышения эффективности защиты человека от поражения электрическим током и помехоустойчивости в предлагаемое устройство, содержащее датчик, реагирующий на несимметрию фаз относительно земли и расположенной в непосредственной близости от питающей сети, выход которого подключен к согласующему блоку, и исполнительный орган, дополнительно введен второй датчик в виде электрода, установленного на теле человека, выход которого через усилитель и канал связи

подключен ко второму входу логического блока, к первому входу которого присоединен выход согласующего блока, а выход логического блока, выполненного на последовательно соединенных пороговом элементе, элементах ИЛИ и И, соединен с исполнительным органом. В качестве канала связи может быть исиользована радиолиния.

Блок-схема описываемого устройства показана на чертеже.

На питающей сети 1 установлен датчик 2, реагирующий на нарушение нормального режима работы сети. Сигнал с датчика 2 через согласующий блок 3 поступает на первый вход логического блока. Логический блок содержит пороговый элемент 4, элемент ИЛИ 5 и элемент И 6. С сетью соединена электроустановка 7, на которой работает человек (на чертеже обозначен позицией 8). На теле человека поверх белья или одежды установлен датчик 9, сигнал с которого по каналу связи 10 поступает на второй вход логического устройства. Выход логического устройства соединен с исполнительным органом 11, отключающим сеть 1.

Защита человека происходит следующим образом. Нри соприкосновении человека с токоведущими частями электроустановки 7 нарущается нормальный режим питающей сети. Датчик 2, измеряющий солротивление изоля-. ции фаз сети относительно земли, вырабатывает первый аварийный сигнал. В качестве датчика 2 может использоваться щироко известный трансформатор тока нулевой последовательности. Через согласующий блок 3 первый аварийный сигнал подается на первый вход логического устройства, с которым соединены вход порогового элемента 4 и один из входов элементов И 6. Одновременно с соприкосновением с токоведущими частями тело человека а начинает излучать электрические колебания с частотой, питающей электроустановку сети. Датчик 9, выполненный в виде плоского электрода, является антенной, воспринимающей эти колебания. Усилитель, соединенный с датчиком 9, вырабатывает второй аварийный сигнал, который по каналу связи 11, выполненному в виде радиолинии подается на второй вход логического устройства, с которым соединен второй вход схемы ИЛИ 5.

Логическое устройство вырабатывает результирующий аварийный сигнал в двух случаях: а первый аварийный- сигнал мал и не приводит к срабатыванию порогового элемента 4, но на входе схемы И имеются оба аварийных сигнала, в результате на выходе схемы вырабатывается результирующий аварийный сигнал; б) в результате замыкания фазы сети на землю первый аварийный сигнал имеет больщой уровень, что приводит к срабатыванию порогового элемента 4, выходной сигнал которого через схему ИЛИ 5 поступает на вход схемы И. Поскольку на схему И поступают два сигнала, эта схема срабатывает и вырабатывает результирующий аварийный сигнал.

С выхода логического устройства результирующий аварийный сигнал поступает на исполнительный орган 11, вызывая его срабатыванне и отключение сети 1 питающей электроустановку.

Предложенное устройство защищает человека от поражения электрическим током более успещно, чем известное. Это объясняется тем,

что два датчика, один из которых находится на сети, а другой установлен на теле человека, реагируют на различные физические явления. Использование таких датчиков делает устройство комплексным и придает ему новые качества, иовыщая эффективность и полмехоустойчивость. Срабатывание исполнительного органа в случае прикосновения человека к сети происходит только при наличии двух сигналов на входах логического блока, тем самым чувствительность расположенного на сети датчика можно существенно повыщать, не увеличивая число ложных срабатываний. Так как помехи, поступающие на входы логического органа с выходов датчиков, имеют различные

статистические характеристики, то оказывается возмо кным повысить помехоустойчивость устройства защитного отключения.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения, содержащее датчик, реагирующий на несимметрию фаз относительно земли и расположенный в непосредственной близости от питающей сети, выход которого подключен к согласующему блоку, и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности защиты человека от поражения электрическим током и помехоустойчивости, дополнительно введен второй датчик в виде электрода, установленного на теле человека, выход которого через усилитель и канал связи подключен ко второму входу логического блока, к первому входу которого присоединен выход согласующего блока, а выход логического блока, выполненного на последовательно соединенных пороговом элементе, элементах ИЛИ и И, соединен с исполнительным органом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Ф. Я. Мотуско. «Защитные устройства в электроустановках, «Энергия М., 1973, стр. 180-182.

2.Н. В. Шипунов. «Защитное отключение, «Энергия, М., 1968, стр. 79 (прототип).