Устройство для контроля тока утечки в сети постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R19/28 H02H3/16 G01R31/08 

1

Изобретение относитея к области электротехники и предназначено как для контроля токов утечки в ценн с последовательно соединенной распределенной нагрузкой, так и для определения места замыкания на землю. Устройство может быть использовано, например, для контроля токов утечек и определения места замыкания на землю в цени питания электролизных ванн.

Известно устройство для автоматического контроля изоляции шахтной тяговой сети постоянного тока на переменном оперативном токе, содержаш ее мост переменного тока, одно плечо которого через разделительный конденсатор и диод подключено к контролируемой сети, а в диагональ моста включены элемент сравнения и исполнительный элемент. Данное устройство использует прннцнп наложения неременного онератнвного тока на контролируемую сеть. Устройство сигнализирует о замыкании на .землю, либо о недопустимом сниженни изо.ляции заодищаемой шахтиой тяговой сети, при этом место аварии остается неизвестным и отыскивается обычными в таких случаях методами.

Известно также устройство 2 защиты электрооборудования от утечек тока на землю, содержащее коммутирующее устройство, попеременно соединяющее положительный II отрицательный провода сети постоянного тока с системой заземления, генератор опорного сигнала, комнаратор н иснолиительиый орган. В данном устройстве используется прниции сравнения возникаюнгих в заземляюще сети прямоугольных импульсов с сигналом опорного генератора. При замыкании на землю или недопустимом сннженни изоляции относительно

10 земли на выходе компаратора появляется сигнал разбаланса и устройство отключает новрел денную линию. Однако данное устройство контролнрует ток утечки всей линнн в целом и не позволяет выделять нз

15 общего тока утечки лнннн долевое участие в нем каждого объекта. Для контроля тока утечки большого числа нос„тедовательно соединенных объектов неотключаемой нагрузки желательно знать, который нз них

20 дает наибольший ток утечки, чтобы проводить мероприятия по улучшенню пзоляцин сети в целом.

Целью изобретения яв.чяется расширение функциональных возможностей путем нс25 пользования в ценн с носледователыш распределенной нагрузкой.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для контроля тока утечкн в сети ностоянного тока, содержа30 щее прнсоеднннтельный фнльтр, нодключенный к токопроводу и к выходному органу, выполненному в виде усилителя разности двух напряжений, присоединительный фильтр выполнен в виде двух параллельных резистивно-вентильных ветвей, вентили которых включены в прямом направлении между заземлителем и токопроводом, причем одна ветвь присоединительного фильтра подключена к токопроводу до, другая- после контролируемой нагрузки, а средние точки указанного фильтра подсоединены ко входам усилителя разности двух напряжений.

Принципиальная электрическая схема приведена на фиг. 1; схема внешних соединений - на фиг. 2.

Предлагамое устройство включает в себя присоединительный фильтр, состоящий из диодов 1, 2 и резисторов 3-6; усилитель разности двух напряжений, подключенный своими входами к средним точкам присоединительного фильтра параллельно резисторам 5 и 6 и состоящий из операционного усилителя 7, резисторов 8-12 и конденсатора 13, ветви 14-15 присоединительного фильтра, выход 16 устройства, подключаемый к аппаратуре регистрации и сигнализации.

Кроме того, на схеме внещних соединений (фиг. 2) обозначены - сопротивления, последовательно соединенной, распределенной нагрузки; ут. . п - сопротивления утечки тока на землю; Лт. 1-fyr.n - токи утечки; /и и /15 - токи в ветвях 14 и 15 присоединительного фильтра соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Токи утечки, величина которых зависит от омического сопротивления изоляции, проходят последовательно через изоляцию цепи и присоединительный фильтр. Диоды 1 и 2 присоединительного фильтра обуславливают протекание в его ветвях токов утечки только от объектов, имеющих положительный потенциал относительно точки присоединения соответствующей ветви. Следовательно, ток в ветви 14 присоединительного фильтра определяется токами утечки /ут. i и /ут.2 (фиг. 2), а ток в ветви 15, кроме того, и током /ут. 3. Для токов утечки /ут. 1 и /ут.2, при попарном равенстве сопротивлений резисторов 3 и 4 и 5 и 6 (фиг. 1) ветви

14и 15 представляют собой равные и соединенные параллельно сопротивления. Тогда ток, протекающий в ветви 14, образованный токами утечки /ут. i и /ут. г, определяется выражением

, У.1 + ут.2

Л4 -2

Согласно выщеуказанному, ток в ветви

15будет больще на величину тока утечки от контролируемого объекта /ут. з- Падение напряжения, образовавшегося на резисторах 5 и 6 присоединительного фильтра при протекании токов /и и /is в его ветвях, поступает на входы усилителя разности двух напряжений 7. В усилителе разности двух напряжений происходит вычитание напряжения .5 из напряжения Ui5 Ii5ReНа выходе усилителя появляется напряжение, пропорциональное разности напряжений t/14 и L/i5Ш К (U,, - и,,) .з

Коэффициент пропорциональности К зависит только от соотношения сопротивлений резисторов 8-11 и при условии их попарного равенства , а Rio-Rn, будет равен

Г) Кч

Из выражения

Д -/уг.З

9

ВИДНО, что напряжение на выходе усилителя разности двух напряжений прямо пропорционально току утечки только контролируемого объекта. Таким образом, последовательно подключая устройство к объектам контроля, по величине тока утечки

можно определить, на каком из них произошло замыкание на землю. Устройство необходимо использовать с устройством автоматического обегания объектов контроля и аппаратурой сигнализации и регистрации.

Использование устройства в цветной металлургии для контроля и ликвидации токов утечки в сериях электролизных ванн позволит съэкономить электроэнергию до 15 млн.кВА-ч в год на одну серию электролизных ванн, питаемую напряжением 600 В.

Формула изобретения

Устройство для контроля тока утечки в

сети постоянного тока, содержащее присоединительный фильтр, подключенный к токопроводу и к выходному органу, выполненному в виде усилителя разности двух напряжений, отличающееся тем, что,

с целью расширения функциональных возможностей путем использования в сети с последовательно соединенной распределенной нагрузкой, присоединительный фильтр выполнен в виде двух параллельных резистивно-вентильных ветвей, вентили которых включены в прямом направлении между заземлителем и токопроводом, причем одна ветвь присоединительного фильтра подключена к токопроводу до, другая -

после контролируемой нагрузки, а средние точки указанного фильтра подсоединены ко входам усилителя разности двух напряжений.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе СССР 1. Авторское свидетельство № 399956, кл. Н 02Н 3/16, 1973. 2. Патент Франции № 2188171, кл. Н 02Н 3/16, 1974.

14