Устройство для защиты от утечки тока в электрической сети Советский патент 1980 года по МПК H02H3/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

1

Изобретение относится к средствам контроля изоляции и защитного отключения при опасных утечках тока на землю в се TSIX, питающих частотно-регулируемые электроприводы,

В связи с развитием силовой полупроводниковой техники интенсивно ведутся работы по созданию и внещ)еишо в различных отраслях промышленности частотнорегулируемого электропривода на базе преобразователя частоты и асинхронного короткозамкнутого двигателя.

Существующие устройства защиты от утечек, предназначенные для обычных трехфазных сетей и основанные на использовании постоянного оперативного тока, не могут быть применены в сетях, питающих частотно-регулируемые электроприводы. Это обстоятельство в первую очередь o6irясняется неизбежным влиянием выпрямителя преобразователя частоты при утечках после выпрямителя на измерительные цепи устройства защиты от утечек, основанного

на применении для контроля изоляции постоянного оперативного тока.

Поэтому для контроля сопротивления изоляции сетей, питающих частотно-регулируемые электроприводы через преобразователи частоты с выпрямителем, необходимо применение переменного оперативного тока.

Известны устройства защиты от утечек с использованием переменного оперативноtoго тока как промышленной (50 Гц), так и отличной от нее частоты Ш .

Из-за влияния емкости сети на работу устройства защиты от утечек с генераторсш повышенной частоты чаще использует15ся источник напряжения частоты 50 Гп, хотя влияние емкости сети на его работу полностью не устраняется.

В устройствах защиты от утечек для сетей, имеющих непосредственную электри20ческую связь со стороной трехфазной сети частотой 5 О Гц, с целью исключения ее влияния, а также снижения влияния емкос. ти сети на работу устройства, использует-. ся пониженная частота оперативного тока f2J, Однако на работу всех этж устройств оказывает большое вл гание рабочая гастоi преобразователя частоты, изменяюшагг ся в широком диапазоне (2-6 О Гц) и гармоники при регулирован1ш частоты преобразователя. При приближении частотыrftjeoopaзователя к частоте О1геративно;ге тока (капример 25 Гц) через цепи контроля на землю начинает протекать ток, об -слоштенный напряжением преобразователя часто- ты,, что нарушает работу устройства з. от утечек. Наиболее близким к изобретенгао ех

нической сущности является устройство; торое содержит источник питания, источник оперативного переменного тока, исполнительный орган, в качестве которого служит реле, регулируемый дроссель,. блок прис-зединения и датчик регул1фования дроссе ля, представляющий собой мост с дв;умя не .регулируемыми, и двумя peryaHpyeMMN-fn плечами в виде транзисторов, эмиттер -базовы переходы которых зашунтированы вс-1речно включенными диодами, один из которых включен в цепь указанного управляемого дросселя, а другой - в цепь блока присо™ единения. Источник оперативного тока л регулируемый дроссель подключены к земле и к сети через блок присоединения 3,

Установка отключающего сопротмленля указанного устройства существенно га.в1{- сит от изменяющейся в щироком диапазоне ч.астоты, ( 2-7 О Гц) преобразователя ч;асто ты и гармоник в сети и в цепях уту:ек тока на землю.

Поэтому при регулировании час7о:г-:ь; н сети с преобразователем на работу усг-ройства зещиты. от утечек, осущэствптощего контроль изоляции на фиксировалной частоте оперативного тока, оказывает влияние сеть. Это влияние тем больше, чем: ближе приближается изменяющаяся чс;стота преобразователя к частоте оперативного тока.

Таким образом, если удается отсггрс}иться с помощью соответствующих фильт. ров от влияния постоянного тока и переменного тока питающей сети частотой: SO Гц, то неизбежно влияние на работу yt ipoficTBa частоты преобразователя при приближении ее, и тем более при согшадев:ии с фиксированной частотой генератора оперативного переменного тока.

Цель изобретения - расщирение фушаи ональных возможностей путем использования в сети с прео азователем частоты

барагельные, усилители, лe/jвключающий к:он такт блока автомэткпе:: -гой перестройки ..: :;: гюл.1кй j:;d/ : ;:с : тый фкпьтр под :;ч:с-)ЭЫ:о/ .к ол;:: :у т:фьсгк;: - неняя, а злходьг ) -1.-:.-го-гнс-гезбкпгтельньк: усили/ЗЛОЙ по/дключр-.п./: .::: : ;:;ц;/ исполнительного органа, при питающий вход рагулкруе1у ого rpoccGJTH аод.к-гоочен к исч очни ::ir Г1.1 тания загльжшощкй контакт бло.а автоматл г: ;л:ой перестройки частот.

Два reiie c.-i-cp/ii различных частот, под }уйочакке которых х сети для кон1рО1ш со прс-т.и.впения изоляции осзтцествляетсп с пО AjojuLjc б/юка автоматической перестройки:-. лри :11)иближенки регулируемой час5ЮТЫ .преобразовател я к. частоте работаю Д9ГО геператсра а также частотно -избн.-;: тc,lьныe ус.1лителк,; настроенные на чао соответств;дощг:к генераторов, общий ; - :гр:г.щтельг ый: фильчр :(тра1сткчески ксклю« влияние- its сета, обусловлегё-iibDC. стороно: ..ети переме гного тэкй. iipo-::.ъ)т:.лечног 50 Гп и регуштуемый .- ;.чуоком .циапазоке част-отой и raffivioHi :-..-Ып Сети после феобразова.теля., Одк& :а{:;зменнсз с генераторагли переключение о5:;у|отй.и //правления ;:россеяи обеспечивает Сгш:юченяе .:злЕЛ::ия SMKOCTH на рабо pj уст;ройс.. |::-абот.аюш.его на одной i-ieчастот олераг-ш- у :ого тока,

На чертеже пре.цсл--авлека бло& схема i -стройства. от утечет в сети с гфеобраз ователе: част-о-хы.

Устройство cCjjepitcHT исат/чник 1 оперв. : :йзного -гожа вьшолне:акый ъ виде двух i акераторОБ 2 я -:. j:,.:)зличнь1.1 -частот.. вкл:5О ченных землей к сетью- чераз чао : стн« кзбкрателькые усилители 4 и 5, кс.;.-лзйгаг 6 н 7 блока S аатоматической пероГ; fpOЙ: И GCI Jv-bl; ЗЕ ТгОЧаШ ые СССТЕеТСТЬе1; г:с 7- денЕ 4aCTOTHO H36tipere-ibHbK ус:4Л1 Tejstii 4 ;i 3 и pe ymroyeivjor;: деосселя U, ,аяте1 ьнк; филг; :: 10„ блок 11 (оставлешая цель достигается тем, устройство ДЛЯ защиты от утечки тока , электрической сетн, содаржаигее подклю--:ен ые к земле оперативиого то ка регулируемый дооссель, связанный с источником питанид исоеднненкый с защ№ .аемой с сетью через блек, присоег/инения. ; исполнг;т8льнык орган, скабжено DHOKONJ азтоматичаохой пересчройги часготы, под i:V,ao4eKHbrvi к з.аил-Ш1 емсй се7к, обмяд, за градн-гвпьным фильтром и двумя . л-;зби|:.ательньМИ усилителл; ; причем источ.ни с:псратиы ого voita вь;нолкен на двух Vенераторах разптаьк. частот эых.оды ко-щ ьк через соотаетст. частотно-из 57 арисоеданения к сети. К выходу частотно избирательных усилителей 4 и 5 присоед исполнительный орган 12. Регулируе мый дроссель 9 подключен к земле и к сети через блок 11 присоединения. Питание цепей устройства защиты осуществля ется от источника 13 питания, подключе ного на стороне сети с промышленной чао тотой (50 Гц). Блок 8 автоматической перестройки частоты присоединен к сети с изменяющейся частотой после преобразователя 14 частоты. Контроль сопротивления изоляции сети осуществляется с помощью оперативного переменного тока одной из частот генераторов 2 или 3 (12,5 и 25 Гц). При изменении частоты Напряжения пре офазователя 14 в диапазонах 2-17 Гц и 17-60 Г цконтроль сопротивления изоляции осуществляется соответственно на частотах оперативного тока 25 и 12,5 Гц Генераторы 2 и 3 различных частот могу быть выполнены в виде ферромагнитных делителей частоты. Оперативное напряжение частотой 25 Г генератора 2 через частотно-избирательный усилитель 4, переключающий контакт 6 блока 8 автоматической перестройки частоты, общий заградительный фильтр 1О и блок 11 присоединения прикладывается между сетью и землей. Напряжение оперативного тока частотой 12,5 Гц генератора 3 аналогично напряжению оперативного тока частотой .25 Гц прикладывается между сетью и зем лей через частотно-избирательный усилитель 5, переключающий контакт 6 блока 8 автоматической перестройки частоты, о щий заградительный фильтр 1О и блок 11 п рисоединения Переключение генераторов 2 и 3 различных частот (12,5 и 25 Гц) при работе преобразователя 14 осуществляется автоматически блоком 8 автоматической перестройки частоты. При рабочей частоте преобразователя 14 в диапазоне 2-17 Гц к сети подключен генератор 2 частотой 25 Гц. При достижении преобразователя 14 рабочей частоты 17 Гц блок 8 : автоматичесхгай перестройки частоты переключает СБОЙ контакт 6, Оперативный ток частотой 25 Гц (в случае работы преобразователя 14 в диапазоне частоты 2-17 Гц) протекая по описанной ранее цепи выделяется и усиливается частотно-избирательным усилителем 4 и подается на вход иополнительного органа 12. 24 В случае снижения сопротивления изоляции до уставки срабатывания устройства исполнительный орган 1 2 замыкает цепи отключения сети и сигнализации. Исключение влиян1Ш емкости сети на работу устройства зашиты от утечек, основанного на применении переменного caieративного тока, осуществляется с помощью регулируемого дросселя 9, подключенного к сети через блок 11 присоединения. Регулируемый щэоссель 9 может включаться до общего заградительного фильтра 10. Настройка регулируемого дросселя 9 в резонанс с емкостью сети осуществляет ся на частоте 25 Гц. Обмотка управления регулируемого зосселя 9 включается также блоком 8 при работе устройства на частоте 25 Гц. Работа Схемы устройства на частоте 12,5 Гц осуществляете: аналогично вьпие описанной работе схемы на частоте 25 Гц. При этом с псяующью блока 8 автоматической перестройки частоты включаются в работу генератор 3 оперативной частоты 12,5 Ги и частотно-избирательньш усилитель 5, Формула изобретения Устройство для защиты от утечки тока в электрической сети, содержащее подклк ченные к земле источник оперативного тока и регулируемый цроссепь, связанный с источником питания и соединенный с защищаемой сетью через блок присоединения, и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем использования Б сети с преобразователем частоты, оно снабжено блоком автоматической перестройки частоты, подключенным к защищаемой сети, общим заградитель ным фильтром и двумя частотно-избирательными усилителями, причем источник оперативного тока вьтолнен на двух генераторах различных частот, выходы которых через соответствующие частотно-изб1фательные усилители, переключающий контакт блока автоматической перестройки частот и общий 3 ai-радительный фильтр подключены к блок присоединения, а выходы упоянутых частотно-избирательных усилитеей подключены к входу исполнительного ргана, при этом питающий нход регулиуемого дросселя подключен к источнику итания через замыкаюший контакт блока втоматической перестройки частот.

ИСТОЧ1Ш1СИ информании, принятые во внимание при экшертмэе

1. UaneHKO Е. Ф. Контроль изо;: яции в сетях;до 1ООО В. Энергия, 1972, с. 138.

8

2.Авторское свидетельство СССР № 180238. кл, Н 02 Н 3/16, 1963.

3,Авторское свидетельство СССР

5 № 256026, кл. Н 02 Н 3/16, 1968.