рого включен в цепь питания отключающей катушки, дополнено генератором высокочастотного сигнала с высокочастотным фильтром, цепью самоконтроля исправности устройства светодиодом и дополнительным высокочастотным фильтром, а магнитный датчик входного сигнала выполнен в виде магнитодиода, установленного в зазоре дополнительного постоянного магнита, и соединен с первым выводом фазовращателя через выходной светодиод, при этом реагирующий орган выполнен Б виде оптронной пары, светодиод которой включен согласно с упомянутым магнитодиодом и зашунтирован дополнительно введенным низкочастотным фильтром и через переменный резистор соединен со вторым выводом упомянутого фазовращателя, причем фотодиод оптронной пары включен в цепь питания отключающей катушки автоматического выключателя защищаемого присоединения, а вновь введенная цепь контроля исправности устройства установлена в окне упомянутого магнитопровода и соединена с указанным генератором через высокочастотный фильтр.
На фиг. 1 показана принципиальна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема, поясняющая принцип работы предлагаемого устройства на фиг. 3(а, б) и 4 - варианты выполнения установки магнитопровода в зазоре постоянного магнита и в зазоре магнитопровода, охватывающего проводники защищаемого присоединени
Устройство содержит трехфазную сеть 1, выключатель 2, фотодиод 3, оптронную пару 4, светодиод 5, резистор б, переменный резистор 7, диод 8, конденсатор низкочастотного фильтра 9, магнитопровод 10, переменные резисторы 11, 12, выходной светодиод 13, фазовращатель 14, высокочастотный фильтр генератора 15, трансформатор напряжения нулевой последовательности 16, генератор 17, магнитопровод 18, дополнительный постоянный магнит 19, зазор магнитопровода 20, дополнительный магнитопровод 21, катушку 22, магнитный экран 23, блок-контакт выключателя 24, катушку отключения 25, диодный мост 26 и цепь контроля 27.
К трехфазной сети 1 (фазы А, В, с) подключено трехфазное присоединение -через автоматический выключатель 2. Проводники этого присоединения (фиг. 3) пропущены через окно магнитопровода 18. Магнитопровод 18 имеет зазор 20, в котором установлен магнитодиод 10. Фотодиод 3 оптронной пары 4, выполняющей фунцию реагирующего органа, включен в цепь питания отключгшщей катушки автоматического выключателя 2 защицабмого присоединения (,.- источник оперативного тока, который может быть постоянным или переменным). Блок-контакт 24 (контроль состояния автомата) позволяет обеспечить термическую стойкость катушки отключени 25. Диодный мост 26 позволяет использовать в качестве источника оперативного тока как переменный, так и постоянный ток. Магнитодиод 10 соединен через светодиод 13 с первым выводом фазовращателя 14. Светодиод 5 оптронной пары 4 включен согласно с магнитодиодом 10 и зашунтирован высокочастотным фильтром, выполненным на конденсаторе 9, и соединен через переменный резистор 7 со вторым выводом фазовращателя 14. Фазовращатель 14 подключен к выходу трансформатора напряжения нулевой последовательности 16, соединенного с трехфазной сетью 1. Высокочастотный генератор 17 подключен через высокочастотный фильтр 15 к входу фазовращателя 14. Цепь контроля 27 исправности устройства установлена в окне магнитопровода 18 (пропущено через окно) и соединена с высокочастотным генератором 17 через высокочастотный фильтр 15. Магнитодиод 10, установленный в зазоре магнитопровода 18, установлен дополнительно в зазоре постоянного магнита 19 (фиг. 3). При этом зазор 20 магнитопровода 18 служит также зазором магнита 19 между его полюсаглк N и S. Функцию постоянного магнита может выполнить дополнительный магнитопровод 21 с катушкой 22, возбуждаемой от источника постоянного тока. Магнитопровод 18 и магнитопровод 21 могут быть отделены друг от друга воздушным зазором. Магнитопровод 18 может состоять из частей с несколькими зазорами, а в каждом зазоре могут быть установлены магнитодиоды, соединенные последовательно или параллельно. Между магнитопроводом 18 и проводниками защищаемого присоединения может быть установлен магнитный экран 23 (фиг. 4), например, из пермаллоя. Это позволяет симметрировать магнитные потоки, создаваемые апериодическими составляющими тока.
Устройство работает следующим образом.
При замыкании одной из фаз электрической сети 1 (фиг. 1) на землю в ней возникают токи о напряжение и нулевых последовательностей. Токи поврежденного присоединения и неповрежденных присоединений находятся в противофазе, а относительно напряжения Uo нулевой последовательности меняются по фазе в зависимости от времени существования заглыкания на землю. В начальный момент замыкания на зe tnютoк нулевр последовательности поврежденного присоединения совпадает по фазе с напряжением и нулевой последовательности. Токи нулевых последова ельностей Зон исНеповрежденных при соединений сдвинуты относительно на пряжения нулевой Up последовательности на 180°. В установившемся режи ме ток поврежденного присоединения отстает от напряжения нулевой последовательности Up на 90°, а ток нулевой последовательности неповреж денных присоединений опережает по фазе на 90 напряжение нулевой последовательности 1) . Возникшее в системе напряжение нулевой последовательности U, трансформируется трансформатором напряжения 16 (фиг и прикладывается к входу фазовращателя 14. На выходе фазовращателя 14 получается напряжение uj, сдвинутое на угол f по отношению к напр жению Up. Для того, чтобы отличить поврежденное присоединение от неповрежденных присоединений, угол Ч достаточно выбрать в пределах 270360°. При этом устройство обладает ;повторностью действия, т.е. работает как на явлениях переходных про цессов, так и в установившихся режимах. При помощи переменного резистора 7 в цепи светодиода 5 устанавливается необходимый ток и регулируется чувствительность устройства Этот ток создает падение напряжения на светодиоде 5 и на магнитодиоде 10. Падение напряжения на магнитодиоде 10 регулируется напряженность поля постоянного магнита 19. Ток, циркулирующий в цепи магнитодиода 10, находится в противофазе с током нулевой последовательности поврежденного присоединения J, так как магнитодиод 10 включен к выходу тра сформатора напряжения 16 в противофазе. В моменты прохождения тока через магнитодиод 10 падение напряжения на нем уменьшается за счет действия магнитного поля тока нулевой последовательности 3,. При этом в цепи светодиода 5 проходит достаточно большой ток, чтобы он излучал световой поток. Под воздействием этого светового потока сопротивление фотоприемника резко падает, катушка отключения 25 отключает автоматический выключатель 2, тем самым обеспечивается повреж денное присоединение. При замыкании фазы на землю соседнего присое;:;инения устройство защиты данного Присоединения не срабатывает, так как ток в цепи магнитодиода 10 находится в фазе с током нулевой последовательности данного присоед нения. В моменты прохождения тока через магнитодиод 10 его сопротивление возрастает под влиянием магНйтного ПОЛЯ тока нулевой последсвательности этого присоединения, а ток, проходящий через светодиод 5, не достаточен для возбуждения его. Это устройство может быть настроено на полный ток замыкания на землю или на его отдельные гармонические составляющие. Влияние высокочастотныхпомех устраняет при помощи резисторов б, 7, 11, 12, диода 8, конденсатора 9, так как эти элементы выполняют функцию фильтра низких частот. Этими же элементами можно регулировать время совпадения тока и напряжения нулевых последовательностей, тем самым достичь достаточно высокую селективность. Выбирая частоту генератора 17 отличной от рабочей частоты самого устройства, осуществляется контроль его исправности автоматически. При этом светодиод 13, включенный в рабочую цепь устройства, непрерывно излучает световой сигнал. Ё случае выхода из строя одного из элементов устройства светодиод 13 перестает излучать свет, давая тем самым звуковую сигнализацию (в схеме не показаны) или воздействуя на какой-нибудь аппарат отключения. В устройстве могут быть использованы магнитодиоды типа КД301-КД301В. В качестве оптрона могут быть использованы оптроны типа АОР, АОУ или ТФ-10. Другие элементы устройства могут быть выбраны известными методами. Элементы реа изации устройства обладают достаточным быстродействием, их собственное время действия находится в долях микросекунд, что позволяет делать устройство достаточно быстродействующим. Кроме того, элементами реализации устройства являются полупроводниковые приборы, резисторы и конденсаторы, которые можно выполнить на одном кристалле полупроводника при помощи микроэлектронной технологии, т.е. выполнить предлагаемое устройство в виде больших интегрЕшьных схем (БИС). Это позволит достичь в будущем идентификацию производства, заводскую наладку, централизованное обслуживание, повысить эксплуатационную надежность, снизить эксплуатационные расходы и т.п. Таким образом, предлагаемое уст- , ройство обладает высокой селективностью, чувствительностью, быстродействием и имеет простую техническую реализацию и контроль исправности устройства и может быть использовано для защиты сетей и установок горного производства и торфоразработок, а также на других предприятиях специфического производства, где однофазные замыкания на землю представляют опасность для жизни человека.
Формула изобретения
Устройство для защиты от однофазного замыкания на землю в трехфггзной сети, содержа1цее охватывакнсщй защищаемое присоединение магнитопровод с магнитным датчиком входного сигнала, связанным через фазовращатель с трансформатором напряжения нулевой последовательности и подключенным к реагирующему органу, выход которого включен в цепь питания отключающей катушки автоматического выключателя, отличающееся тем, что, е целью повышения надежности работы путем обеспечения контроля исправности, увеличения чувствительности и быстродействия, дополнительно введен генератор высокочастотного сигнала с высокочастотным фильтром, подключенным к входу фазовращателя, а магнитный датчик входного сигнала выполнен в виде магнитодиода, установленного в зазоре дополнительного постоянного магнита, и соединен с первым выводом фазовращателя через выходной светодиод, при этом реагирующий орган выполнен в виде оптронной пары, светодиод которой включен согласно с магнитодиодом и зашунтирован вновь введенным низкочастотным фильтром и через переменный резистор соединен со вторым выводом фазовращателя, причем фотодиод оптронной пары включен в цепь питания отключающей катушки автоматического выключателя, а вновь введенная цепь контроля исправности установлена в окне магнитопровода и соединена с указанным генератором через высокочастотный фильтр.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Патент Швейцарии № 532856, кл. Н 02 Н 3/08, 1973.
2.Авторское свидетельство СССР: № 558341, кл. Н 02 Н 3/16, 1977.
IS 21
20
