(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
I
Изобретение относится к электротехнике, а именно, к устройствам для защитного отключения электроустановок, предотвращающим поражение электрическим током обслуживающего персонала электроустановки, питаемой от низковольтной электрической сети переменного тока, в случае повреждения защитной заземляющей цепи или изоляции электрооборудования.
Известно защитно-отключающее устройство, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, в котором двух или трехфазная обмотка скручена в виде жгута и намотана поверх вторичной обмогки, усилитель, реле защиты и расцепитель 1
При замыкании на землю одной или двух фаз во вторичной катущке трансформатора наводится ЭДС,усиливающаяся двухкаскадным усилителем. Реле защиты срабатывает и размыкает цепь питания катущки магнитного пускателя, который и отключает электроустановку от питающей сеГИ.
Однако это устройство не обеспечивает высокой надежности защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током, так как в нем отсутствует контроль исправности заземляющего проводника н величины его сопротивления, а также низкая чувствительность контроля тока замыкания на корпусе.
Известно устройство для защиты от по: ражения электрическим током в системах до 380 В с изолированной нейтралью и емкостью фаз относительно земли до 2,5 мкФ, содержащее фильтр напряжений нулевой последовательности, между нулевой точкой которого и землей включено реле напряжения, три реле напряжения, включенные тяежду каждой из фаз и землей, размыкающиеся контакты которых включены между каждой из фаз и землей через замыкающиеся контакты реле фильтра напряжений нулевой последовательности (2J.
Однако и в этом устройстве отсутствует контроль исправности заземляющего проводника и. величины его сопротивления. И это устройство не обеспечивает достаточную точность и чувствительность контроля тока
замыкания на корпус, так как ток, протекающнй через сопротивление человека, вызывает лищь незначительное перераспределение фазных напряжений и малое по величине напряжение нулевой последовательностн, что .мож(т не привести к срабатыванию устройства и защитному отключению электроустановки... Известно и устройство для защитного отключения трехфазной электроустановки, содержащее контактор, трансформатор тока нулевой последовательности, к вторичной обмотке которого подключен исполни тельный орган и трансформатор напряжения .первичная обмотка которого включена на самостоятельн)1Й источник напряжения, а вторичная обмотка подключена к трем фазам через трехфазный однополупериодный выпрямитель и к дополнительной обмотке трансформатора тока нулевой- последовательности через размыкающий контакт контактора 3. И в этом устройстве также отсутствует контроль исправности заземляющего проводника и величины его сопротивления, что позволяет произвести включение электроустановки .при обрыве заземляющего проводника и неисправной изоляции. / Наиболее близким по технической сущтюсти к предлагаемому является устройство для защитного отключения электроустановки с зануленной магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта, содержащее .контактор, в цепь обмотки управления которого включен первый замыкаю щий контакт первой кнопки управления, многообмоточный трансформатор напряжения, подключенный между одной из фаз и зануляющей магистралью, первая из вторичных обмоток которого включена последовательно с упомянутым контактом первой кнопки управления, первый и второй релейные блоки, первый и второй выпрямители, резистор, вторую кнопку управления, дополнительную вторичную обмотку трансформатора напряжения, при этом первый вход первого релейного блока подключен к выходу первого выпрямителя, второй вход которого и первый вход второго репейного блока последовательно с резистором и вторым размыкающим контактом первой кнопки управления подключены к выходу второго выпрямителя, причем второй вход релейного блока подключен между выходом второго выпрямителя и замыкающим контактом второй кнопки управления,, подключенной к дополнительной вторичной обмотке трансформатора напряжения, а размыкающий контакт первого релейного блока и замыкающий контакт второго релейного блока включены последовательно в цепь обмотки управления контактора, блок-контакт которого включен параллельно упомянутому первому замыкающему контакту первой кнопки управления, вход первого выпрямителя подключен между защитной цепью питаюuiero кабеля и заплитной магистралью распредпункта, а вход второго выпрямителя подключен между контрольной цепью питающего кабеля и дополнительной вторичной обмоткой трансформатора напряжения 4. Это устройство обеспечивает защитное отключение электроустановки при увеличении выщезаданного значения сопротивления защитной цепи, а также при неисправности цепей контроля тока замыкания на корпус. Однако и это устройство не обеспечивает достаточную н,адежность защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Так, подключение между защитной цепью питающего кабеля и защитной магистралью распредпункта. входа первого выпрямителя и соединенного с его выходом первого входа первого релейного блока приводит к тому, что при возникновении короткого замыкания фазы на корпус выпрямитель может выйти из строя, так как ток короткого замыкания достигает своего максимального значения за время меньшее суммарного времени срабатывания первого релейного блока .и времени отключения контактора. Причем, если происходит пробой выпрямителя с металлическим замыка.нием его полюсов (анода и катода), что часто имеет место в практике, то по катущке первого входа первого релейного блока ток не протекает, так как она зашунтирована вышедшим из строя выпрямителем, а контакт второго релейного блока остается замкнутым в цепи катушки контактора и защитное устройство не отключает электроустановку of питающей сети. Кроме тогго, при оперативном подключении электроустановки к питающей сети вначале нажимается вторая кнопка управле: кия, в результате чего при исправном состоянии защитной и контрольной цепей замыкается контакт второго релейного блока в цепи катушки контактора, а затем, при нажатой второй кнопке, нажимается и первая кнопка управления. При этом замыкается цепь включения катушки контактора и размыкается контакт первой кнопки в цепи между резистором и первым входом второго релейного блока, а электроустановка подключается к питающей сети. И если в период одновременного нажатия первой и второй кнопок управления возникает пробой изоляции и короткое замыкание (что чаще имеет место именно в период включения электроустановки), сопровождающееся выходом из строя диодов первого выпрямителя или обрывом защитной цепи питающего кабеля, то электроустановка находится под фазным напряжением к до отпускания второй кнопки управления устройство не осуществляет ни .контроля величины сопротивления защитной цепи элек- , троустановки, ни защиты ее от короткого замыкания на корпус. Причем длительность
времени совместного нажатия первой и второй кнопок произвольная, а время же протекания тока через человека при прикосновении его к токоведущим частям строго ограничено.
Существенным недостатком этого устройства является также наличие в защитной цепи питающего кабеля последовательно включенных выпрямителя и катущки реле, что производит к .увеличению сопротивления защитной цепи. И при соблюдении принятых ограничений на минимальную проводимость нулевого провода (не менее Б0°/о фазного) сопротивление защитной цепи в несколько раз превышает сопротивление фазного провода, а следовательно, существенно увеличивается напряжение прикосновения и возрастает опасность, поражения человека.
Кроме вышесказанного, применение этого устройства для защиты предвижных электроустановок и электроустановок, на которых расположены кнопки управления (так как по условиям безопасности самоустройctBo не может быть расположено на электроустановке) требует осуществлять питание таких электроустановок как минимум одиннадцатью жилами кабеля (три силовые, одна защитная и одна контрольная, четыре жилы для подключения первой кнопки управления и две жилы для подключения второй .кнопки).
Цель изобретения - повышение надежности.
Поставленная цель достигается тем, что защитная цепь питающего кабеля соединена непосредственно с корпусом электроустановки и заземляющей магистралью, вход первого выпрямителя и резистор соединены последовательно и подключены между заземляющей магистралью и контрольной цепью питающего кабеля, которая через кнопку управления соединена с корпусом электроустановки, вход второго выпрямителя подключен последовательно с частью резистора между контрольной цепью питающего кабеля и вторичной обмоткой трансформатора, а к его выходу подключены последовательно соединенные вход второго релейного блока, защунтированный последовательнр соединенными стабилитроном и диодом, и второй вход первого релейного блока, а первый и второй входы второго релейного блока совмещены между собой;
Сущность предлагаемого устройства для защитного отключения электроустановки поясняется его принципиально элейтрической схемой.
Предлагаемое устройство содержит контактор 1, силовые Контакты 2 которого подключены к питающей сети 3 с заземляющей магистралью 4 и к электроустановке 5. Корпус электроустановки 5 жилой 6 (защитная цепь) кабеля 7 соединен с заземляющей
магистралью 4, а через кнопку 8, выполненную, например с фиксацией, сжилой 9 (контрольная цепь) кабеля 7, Жила 9 подключена к резистору 10. Вход второго выпрямителя 11 подключен последовательно с частью резистора 10 между контрольной цепью питающего кабеля 7 и вторичной обмоткой 12 трансформатора 13.
Первичная обмотка 14, трансформатора 13 подключена к одной из фаз питающей сети 3 и к заземляющей магистрали 4. Второй вывод вторичной o6MOTKw f2 также соединен с заземляющей магистралью.4.
Вход первого выпрямителя ,15 одной, клеммой соединен с заземляющей магистралью 4, а друго.й - с резистором 10. К выходу первого выпрямителя 15 подключен первый вход первого релейного блока 16, выполненного в виде двухобмоточного реле, а к выходу второго выпрямителя .11 подклю-; чены последовательно соединенные вход второго релейного блока 17, зашунтированный последовательно соединенными стабилитроном 18 и диодом 19, и второй вход первого релейного блока 16.
Катущка контактора I одной клеммой через размыкающий контакт 20 первого релейного блока 16 и замыкающий контакт 21 второго релейного блока 17 подключена к одной из фаз питающей сети З а другой клеммой - к заземляющей магистрали 4.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
На нажатии на кнопку 8, которая может быть выполнена с фиксацией по цепи; вторичная обмотка 12 трансформатора 13, второй вылрямитель И, катущка второго релейного блока 17, второй вход первого релейного блока 16, второй выпрямитель 11, часть резистора 10, жила 9 (контрольная цепь) кабеля 7, кнопка 8 управления, корпус электроустановки 5, жила 6 (защитная цепь) кабеля 7, заземляющая магистраль 4, вторичная обмотка 12 трансформатора 13 протекает ток. После второго выпрямителя 11 ток протекает также по цепи; резистор 10,, первый выпрямитель 15, первый вход пер- вого релейного блока 16, выпрямитель, 15, вторичная обмотка 12 трансформатора 13.
Величины токов, протекающих по защитной цепи и цепи первого входа релейного блока 16 обратно пропорциональны вёлйчинам сопротивлений этих цепей.
При исправных контрольной и з ащитной цепях релейный блок 17 замыкает свой контакт 21 в цепи катущки контактора 1, который замыкает свои силовые контакты 2 и на электроустановку 5 по.аается напряжение питающей сети 3.
Резистор 10 устанавливается такой величины, что происходит четкое отключение релейного блока 17 после его включенная и размыкания кнопки 8.
При уводичении вышезаданного суммарного сопротивления защитной и контрольной цепей или при обрыве одной из них, ток в катушке релейного блока 17 уменьшается и размыкает свой контакт 21 в цепи катушки контактора 1, отключая электро- s установку 5 от питаюш,ей сети 3.
При возникновении короткого замыка ния на корпус потенциал его становится выше потенциала заземляющей магистрали : и. rip защитной цепи (жила 6) и по контрольной цепи протекают токи, величины которых О обратно пропорциональны величинам сопротивления ЭТИХ , цепей. При этом величина тока в катушке первого входа релейного блока 16 увеличивается,.так как в этой катушке суммируются ток от вторичной об- .мотки ,12 и так, вызванный величиной напряжения на корпусе электроустановки 5 при коротком замыкании фазы на него. Релейный блок 16 срабатывает и размыкает свой контакт 20 в цепи катушки контактора I, который и отключает электроустанов- 20 ку 5.0Т питающей сети 3.
Причем, если происходит замыкание на Корпус любой из фаз, к которой не подключена первичная обмотка 14 трансформатора 13, повышается напряжение на его первичной обмотке 14 и вторичной обмотке 12, а следовательно, увеличивается и ток, протекающий на выходе второго выпрямителя 11. А так как катушка релейного блока 17 зашунтирувана стабилитроном 18 и диодом 19, то падение напряжения и ток в ней зо остаются постоянной величины, а ток во втором и .в первом входах релейного блока
16возрастает и вызывает срабатывание его и отключение контактом 20 контактора 1 и электроустановки 5 от сети 3.
При замыкании же на корпус фазы, к 35 которой подключена первичная обмотка 14 трансформатора 13, разностц потенциалов на этой обмотке резко уменьшается, а также уменьшается и напряжение вторичной обмотки 12. Кроме срабатывания релейного блока 16, дополнительно отключается еще и релейный блок 17, а их контакты 20 и 21 в цепи катушки контактора 1 размыкаются. Контактор I отключает электроустановку 5 от питающей сети 3.
Для увеличения чувствительности срабатывания релейного блока 16 и уменьшения времени отключения релейного блока 17, катушка.блока 17 зашунтирована соединенными последовательно стабилитроном 18, ограничивающим величину напряжения и 50 ток в ней, и диодом 19, исключающим возможность увеличения тока в катушке блока
17при возникновении в ней ЭДС самоиндукции в период уменьшения тока в ней.
Резистор 10 огра|1ичивает величину тока, „ протекающего при коротком замыкании по диодам первого выпрямителя 15, чем искключается возможность выхода их из строя.
а также ограничивает величину тока в первом входе релерного блока 16 и исключает вероятность включения или нахождения во включенном состоянии релейного блока 17 при размыкании контрольной или защитной цепи.
Применение предлагаемого устройства позволяет существенно /повысить надежность защиты электроустановки при возникновении короткого замыкания или увеличения сопротивлен{1Я защитной зазем ляющей цепи выще допустимой величины и тем самым повышает безопаность обслуживания электроустановки, так как снижается величина напряжения прикосновения при замыкании за счет уменьщення сопротивления защитной цепи путем непосредственного соединения | орпуса электроустановки с заземляющей магистралью при дополнительном соединении его через контрольную цепь также с заземляющей магистралью; исключается возможность выхода из строя диодов первого выпрямителя при коротком замыкании, так как вход его включен между корпусом электроустановки и заземляющей магистралью через резистор; повышается чувствительность защиты при замыкании и повышении напряжения на трансформаторе, так как напряжение и ток в катушке второго релейного блока осуществляющего контроль исправности защитной цепи, остаются постоянной величины, а Избыточное напряжение прикладывается к катушкам первого релейного блока, отключающего эле«троустановку от питающей сети; осуществляется постоянный контроль сопротивления, защитной цепи и защита от коротких замыканий независимо от длительности нажатия кнопки управления.;
Кроме того, включение кнопки управления между корпусом электроустановки и контрольной цепью (жилой) питаю1дего кабеля позволяет использовать контрольную цепь кабеля и в качестве цепи управления и тем самым осуществлять питание и управление электроустановкой пятью жилами кабеля при расположении защитного устройства вне электроустановки, против одиннадцати жил кабеля, необходимых для работы этой же установки при применении защитного устройства - прототипа.
Предлагаемое устройство применяется для управления электроприводами подъема и перемещения самопогрузчика хлебо-булочных контейнеров модели , смонтированных в кузове-фургоне автомобиля, и в подъемнике с механизмами подъема и перемещения специализированного поста. по замене агрегатов автомобилей МАЗ, КрАЗ, и КамАЗ, а также в гайковерте модели ГК-63 гаек колес автомобилей.
Применение этого устройства позволяет применять в;качестве электроприводов указанных механизмов асинхронные электро
