Устройство для защитного отключения электроустановки в электрической сети Советский патент 1981 года по МПК H02H3/16 H02H5/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты человека от поражения электрическим током. Известны устройства для защитного отключения, реагирующие как на абсолютную величину тока утечки, так и на скорость его изменения 1 и 2. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее датчик тока утечки, датчик тока нагрузки, блок, реагирующий на скорость изменения тока утечки, блок запрета срабатывания от коммутационных бросков тока утечки, элемент ИЛИ, пороговый элемент и коммутационный блок 3. Однако при одной и той же уставке срабатывания по скорости изменения тока утечки его чувствительность к току, вызвавщему это изменение, оказывается разной при различных величинах естественного тока утечки. Так, если устройство настроить при средней величине естественного тока утечки, то при отсутствии или малом естественном токе утечки чувствительность может оказаться недостаточной по условиям электробезопасности. При больших же токах естественной утечки чувствительность оказывается насTO.ibKO высокой, что приводит к резкому снижению надежности энергоснабжения из-за ложных срабатываний. Если среди нагрузок в зоне защиты имеются нагрузки типа приводов компрессора., то устройство оказывается полностью неработоспособным из-за периодических частотой 3-5 Гц измьнений тока утечки, вызываемых такой нагрузкой. Цель изобретения - повышение надежности работы и помехоустойчивости устройства. Указанная цель достигается те.м, что в известном устройстве для защитного отютючения электроустановки в электрической сети, содержащем датчик тока утечки, выход которого подключен к реагирующему органу, соединенному с первым пороговым элементом, связанным с коммутирующим блоком, реагирующий орган выполнен на операционном усилителе, прямой вход которого подключен через конденсатор к первому выводу датчика тока утечки и через соединенные последовательно первый резистор и диод - ко второму выводу датчика тока утечки, соединенному через второй резистор с инверсным входом операционного усилителя. охваченного отрицательной обратной связью, выпо.тненной на регулируемом резисторе, прямой вход опера 1ИОННОГО усилителя соединен через второй нороговый элемент с выходом первого порогового элемента. При этом в него введена кнопка возврата, включенная между выходом первого порогового элемента и входом коммутирующего блока. Схема устройства изображена на чертеже. Устройство содержит датчик 1 тока утечки, операционный усилитель 2, первый пороговый элемент 3, коммутирующий блок 4, конденсатор 5, диод 6, первый резистор 7, второй резистор 8, регулируемый резистор 9, второй пороговый элемент 10, кнопку 11 возврата, резистор 12 коммутирующего блока, транзистор 13, обмотку 14 исполнительпого реле, тиристоры 15 и 16, диоды 17 и 18 в цепях управления тиристоров, контакты 19 и 20 исполнительного реле. Устройство работает следующим образом. Сигнал тока утечки на землю снимается с измерительной обмотки датчика I тока утечки. Выпрямленный диодом 6 сигнал через резистор 7 поступает на прямой вход операционного усилителя 2, т.е. на этом вхрде имеет место амплитудное значение выпрямленного сигнала. В установившемся режиме сигнал на инверсном входе не превосходит постоянного напряжения на прямом входе. При этом на выходе операционного усилителя 2 сигнал отсуствует. Транзистор 13, в коллекторную цепь которого включена обмотка 14 реле, открыт током проходящим через резистор 12. В случае прикосновения человека к фазе или замыкании ее н.а землю происходит увеличение сигнала, поступающего с обмотки датчика 1 на величину, пропорциональную току через человека. В евою очередь возрастает сигнал и на инверсном входе операционного усилителя 2, а на прямом входе в течение времени, определяе.мого постоянной времени интегрирующей цепочки, состоящей из резистора 7 и конденсатора 5, остается прежний уровень сигнала. Таким образом, имеет место превыщение сигнала на инверсном входе на величину, пропорциональную току через человека, и на выходе операционного усилителя 2 появляется отрицательное напряжение, величина которого пропорциональна разности входных сигналов, поступающих на усилитель 2, и соответственно току через человека. Если это напряжение превыщает напряжение пробоя порогового элемента 3, то транзистор 13 закрывается и напряжение отрицательной полярности через второй пороговый элемент 10 поступает на прямой вход операционного усилителя 2, что еще больще увеличивает разность сигналов на его входах. Закрывание транзистора 13 приводит к размыканию контактов 19 и 20 и к выключению тиристоров 15 и 16, и нагрузка отключается от сети. Для защиты от ложных срабатываний, вызванных коммутацией нагрузки в зоне защиты, можно применить схему блокировки, выполненную аналогично известному устройству и подключаемую к прямому входу операционного усилителя 2. При этом сигнал запрета срабатывания (положительной полярности) от схемы блокировки заряжает конденсатор 5 и запирает операционный усилитель 2 на некоторое время. С целью ограничения максимального тока утечки к инверсному входу операционного усилителя 2 подключается схема, выполненная аналогично известной. Сигнал (положительной полярности) от этой схемы вызывает немедленное срабатывание устройства. Повторное включение напряжения про изводится нажатием кнопки 11 на некоторое время, достаточное для перезарядки конденсатора 10. Регулируемый резистор 9 образует цепь отрицательной обратной связи по напряжению и позволяет регулировать усиление каскада, а значит и уставку срабатывания всего устройства. Использование данного устройства позволяет за счет того, что в качестве рабочего сигнала используется величина приращения тока утечки, значительно повысить надежность работы и помехоустойчивость, что выгодно отличает его от известных. Формула изобретения 1.Устройство для защитного отключения электроустановки в электрической сети, содержащее датчик тока утечки, выход которого подключен к реагирующему органу, соединенному с первым пороговым элементом, связанным с коммутирующим блоком, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности работы и помехоустойчивости, реагирующий орган выполнен на операционном усилителе, прямой вход которого подключен через конденсатор к первому выводу датчика тока утечки и через соединенные последовательно первый резистор и диод - ко второму выводу датчика тока утеч.ки, соединенному через второй резистор с инверсным входом операционного усилителя охваченного отрицательной обратной связью, выполненной на регулируемом резисторе, при этом прямой вход операционного усилителя соединен через второй пороговый элемент с выходом первого порогового элемента. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введена кнопка возврата, вклюценная между выходом первого порогового элемента и входом коммутирующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании № 1341070, кл. Н 2 К, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 465690, кл. Н 02 Н 3114, 1973.

нЬ

8 -CD-J