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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты человека от поражения электрическим током.

Известны уст ройства для защитного отключения которые отключают электроустанов ку при прикосновении человека ктоковедущим частям при пробое изоляции 1 и 2.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защитного отключения, содержащее датчик тока утечки, выпрямитель, элемент памяти на конденсаторе, реагирующий элемент, выполненный на операционном усилителе, пороговый элемент, коммутационный блок и кнопку возврата в исходное состояние 3.

Недостаток известного устройства состоит в том, что в случае неисправности устройства потребитель остается под напряжением и возникает опасность поражения персонала электрическим током.

ТДель изобретения - повыщение надежности защиты и расщирение функциональиых возможностей устройства путем обеспечения самоблокировки устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик тока утечки, выход которого подключен к неинвертирующему входу реагирующего элемента, выпрямитель, к выходу которого подключен элемент памяти, выход которого подключен к инвертирующему входу реагирующего элемента, коммутационный блок и кнопку

возврата в исходное состояние, дополнительно введены резистор противофазной утечки, подстроечный резистор, амплитудный детектор, усилитель тока и сигнальный элемент, причем резистор противофазjg ной утечки подключен фазным проводом до датчика тока утечки и нулевым проводом после датчика тока ечки, выход которого подключен к подстроечному резистору, подвижный контакт которого подключен к выпрямителю, а выход реагирующего элемента подключен к амплитудному детектору, выход которого через усилитель тока подключен к сигнальному элементу и коммутационному блоку, причем коммутационный блок содержит цепь самоблокировки, в разрыв которой включена размыкающая кнопка возврата в исходное состояние.

На фиг. 1 представлена схема устройства j на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит датчик тока утечки 1, резистор противофазной утечки 2, подстроечный резистор 3, выпрямитель 4, элемент памяти 5, реагирующий элемент 6, амплитудный детектор 7, усилитель тока 8, сигнальный элемент 9 и коммутационный блок 10. Элемент памяти 5 выполнен на конденсаторе, который совместно с диодом, на котором выполнен выпрямитель 4, образует пиковый детектор. Пиковый детектор запоминает и поддерживает на инвертирующем входе реагирующего элемента 6 напряжение, равное амплитудному значению выпрямляе мого напряжения, величина которого регулируется подстроечным резистором 3. Реагирующий элемент 6 может быть выполнен на операционном усилителе на базе микросхем серии К 140. Амплитудный детектор выполнен на диоде, резисторе и конденсаторе, усилитель тока - на транзисторе. В качестве сигнального элемента используется лампа накаливания. Коммутационный блок содержит группу силовых контактов, замыкаемых нажатием замыкающей кнопки. Разрыв цепи контактов производится от управляющей катушки. Пока эта катущка находится под тбком, повторное замыкание силовых контактов невозможно. Коммутационный блок имеет цепь самоблокировки катушки через контакты цепи самоблокировки и размыкающую кнопку возврата в исходное состояние (разблокировки). Диод коммутационного блока предотвращает попадание напряжения церез цепь самоблокировки на сигнальный элемент. Устройство работает следующим образом. С помощью резистора противофазной утечки 2 через первичную обмотку датчика тока утечки 1 создается .предварительный ток утечки, больший по величине и противо фазный естественному току утечки в зоне защиты. Таким образом, на выходе датчика тока утечки всегда имеется некоторый сигнал, который уменьшается при увеличении тока утечки в зоне защиты, вызванном ухудшением изоляции или прикосновением человека к токоведущим частям. Так как на неинвертирующий вход реагирующего элемента подается непосредственно сигнал датчика, а на инвертирующий - постоянное напряжение, равное по величине части амплитуды сигнала датчика (напряжение на выпрямитель 4 подается с движка подстроечного резистора 3), то на выходе реагирующего элемента имеют место прямоугольные импульсы с частотой сигнала датчика и амплитудой приблизительно ±Е,,ит (фиг. 2 б). На выходе амплитудного детектора 7 будет напряжение близкое к +ЕПИТ. и транзистор будет закрыт. Ток через сигнальный элемент и управляющую катущку протекать не будет, и нагрузка будет подключена к сети. В случае прикосновения человеком к фазе или подключении электроприбора с недопустимым током утечки происходит уменьшение сигнала датчика. В этом случае на выходе реагирующего элемента 6 импульсы подзаряда конденсатора амплитудного детектора отсутствуют, он разряжается (фиг. 2 в), и транзистор открывается (фиг. 2 г), срабатывает сигнальный элемент и коммутационный блок, который кбнтактами цепи самоблокировки самоблокируется, а силовыми контактами отключает потребитель от сети. При отключении потребителя происходит увеличение сигнала датчика 1, и на выходе реагирующего элемента 6 появляются импульсы, которые заряжают конденсатор амплитудного детектора. Транзистор закрывается, сигнальный элемент гаснет, что сигнализирует о том, что схема устройства исправна, а неисправность - в электросети потребителя. После устране™ неисправности или отключения от сети неисправного потребителя нажатием кнопки я замыканием силовых контактов проис ОДИ подключение потребителей к сети. лучае неисправности в схеме устрои тва также срабатывает сигнальный элемент и коммута1 ткш блок,т отключение нагрузки не приводит к появле ,.,,„.. .,„ „™ „ нию импульсов на выходе реагирующего элемента 6, т. е. сигнальный элемент продолжает гореть и катущка находится под током, включение нагрузки в сеть невозможно. Использование данного устройства позволяет повысить надежность защиты за счет введения схемного самоконтроля. Формула изобретения Устройство для защитного отключения электроустановки в электрической сети переменного тока, содержащее датчик тока утечки, к выходу которого подключен неинвертирующий вход реагирующего элемента, выпрямитель, к входу которого подключен элемент памяти, выход которого подключен к инвертирующему входу реагирующего элемента, коммутационный блок и кнопку возврата в исходное состояние, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты путем обеспечения самоблокировки устройства, в него дополнительно введены резистор противофазной утечки, подстроечный резистор, амплитудный детектор, усилитель токя и сигнальный элемент, причем резистор противофазной утечки подключен между фазным проводом до датчика тока утечки и нулевым проводом после датчика тока утечки, выход которого подключен к подстроечному резистору, подвижный контакт которого подключен к выпрямителю, а выход реагирующего элемента подключен к амплитудному детектору, выход которого через усилитель тока подключен к сигнальному элементу и коммутационному блоку, причем коммутационный блок содержит цепь самоблокировки, в разрыв которой включена размыкающая кнопка возврата в исходное состояние.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3.692.606, кл. 317-18, 1976.

2.Патент Великобритании № 1.341.070, кл. Н 2 К, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2843995/24-07, 29.11.79.

иг /

Ug €

-E

.г.