Устройство для защиты людей от поражения высоким напряжением электрических установок Советский патент 1929 года по МПК H05G1/54 H02H5/12 

Для защиты пациентов и обслуживающего персонала в рентгеновских установках от повреждений высоким напряжением, при соприкосновении с несущими такое напряжение частями, уже известно включение в первичную цепь трансформатора высокого напряжения выключателей, приходящих в действие вследствие определенных явлений, возникающих при соприкосновении с указанными частями. Такие устройства производят выключение часто слишком позр,но,так как выключатели работают всегда с некоторым запаздыванием.

Предлагаемое изобретение имеет целью устранить указанный недостаток тем, что, вместо включения механически действующего выключателя в первичную цепь, как это практиковалось до сего времени, вводят в нее разрядный промежуток, находящийся под влиянием цепи высокого напряжения и немедленно реагирующий при возникающих в ней сдвигах напряжения. При этом преимущественно сам разрядный промежуток или же первичная цепь трансформатора, во вторичную цепь которого этот промежуток включен, шунтирует первичную цепь трансформатора высокого напряжения, так что в последней, при действии разрядного промежутка, высокое напряжение исчезает почти в тот самый момент, когда возникает нарущение равновесия напряжений вследствие прикосновения к несущим высокое напряжение частям. Возникщее короткое замыкание приводит затем в действие максимальные выключатели, при чем последнее имеет в виду лищь защиту от повреждений токопроводящей сети.

Фиг. 1 изображает схему предлагаемого устройства, а фиг. 2,3 и 4- различные формы выполнения последнего.

Наиболее простая форма выполнения этого устройства, представленная на фиг. 1, состоит из разрядного промежутка/, каждый электрод которого приключен, с одной стороны к зажиму первичной обмотки р трансформатора высокого напряжения t, а с другой стороны, к обкладке конденсатора, присоединенного другой обкладкой к цепи высокого напряжения, в частности, и изолированному от земли фланцу /1 или /г, ввода d или d- линии высокого напряжения трансформатора t, служащего, например для питания рентгеновской трубки.

Электроды разрядного промежутка, который может быть устроен в виде сменного патрона, должны состоять из таких веществ, чтобы при появлении перенапряжения проходящие между ними электрические разряды вызвали короткое замыкание или образование вольтовой дуги.

Когда один из обоих проводов высокого напряжения получает соединение с землей, будь это через омическое сопротивление или через искру, появляющуюся между землей и проводом, или же когда провод высокого напряжения приходит в соприкосновение подобным же образом с изолированным от земли телом больщой емкости, то у другого провода высокого напряжения появляется перенапряжение; вообще говоря, происходит сдвиг напряжений, вызывающий появление разряда в промежутке/, служащим в известной степени как указатель напряжения. Вследствие этого разряда питаемая сетью первичная обмотка р трансформатора t замыкается накоротко. Напряжение на зажимах первичной обмотки р почти исчезает и, соответственно этому, обмотка высокого напряжения S также почти лишается напряжения; во всяком же случае напряжение падает до столь низкого значения, оно перестает быть опасным. При применении разрядного промежутка, в качестве короткоза мыкающего выключателя.

эффект такого выключения должен наступать немедленно, в противоположность запаздыванию, связанному с применением механических выключателей.

В отличие от известных устройств предлагаемое устройство должно действовать также и тогда, когда касание к несущим высокое напряжение частям уже существует в момент включения в сеть трансформатора высокого напряжения. Можно также, что более целесообразно, применять в качестве указателя сдвигов напряжения не самый разрядный промежуток, служащий как короткозамыкающий вь1ключатель, но передать эту роль отдельному разрядному промежутку, после возникновения разряда в котором, появляется разряд в короткрзамыкающем разрядном промежутке. В таком случае главный разрядный промежуток, поскольку ему теперь не приходится исполнять еще другое назначение,можно беспрепятственно устанавливать таким, чтобы эффект короткого замйкания с началом разряда в этом промежутке обеспечивался Е(озможно совершённым образом.

Реагирующий на сдвиги напряжений разрядный промежуток присоединяется с одной стороны к такой точке цепи высокого напряжения, которая при нормальной работе установки имеет приблизительно потенциал земли, - например, к средней точке обмотки высокого напряжения или к искусственной нулевой точке, каковой может быть середина многоомного сопротивления, шунтирующего зажимы высокого напряжения-с другой же стороны, к самой земле или ж точке обмотки низкого напряжения трансформатора, т. - е. во всяком случае к такой точке, которая даже при нарушениях равновесия напряжений в цепи высокого напряжения не меняет в значительной степени своего потенциала.

Задача, состоящая в том, чтобы короткозамыкающий разрядный промежуток приходил в действие именно только при реагировании вспомогательного или указательного разрядного промежутка, разрешается тем, что вспомогательный промежуток снабжают заряженной до его реагирования емкостью, которая при образовании переходного мостика в указательном промежутке разряжается через короткозамыкающий промежуток.

На фиг. 2 и 3 изображено схематически отмеченное видоизменение предлагаемого устройства, при чем оно имеет два варианта соответственно фиг. 2 и 3. На обеих этих фигурах р обозначает первичную обмотку трансформатора высокого напряжения; h-обмотку высокого напряжения; //(фиг.2) и//,// (фиг. 3)-чувствительные к сдвигам напряжения искровые промежутки; УЗ - искровый промежуток для короткого замыкани первичной цепи.

В устройстве по фиг. 2 оба искровых промежутка включены последовательно и состоят из трех металлических колодок 1, 2, 3, от.деленных друг от друга листочками слюды. Слюда снабжена между противолежащими друг другу поверхностями металлических колодок отверстиями, представляющими собой собственно разрядное пространство искровых промежутков. Первая колодка 1 искрового промежутка // соединена с серединой обмотки высокого напряжения Л. Между этой колодкой и последней колодкой 3 искрового промежутка fz введен конденсатор и. Концы первичной обмотки присоединены к колодке 3 и к средней колодке 2. Как только потенциал середины обмотки высокого напряжения возрастает вследствие нарушения равновесия, конденсатор k заряжается, и напряжение у обоих электродов искрового промежутка // повышается до тех пор, пока, например, при около 2000 V-не перескочит искра, устанавливающая токопроводящий мостик между первой и второй колодками : Этим заряженный конденсатор k оказывается присоединенным к обоим электродам искрового

промежутка Д , который вследствие этого также реагирует, замыкая накоротко приключенную к сети первичную обмотку р .

В устройстве по фиг. 3 три металлические колодки, играющие роль электродов искровых промежутков, расположены таким образом, что получаются два, реагирующих на сдвиг напряжения искровых промежутка /i и fi, из коих реагировать может тот .или другой.

Вследствие такого удвоения вспомогательного промежутка предусмотрены также два кондесатора k, k, приключенные параллельно к обоим указательным искровым промежуткам. Общий для обоих искровых промежутков /i, fj электрод соединен с серединой высокоомного сопротивления да или батареи конденсаторов, к которой присоединены оба зажима обмотки высокого напряжения Л. Действие устройства такое же как и устройства по фиг. 2. Очень важным для удовлетворительной работы предлагаемого защитного устройства является то, что, согласно изложенному выше, короткозамыкающий разрядный промежуток присоединен к цепи высокого напряжения так, что должен реагировать лищь при сдвигах напряжения, происходящих в цепи высокого напряжения.

Это условие является существенным потому, что, если бы разрядньш промежуток мог возбуждаться, например, также колебаниями высокой частоты, генерируемыми искрой, возникающей непосредственно перед касанием к несущим высокое напряжение частям, в колебательной цепи, находящейся в связи с разрядным промежутком, то устройство реагировало бы непрерывно, поскольку речь идет о рентгеновских установках с вращающим выпрямителем высокого напряжения или с другим, содержащим искровые промежутки приспособлением.

В таких случаях, когда существует опасность влияния на разрядный промежуток со стороны возникающих в другом месте искр, принимаются

особые меры для отведения вредных электрических колебаний от разрядного промежутка.

Лучше всего это достигается при помощи включенной непосредственно перед разрядным промежутком дроссельной катушки, в случае надобности в комбинации с устройствами, создаюш,ими для колебаний удобный уравнительный путь перед последней.

На фиг. 4 изображена такая схема соединений. Концы обмотки высокого напряжения s соединены делителем напряжения, назначенным для создания искусственной нулевой точки.

Делитель напряжения может состоять из двух или нескольких последовательно включенных конденсаторов Cj, cz- Обмотка низкого напряжения р присоединена к искровому промежутку/3, электроды которого образуются двумя медными колодками kl, kz- Между этими колодками расположена тонкая металлическая фольга т, покрытая с обеих сторон тонким изолирующим слоем, например, бумаги. Мег таллическая фольга т через дроссельную катушку d соединена с серединой батареи конденсаторов Ci, 2) т.-е. с точкой, которая при нормальном режиме работы имеет приблизительно потенциал земли. Особые конденсаторы, приключенные параллельно трем искровым промежуткам, образуемым металлической фольгой в комбинации с медньпчи колодками, в рассматриваемом устройстве не предусмотрены, так как емкость электродов друг относительно друга достаточна для достижения этого же эфекта.

Если в цепи высокого напряжения под влиянием какой - либо неисправности возникает сдвиг напряжений, то средняя точка конденсаторной батареи и получает соответствующее напряжение по отношению к земле. Один из обоих искровых промежутков между металлической фольгой медной колодкой kl или kz реагирует, вследствие чего металлическая фольга расплавляется или испаряется и тем вызывает образование разряда в виде; вольтовой дуги между медными колодками k-i, , замыкающего накоротко первичную обмотку трансформатора высокого напряжения. Какая - либо искра, перескакивающая в цепи высокого напряжения, или же между несущими высокое напряжение частями, не вызывает реагирования разрядных промежутков А ,, k, даже когда ею генерируются сильные электрические колебании, так как последние избирали бы для себя более удобный путь через батарею конденсаторов, не вступая на боковой путь, ведущий к разрядному промежутку и преграждаемый для них дроссельной катушкой d. При подходящем подборе емкости конденсаторов Ci и Cz можно во многих случаях обойтись без дроссельной катушки d. Можно также применять в качестве разрядных промежутков конденсаторы с легко ионизируемыми газами.

Предмет патента.

1.Устройство для защиты людей от поражения высоким напряжением электрических установок, характеризующееся применением действующего, при распределении потенциалов в цепи высокого напряжения по отношению к земле, разрядного промежутка /, каждый экектрод которого присоединен,. с одной стороны, к зажиму первичной обмотки р трансформатора высокого напряжения, а с другой стороны, к обкладке конденсатора,, присоединенного другой обкладкой к цепи высокого напряжения, в частности, к изолированному от земли фланцу ввода d или /2 высокого напряжения (фиг. 1).

2.При охарактеризованном в п. 1 устройстве при1«енение действующего при перераспределении потенциалов в цепи высокого напряжения вспомогательного разрядного промежутка, вызывающего разряд главного разрядного промежутка / (фиг. 2, 3, 4).

3. Форма выполнения охарактеризованного в п. п. устройства, отличающаяся тем, что вспомогательный разрядный промежуток включен между точкой цепи высокого напряжения, имеющей лишь при нормальном режиме работы приблизительно потенциал земли и другой точкой установки, имеющей длительно потенциал земли или близкий к нему потенциал, например, точкой обмЬтки низкого ;напряжения.

4. При охарактеризованном в п. п. 1 - 3 устройстве применение приспособлений, препятствующих токам высокой частоты прохо,дить через разрядный промежуток.

действующий при распределении потенциалов в цепи высокого напряжения.

5.Форма выполнения охарактеризованного в п. 1-4 устройства, отличающаяся тем, что полюса высокого напряжения соединены через батарею конденсаторов, к средней точке которой присоединен один электрод fz разрядного промежутка, образованного окрун ающими электрод /з двумя электродами kl, kz (фиг. 4).

6.При охарактеризованном в п. 5 устройстве применение реактивной катушки d, включенной перед электродом /S (фиг. 4).

..

.4.

VAMWM

AWMW/

f.