Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока

Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< >964837

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.0381 (24) 3257975/24-07 с присоединением заявки ¹ (51) М. Ктт.з

Н 02 Н 3/16

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.1082. Бюллетень ¹ 37

153) УДК 621, 316..925 (088.8) Дата опубликования описания 071082. (72) Авторы изобретения

Н.Н. Сапига, О.И. Лимаренко, А.A. Понома и И.И. Михайлов (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к технике защиты людей от поражения электрическим током,.

Известен ряд устройств защитного отключения (УЗО), основанных на изме», ренин тока утечки на землю, сравнении его с эталонной величиной и фор-. мировании по разности измеренной и эталонной величин отключающего сигнала (1).

Эти устройства просты, однако обладают существенными недостатками: отсутствует самоконтроль исправности наименее надежных элементов; невозможность применения для групповой защиты УЗО с высокой чувствительностью (5-20 MA) так как естественные токи утечки в этом случае . могут превышать их уставку °

Известны УЗО, основанные на формировании отключающего сигнала по скорости нарастания тока утечки и позволяющие отстроиться от естественных токов утечки на землю (2).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является УЗО, содержащее дифференциальный трансформатор тока, блок формирования сигнала по скорости нарастания тока утечки, элемент Запрет, электронный ключ, операционный усилитель с ре- зистивной отрицательной обратной связью, трансформатор тока нагрузки, блок формирования сигнала по скорости нарастания тока нагрузки и выходной релейный элемент (3), Недостаток устройства — сложность технической реализации блока формирования сигнала по скорости нарастания тока утечки, если учесть что на его вход поступает несинусоидальный сигнал с уровнем амплитуды десятки милливольт и мощностью, измеряемой микроваттами. Кроме того, этот достаточно сложный блок не обладает самоконтролем исправности.

Целью изобретения является уйрощение и повышение надежности устройCTB B °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее дифференциальный трансформатор тока, на выход которого подключен первый операционный усилитель с резистивной отрицательной обратной связью, трансформатор тока нагрузки,. блок формирования сигнала по скорости нарастания тока нагрузки, вход которого подключен к. выходу трансфорЗО матора тока нагрузки, а выход к

964837

На входе инвертора 7 сигнал равен нулю, релейный элемент 8 срабатывает и контакты коммутационного аппарата остаются замкнутыми, а

65 запрещающему входу элемента Запрет, выходной релейный элемент, воздействующий на коммутационный аппарат, введены второй операционный усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу дифференциального 5 трансформатора тока, аналоговый вычислитель, первый и второй входы подключены соответственно к выходам первого и второго операционных усилителей, а выход — к разрешающему входу элемента Запрет, инвертор, вход которого подсоединен к выходу элемента Запрет, а выход — ко входу выходного релейного элемента.

На чертеже изображена структурная 15 схема.

Устройство содержит дифференциальный трансформатор тока 1, трансформатор тока нагрузки 2, операционный усилитель 3 с резистивной обратной связью, операционный усилитель-ограничитель 4, аналоговый вычислитель

5, элемент Запрет 6, инвертор 7, выходной релейный элемент 8, блок 9 формирования сигнала по скорости 25 нарастания тока нагрузки, катушку коммутационного аппарата 10.

Коэффициенты усилителей 3 и 4 одинаковы. Для описания принципа работы устройства в качестве одного из вариантов исполнения устройства ограничения амплитуды выходного сигнала усилителя 4 использована схема с двумя стабилитронами, включенными между собой последовательно и встречно и параллельно резистору обратной связи.

В исходном состоянии при отключенной электроустановке питание усилителей 3 и 4 и остальных блоков отсутствует, релейный элемент 8 обес-40 точен.

При включении коммутационного аппарата подается питание на электроустановку, усилители 3 и 4 и блоки

6, 7 и 9. На вход каждого усилителя 45 за счет естественного тока утечки на землю подается сигнал, который каждым усилителем усиливается одинаково, При этом величина коэффициента усиления и напряжение стабилизации стабилитронов подобраны таким образом, чтобы в этом режиме (максимального естественного тока утечки и отсутствии прикосновения человека к рковедущим частям) не происходило ограничения сигнала по амплитуде в усилителе 4. В результате этого на входы блока 5 поступают практически одинаковые сигналы по амплитуде, а на выходе его напряжение близко к нулю. 60 электроустановка — подключенной к сети.

При включении нагрузки, например, группы потребителей; имеющих относительно большую долю тока утечки в общем естественном токе утечки на землю всей электроустановки, возникает также скачок тока утечки.

В результате амплитуда сигнала на выходе дифференциального трансформатора тока 1 может возрасти до величины, при которой происходит ограничение выходного сигнала в усилителе 4. В этом случае равенство амплитуд сигналов на входах в блок 5 нарушается, на его выходе возникает сигнал, который проходит элемент

Запрет и поступает на вход инвертора

7, Релейный элемент 8 обесточиваетсяи электроустановка отключается от сети. Для предотвращения подобного ложного отключения с блока 9 поступает сигнал на запрещающий вход элемента Запрет 6, сигнал на выходе его остается равным нулю, а электроустановка — подключенной к сети.

Блок 9 отрегулирован таким образом, что сигнал на его выходе появляется при определенной скорости нарастания тока переходного. режима, соответствующей опасности ложного отключения.

Броски тока нагрузки по причине изменения механических характеристик нагрузки не приводят к ложным срабатываниям устройства, так как OHH не связаны с бросками тока утечки на землю.

При прикосновении человека к токоведущим частям в зоне защиты сигнал на выходе дифференциального трансформатора тока 1 возрастает.

Выходной сигнал на выходе усилителя

3 возрастает пропорционально, а на выходе усилителя 4 — непронорционально, так как ограничивается стабилитронами и амплитуда его равна напряжению стабилизации.

В результате на выходе блока 5 появляется сигнал, приводящий как описано выше, к отключению электроустановки от сети.

Устройство автоматически фиксирует отказы элементов в усилителях

3 и 4, блоках 7 и 9, некоторые неисправности блоков 5 и 6.

Испытания макета устройства показывают возможность, создания УЗО с чувствительностью 5 мА в сетях с естественными токами утечки на землю до 40 мА.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокой чувствительностью при применении в сетях с повышенными естественными токами утечки, имеет достаточно простое. схемное решение и высокую степень

964837

Формула изобретения м ффффф

Составитель О. Лисицин

Редактор Т. Веселова Техред М. Гергель Корректор Н. Буряк

Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7679/39

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 самоконтроля исправности и надежности.

Устройство для зашитного отключения электроустановки в сети переменного тока, содержащее дифференциальный трансформатор тока, на выход которого подключен первый операционный усилитель с резнстивной отрицательной обратной связью, трансформатор тока нагрузки, блок формирования сигнала по скорости нарастания тока нагрузки, вход которого подключен к выходу трансформатора тока нагрузки, а выход ,к запрещающему входу элемента Запрет, вйходной релейный элемент, воздействующий на коммутационный аппарат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повыщения надежности, введены второй операционный усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу дифференциального трансформатора тока, аналоговый вычитатель,первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго операционных усилителей, а выход — к разрешающему входу элемента Запрет, инвертор, вход ко-

10 торого подсоединен к выходу элемента

Запрет, а выход - к входу выходного релейного элемента.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 609160, кл. Н 02 Н 3/16, 1976 .

2. Авторское свидетельство СССР

М 465690, кл. Н 02 Н 3/14, 1973, 3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2838423/24-07, кл. Н 02 Н 3/16, 15.11.79.