Швидкодіючий пристрій захисного відключення на основі електромеханічного реле з постійним магнітом та диференціального високочутливого магніторезистора

Швидкодіючий пристрій захисного відключення на основі електромеханічного реле з постійним магнітом та диференціального високочутливого магніторезистора, який має наступні блоки: сило 3 34064 Спільними елементами з [3] є: рама з візком, силові контакти, блок-контакти, механізм включення й відключення, дугогасильна камера й шини для підключення. На кресленні (Фіг.1) представлена блок-схема ‘’ШПЗВЕМРДВМР’’; на (Фіг.2) - навантаження R, L; на Фіг.3 - людина, яка стоїть на електропровідних підлогах і однією рукою доторкається до корпуса електроприймача, що виявився під напругою, у результаті замикання позитивного полюса провідника на корпус; на фіг. 4 показані магнітні потоки в магпітопроводі ЕМР при відключенні ПЗВ. ‘’ШПЗВЕМРДВМР’’ складається з наступних блоків (Фіг.1): 1 силови х контактів вимикача; 2 диференційного високочутливого магніторезистора; 3 - електронного підсилювача; 4 - задатчика диференційних струмів спрацьовування; 5 - оптопари; 6 - поста «off»; 7 - поста «ON»; 8 - електромеханічного реле з постійним магнітом; 9 - механізму включення й відключення (розчеплювача). Складові частини блоку 8: 10 - пружина; 11 поворотний якір; 12 - магнітопровід з матеріалу з високомагнітною проникністю й постійним магнітом; 13 - настроювання чутливості, 14 - котушка «ON»; 15 - котушка «off»; 16 - гвинт для грубого настроювання диференційних струмів спрацювання. Працює ‘’ШПЗВЕМРДВМР’’ таким чином (Фіг.1, 2, 3, 4). Нормальний режим роботи. Живлення системи керування здійснюється напругою 110 В постійного струму від незалежного джерела, наприклад, акумуляторної батареї. При цьому буде виключений вплив роботи силового ланцюга на ланцюг керування. Включення здійснюється натисканням кнопки «ON» 7 (Фіг.1, блок 8). По котушці «ON» 14 буде протікати постійний струм, і навколо неї утвориться магнітний потік Фвкл., який замикається по осердям ЕМР і збігається за напрямом з магнітнім потоком Ф= постійного магніту NS та утворює результуючий магнітній потік Фрез.: Фрез.=Ф=+Фвкл. Магнітні потоки пропорційні своїм відповідним силам V: Фрез.=Fрез., Ф=≡F=, Ф вкл..≡Fвкл., F пруж. - потенційна сила стислої пружини 10. Тоді Fрез=F=+Fвкл.. Якщо Fрез.≥Fпруж., то якір 11 притягнеться до середнього осердя магнітопроводу 12, своїм поворотом якір діє на механізм включення 9, останній діє на замикання силових контактів 1. Напруга подається на блок 2 і споживач (Фіг.2). Кнопка 7 відпускається, і сили F= буде достатньо, щоб утримувати якір 11 у притягнутому положенні (Фвкл.=0, тоді Фрез.= Ф=, Фвкл.=0, Фрез.=Ф=). Цим самим економиться електроенергія, тому що замість котушки утримання, щo була постійно включена, працює магнітний потік постійного магніту Ф=. По провідниках «+» і «-» будуть протікати струми навантаження однакові по величині й різні по напрямку І1=І'1 , векторна сума їх буде дорівню & &/ ватися нулю I 1 - I 1 = 0 і векторна сума їх потоків у первинній обмотці ДВМР 2 буде також дорів& & нюватись нулю, Ф1 - Ф1/ = 0 . Тому електричний опір кільця ВМР не змінюється і резистивний 4 струм буде дорівнювати нулю. С хема буде працювати у нормальному режимі. Крім того, включення може відбуватись від телеавтоматики або дистанційного керування (Фіг.1, блок 7). Порушення нормального режиму роботи. Наприклад, при замиканні плюсового провідника на корпус електроприймача виникає струм витоку ІΔ (диференціальний струм). ІΔ= І' Δ+ІΔh, де ІΔ - стр ум, що проходить по захисному заземлюючому провіднику РЕ; ІΔh - струм, що проходить через людину. Тоді в силовому ланцюзі векторна сума струмів буде дорівнювати & & &| I D= - I 1 + I 1 . (I& + I& )- I& ¹ 0 , 1 D | 1 Струм ІΔ протікає по первинній обмотці ДВМР і створює додатковий магнітний потік ФΔ, що перетинає кільце ДВМР, у результаті чого резистивний опір BMP [5] зменшується (викопується залежність R=f(B), де R - резистивпий опір, Oм; В - магнітна індукція, Тл). Завдяки цьому баланс резистивного містка із ДВМР порушується, та на виході електронного підсилювача 3 з'являється сигнал напруги, який надходить на блок 4 і на оптопару 5, де фотодіод відкривається та включає котушк у «off» 15, (блок 8, Фіг.4), яку обтікає струм, і навколо неї утворюється магнітний потік Фвідкл., який замикається по осердям магнітопроводу 12 і спрямований на зустріч магнітному потоку Ф=, так утвориться результуючий магнітній потік Фрез.: Фрез.=Ф=-Фвідкл., Fрез.=F=-Fвідкл.. Якщо Fрез.≤Fпруж., то якір 11 за рахунок зусилля пружини Fпруж. відійде від середнього стержня магнітопроводу, повернеться на визначений кут і буде діяти на механізм розчіплювання 9, який діє на розмикання силових контактів блоку 1. Захист спрацював. Відключення може здійснюватись вручну кнопкою «off», телеавтоматикою або дистанційно (Фіг.1, блок 6). Швидкодіючий захист спрацьовує за час 25-40 мс (швидше існуючого [2] у 1,6-2,5 рази), що достатньо для захисту людини від ураження електричним струмом або систем електропостачання від пожеж і інших ушкоджень. Застосування диференціального високочутливого магніторезистора дозволяє підвищити надійність і чутли вість швидкодіючих пристроїв захисного відключення, зменшити їхню вартість і т.д. Пристрій нормально працює на постійному струмі, а при відсутності котушки утримання відбувається більша економія електричної енергії. Наприклад, тільки по Україні на електрифікованих залізницях економія електроенергії може скласти приблизно 120млн. кВт·год. у рік. Конструкція пристрою дозволяє настроювати його для селективної роботи на різні диференціальні струми 10, 30, 100, 300 і 500мА з номінальним струмом до десятків тисяч амперів, що дає можливість використовувати його для захисту людей і різних об'єктів промислового призначення. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. Каталог. Модульные устройства для распределительных сетей низкого напряжения. Xclear. Moeller. Praha, 9, 2002. 5 34064 2. Технический каталог. Аппараты защиты электрических цепей. ИЭК. Украина, 2006. 3. Звездин M.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1979. - 184 с.: ил.; табл. Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 4. Носанов M.I., Пащенко В.П., Шемяков О.А. та ін. Диференціальний високочутливий магніторезистор. Патент №57648 UA. Бюл. №4, 2006. 5. Пащенко В.П., Носанов M.I., Шемяков О.А. та ін. Високочутливий магніторезистор. Патент №45153 UA. Бюл. №9, 2005. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601