Пристрій для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки відносно землі

1 Пристрій для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки відносно землі, що містить генератор, підключений між корпусом електроустановки і датчиком потенціалу, перший підсилювач, перший вхід якого через фільтр низьких частот підключений між виходом датчика потенціалу і клемою для підключення до корпуса електроустановки, а вихід - до першого входу компаратора, вихід якого з'єднаний із вхо дом виконавчого органа, другий підсилювач, вхід якого через фільтр високих частот підключений паралельно вхідним затискам фільтра низьких частот, задатчик потенціалу, вихід якого з'єднаний із другим входом компаратора, який відрізняється тим, що він оснащений перетворювачем сигналу змінного струму в постійний, вхід якого з'єднаний з виходом другого підсилювача, а вихід підключений до другого входу першого підсилювача 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що перший підсилювач виконаний з керованим коефіцієнтом підсилення 3 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що генератор виконаний зі стабілізованим струмом Винахід відноситься до електротехніки і призначений для автоматичного контролю виникнення небезпечного потенціалу на корпусі електроустановки і може використовуватися для захисту людини від напруги дотику при пробоях ізоляції, наприклад, при роботі пересувних гірських машин на кар'єрах чи у шахтах Відомий пристрій для контролю потенціалу (див , наприклад, а с СРСР №954498, кл Н 02 Н 5/10, 1981), що містить генератор, датчик струму, датчик потенціалу, фільтр низьких частот, суматор, задатчик напруги, компаратор Недоліком цього пристрою є низька точність контролю рівня електричного потенціалу на корпусі пересувної електроустановки Найбільш близьким по технічній сутності є пристрій для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки відносно землі (див, наприклад, а с СРСР №1467650, МКІН 02 Н 3/4,1989), що містить послідовно з'єднані генератор стабільної напруги і датчик струму з клемою для підключення до корпуса електроустановки, датчик потенціалу, фільтр низьких частот, вхід якого включений між датчиком потенціалу і клемою для підключення до корпуса електроустановки, суматор, перший вхід якого з'єднаний з вихо дом задатчика, пристрій для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки відносно землі, пристрій для автоматичного контролю напруги, компаратор, вихід якого з'єднаний з виходом виконавчого органа, фільтр високих частот, блок виділення реактивного струму, розділовий конденсатор, перший і другий діоди, перший і другий нелінійні елементи, нуль-орган, підсилювач, комутатор і блок множення Недоліками цього пристрою є його складність і як наслідок - низька надійність і недостатня точність, пов'язана з наявністю нелінійних елементів В основу винаходу поставлена задача створення такого пристрою для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки відносно землі, що дозволило б робити більш точний і надійний контроль потенціалу за рахунок спрощення пристрою Поставлена задача досягається тим, що пристрій для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки відносно землі, що містить генератор, підключений між корпусом електроустановки і датчиком потенціалу, перший підсилювач, перший вхід якого через фільтр низьких частот підключений між виходом датчика потенціалу і клемою для підключення до корпуса електро ю 52144 установки, а вихід - до першого входу компаратора, вихід якого з'єднаний із входом виконавчого органа, другий підсилювач, вхід якого через фільтр високих частот підключений паралельно вхідним затискам фільтра низьких частот, задатчик потенціалу, вихід якого з'єднаний із другим входом компаратора, постачено перетворювачем сигналу змінного струму в постійний, вхід якого з'єднаний з виходом другого підсилювача, а вихід підключений до другого входу першого підсилювача, причому перший підсилювач виконаний з керованим коефіцієнтом підсилення, а генератор виконаний зі стабілізованим струмом Введення перетворювача сигналу змінного струму в постійний дозволяє сформувати керуючий сигнал, який регулює коефіцієнт підсилення першого підсилювача, що дає можливість спростити пристрій Застосування першого підсилювача з керованим коефіцієнтом підсилення дозволяє спростити процес коректування коефіцієнта підсилення підсилювача при ЗМІНІ відстані ємнісного датчика потенціалу від поверхні землі і підвищити точність контролю Застосування генератора зі стабілізованим струмом дозволяє спростити процес автоматичного контролю рівня потенціалу, що дає можливість значно спростити пристрій і підвищити точність контролю Застосування перетворювача сигналу змінного струму в постійний, підсилювача з керованим коефіцієнтом підсилення, генератора зі стабілізованим струмом у сукупності дозволило забезпечити нові функції - спрощення і підвищення точності контролю, як наслідок - підвищення надійності контролю небезпечного рівня потенціалу на корпусі електроустановки, що підвищує електробезпечність робіт на кар'єрах і в шахтах Отже, пропоноване рішення відповідає критерію «винахідницький рівень» Всі ознаки ІСТОТНІ, тому що виключення будь якої з них не дає можливості досягти вирішенню поставленої задачі Пошук, проведений по джерелах науковотехнічної і патентної інформації, показав, що сукупність всіх істотних ознак винаходу, що заявляється, невідома Отже, технічне рішення відповідає вимогам новизни Пропонований винахід пояснюється функціональною схемою пристрою Пристрій для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки щодо землі містить генератор 1, підключений між корпусом 2 електроустановки і датчиком 3 потенціалу, перший підсилювач 4, перший вхід якого через фільтр 5 низьких частот підключений між виходом датчика З потенціалу і клемою для підключення до корпуса 2 електроустановки, а вихід - до першого входу компаратора 6, вихід якого з'єднаний із входом виконавчого органа 7 Другий підсилювач 8, вхід якого через фільтр 9 високих частот підключений паралельно вхідним затискам фільтра 5 низьких частот, задатчик потенціалу 10, вихід якого з'єднаний із другим входом компаратора 6 Вхід перетворювача 11 сигналу перемінного струму в по стійний з єднаний з виходом другого підсилювача 8, а вихід перетворювача 11 підключений до другого входу першого підсилювача 4 Пристрій для автоматичного контролю потенціалу корпуса електроустановки відносно землі працює в такий спосіб При пробої ізоляції струм замикання Іо, який стікає з корпуса 2 електроустановки в землю, що для спрощення представлений точковим напівсфе-ричним заземлювачем, викликає появу на ньому відносно безкінечно віддаленої точки землі електричного потенціалу срт Різниця потенціалів на границі розділу середовищ повітря - земля в МІСЦІ установки датчика З потенціалу на расстояни п від осі симетрії корпуса 2 визначиться по формулі «і | т - І „ f t } 2пггу Ги Аг* (1) де го - радіус умовного кола, площа якого дорівнює опорної площі корпуса 2 електроустановки, гі - відстань від центра умовного кола до місця установки датчика 3 потенціалу, Фі - потенціал точки землі в МІСЦІ установки датчика 3 відносноточки нульового потенціалу, у - питома провідність землі h f І 1 (2) Поділивши Дф на фп одержимо Дф =І (3) З формули (3) визначиться значення потенціалу на корпусі 3 електроустановки г, - г „ (4) Для жорстко закріпленого датчика 3 потенціали при незмінній конструкції корпуса 2 електроустановки ki=const Низькочастотна складова Дер, що виникає при замиканні на корпус 3 електроустановки, виділяється датчиком 3 потенціали, низькочастотним фільтром 5 і подається на перший вхід підсилювача 4, у якому відбувається множення Дер на коефіцієнт k-і, обумовлений конструктивними параметрами чи електроустановки експериментальне Низькочастотний сигнал ІІсрі з виходу підсилювача 4 порівнюється в компараторі 6 з вихідним сигналом ІІз задатчика 10 потенціалу, і в момент пробою ізоляції електроустановки якщо и ф і>ІІз компаратор 6 спрацьовує, виконавчий орган 7 відключає ушкоджену електроустановку У потужних пересувних електроустановок (екскаваторів, бурових верстатів, трансформаторних підстанцій і ш ) площа опорної поверхні змінюється незначно, тому що вага електроустановок досягає декількох чи десятків сотень тс, а внаслідок нерівностей грунту, нахилів корпусів електроустановок відстань h між датчиком 3 потенціалу і землею може мінятися значно 52144 Зміна відстані h приводить до зміни ємності датчика 3 потенціалу і, як наслідок, - до зміни напруги на його виході, що призводить до появи погрішності контролю, що досягає 100 і більш % Прийнято вважати, що картина електричного поля в діелектрику, що оточує провідне середовище зі струмами, тотожна картині електричного поля в умовах електростатики Потенціал поля в МІСЦІ розташування датчика 3 назад пропорційний відстані його від землі h - Г