Пристрій для контролю ізоляції і захисного відключення електричних мереж

Реферат: Запропонований винахід забезпечує безперервний контроль ізоляції всієї мережі, що захищається. У відомому пристрої контролю ізоляції і захисного відключення, що містить джерело постійного вимірювального струму, вузол контролю цього струму, підсилювач і виконавче реле, обмотка якого сполучена з виходом підсилювача, запропоновано джерело живлення і вимірювального струму виконати у вигляді випрямного моста, змінна сторона якого сполучена з фазами мережі, що захищається, до контактів захисного апарата, "плюс" цього моста з'єднати з одним затиском входу вузла контролю вимірювального струму і через подільник напруги на резисторах - із землею, другий затиск входу цього вузла з'єднати з точкою з'єднання резисторів вказаного подільника напруги, а вихід вузла контролю з'єднати з входом підсилювача, живлення якого виробити від вказаного випрямного моста, "мінус" якого приєднати через вузол приєднання до фаз мережі після контактів захисного апарата, причому вузол контролю виконати у вигляді емітерного повторювача, а точку з'єднання його резистора і емітера транзистора з'єднати через резистор з "мінусом" вказаного випрямного моста. Запропоноване технічне рішення істотно спрощує пристрій і розширює його функціональні можливості, оскільки дозволяє безперервно контролювати опір ізоляції мережі як до, так і після контактів захисного апарата. При цьому не потрібні жодні зовнішні джерела живлення. UA 107149 C2 (12) UA 107149 C2 UA 107149 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електротехніки, зокрема до пристроїв контролю ізоляції і захисного відключення електричних мереж з ізольованою нейтраллю при виникненні небезпечних струмів витоку на землю. Відомі пристрої контролю ізоляції електричних мереж з ізольованою нейтраллю, що містять джерело постійного вимірювального струму, приєднане до джерела живлення електричної мережі, що захищається, до контактів захисного апарата, вузол приєднання джерела вимірювального струму між фазами вказаної мережі і землею, пороговий елемент, підсилювач, джерело живлення елементів схеми і виконавче реле, приєднане через елементи зв'язку в ланцюг навантаження підсилювача (див. опис до авт. св. СРСР SU1396195 А1 Н02Н 3/17, 1988. Бюл. № 18). Недоліками цих пристроїв є неможливість контролю ізоляції мережі до контактів захисного апарата у відключеному їх стані і складність конструкції, обумовлена складністю вузла приєднання і необхідністю вживання ряду джерел живлення схеми. В результаті при виникненні небезпечних струмів витоку до контактів захисного апарата пристрій дозволяє включити цей апарат і подати напругу на мережу, що захищається. Але після включення апарата пристрій спрацює і вимкне його, дозволяючи його нове включення, і так далі, що створить підвищену небезпеку роботи електроустановки. Відомі пристрої контролю ізоляції і захисного відключення, що містять джерело постійного вимірювального струму, вузол приєднання цього джерела між нульовою точкою силового трансформатора, що живить мережу, що захищається, і землею, вузол контролю вимірювального струму і реле, приєднане до виходу цього вузла контролю, причому контакти захисного апарата включені в первинний ланцюг силового трансформатора (Див. опис до патенту України UA 99235 С2, Н02Н 3/00, Н02Н 3/17, 2012. Бюл. № 14). Недоліками таких пристроїв є складність їх конструкцій, обумовлена необхідністю включення захисного апарата і джерел вимірювального струму і живлення схеми в ланцюги вищої напруги силового трансформатора, а також неможливість підключення такого пристрою до мережі при включенні вторинних обмоток силового трансформатора трикутником. Тому реалізація таких складних пристроїв для захисту електричних мереж, що живлять допоміжні малопотужні електроприймачі, наприклад прилади освітлення, автоматики та ін., при відносно низькій напрузі 220, 127, 36 В недоцільна. Задачею запропонованого винаходу є спрощення пристрою і забезпечення при цьому безперервного контролю ізоляції всієї мережі, що захищається. Ця задача вирішується таким чином, що у відомому пристрої контролю ізоляції і захисного відключення, що містить джерело постійного вимірювального струму, вузол приєднання його між фазами мережі, що захищається, та заземлюючим затиском, вузол контролю цього струму, підсилювач, вхід якого з'єднаний з виходом вказаного вузла контролю, і виконавче реле, обмотка якого сполучена з виходом підсилювача, запропоновано джерела живлення пристрою і вимірювального струму виконати у вигляді одного двопівперідного випрямного моста, змінна сторона якого сполучена з фазами мережі, що захищається, до контактів захисного апарата, "плюс" цього моста з'єднати через подільник напруги на резисторах однієї частини вузла приєднання із землею, а його "мінус" - через резистори другої частини вузла приєднання - до фаз мережі, що захищається, після контактів захисного апарата, вузол контролю вимірювального струму виконати у вигляді емітерного повторювача, один затиск входу якого з'єднати з "плюсом" моста, а другий його затиск з точкою з'єднання резисторів вказаного подільника напруги, живлення підсилювача виробити від того ж випрямного моста, а точку з'єднання резистора і емітера транзистора емітерного повторювача з'єднати через резистор з "мінусом" моста. На кресленні представлена принципова електрична схема запропонованого пристрою контролю ізоляції і захисного відключення електричної мережі 1. Воно містить випрямний міст 2, сторона змінного струму якого сполучена з фазами мережі, що захищається, 1. На кресленні приведена однофазна мережа, а пунктиром показана третя фаза. Плюсовий затиск випрямного моста 2 через подільник напруги на резисторах 3, 4 сполучений із землею, а також з одним затиском входу емітерного повторювача (резистор 13), другий його затиск (база транзистора 14) через діод 15 сполучений з точкою з'єднання резисторів 3, 4 подільника напруги. Вихід емітерного повторювача (колектор транзистора 14) сполучений через діод 27 з входом підсилювача на транзисторах 10, 21 і резисторах 16, 22. Обмотка електромагніту 11 виконавчого реле або захисного апарата, наприклад контактора, приєднана до виходу підсилювача (колектор транзистора підсилювача 10). Живлення підсилювача і виконавчого реле 11 виробляється від випрямного моста 2. Контакти 17 захисного апарата (реле 11) увімкнені в мережу і подають напругу на електроприймачі. "Мінус" 1 UA 107149 C2 5 10 15 20 25 30 випрямного моста 2 через пристрій приєднання на резисторах 18, 19, 20 приєднаний до фаз мережі, що захищається, після контактів 17 захисного апарата. Вхід підсилювача через послідовно з'єднані резистор 23 і конденсатор 24 сполучений з плюсом випрямного моста 2. Міст 2 і резистор 3 зашунтовані конденсаторами 5 і 6 для згладжування пульсацій напруги. Між фазами мережі з боку джерела живлення через розмикаючий контакт 17 захисного апарата включений ланцюг з послідовно включених світлодіода 7, діода 8 і резистора 9. Пристрій працює таким чином. Коли контакти 17 розімкнені і напруга на електроприймачах відсутня, постійний вимірювальний струм тече під дією лінійної напруги мережі на змінній стороні випрямного моста 2 від фази з неушкодженою ізоляцією через діод моста 2, резистори 3, 4, землю і далі по двох ланцюгах: опір ізоляції до контактів 17 до іншої фази і опір ізоляції після контактів 17, резистор 18 або 19, резистор 20, інший діод моста 2 до іншої фази. Таким чином, контролюється стан ізоляції мережі, що захищається, як до контактів 17 захисного апарата, так і після них. Якщо опір ізоляції вище за критичне значення, вимірювальний струм створює падіння напруги на резисторі 3 менше, ніж падіння напруги на резисторі 13, що є плечем подільника напруги на резисторах 13, 25, 26. При цьому транзистори 14 і 21 закриті, транзистор 10 відкритий і реле 11 увімкнене, а його контакти (або контакти керованого ними захисного апарата) 17 замкнуті. Якщо ж опір ізоляції мережі буде нижчий за критичне значення, то напруга на резисторі 3 буде більше напруги на резисторі 13. У цьому режимі транзистор 14 відкриється, відкриє транзистор 21, закриє транзистор 10 і вимкне реле 11. В результаті контакти 17 розімкнуться і напруга з лінії, що захищається, буде знята. Одночасно спалахне світлодіод 7, сигналізуючи про несправність ізоляції мережі. Очевидно, при замкнутих контактах 17 вимірювальний струм тече від землі через опір ізоляції на фазу мережі, минувши резистори 18, 19, 20. Запропоноване технічне рішення дозволяє виконати джерела вимірювального струму, живлення схеми пристрою і пристрій приєднання до фаз мережі до контактів захисного апарата у вигляді випрямного моста 2, а вузол контролю вимірювального струму - у вигляді емітерного повторювача, резистор якого приєднаний до "плюса" моста 2, точка з'єднання цього резистора і емітера транзистора сполучена через резистор з "мінусом" моста 2, що істотно спрощує пристрій і розширює його функціональні можливості, оскільки дозволяє безперервно контролювати опір ізоляції мережі як до, так і після контактів захисного апарата. При цьому не потрібні жодні зовнішні джерела живлення. RC ланцюг, що складається з послідовно сполучених резистора 23 і конденсатора 24 створює витримку часу на включення реле 11 при подачі напруги на мережу і пристрій і наявності небезпечного витоку струму. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 Пристрій для контролю ізоляції і захисного відключення електричних мереж, що містить джерело постійного вимірювального струму, вузол приєднання цього джерела між фазами мережі, що захищається, та заземлюючим затиском, вузол контролю вимірювального струму, підсилювач, вхід якого з'єднаний з виходом вищенаведеного вузла контролю вимірювального струму, захисний апарат, виконаний, наприклад, у вигляді виконавчого реле, обмотка якого увімкнута у ланцюг навантаження цього підсилювача, який відрізняється тим, що джерело постійного вимірювального струму виконано у вигляді двопівперіодного випрямного моста (2), змінна сторона якого приєднана до фаз мережі, що захищається, до контактів виконавчого реле, "плюс" цього моста через першу частину вузла приєднання, яка виконана у вигляді подільника напруги на резисторах (3, 4), з'єднана з заземлюючим затиском, а "мінус" моста через другу частину вузла приєднання, яка виконана у вигляді резисторів (18, 19, 20), приєднана через відповідний резистор до кожної з фаз мережі, що захищається, після контактів виконавчого реле, причому вузол контролю вимірювального струму виконаний у вигляді емітерного повторювача, один затиск входу якого з'єднаний з "плюсом" вищенаведеного випрямного моста (2), другий затиск його входу з'єднаний з точкою з'єднання резисторів (3, 4) подільника напруги, а точка з'єднання резистора (13) і емітера транзистора (14) вказаного емітерного повторювача через резистори (25, 26) з'єднана з "мінусом" випрямного моста, до якого також приєднані вказані підсилювач і виконавче реле. 2 UA 107149 C2 Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3