Модуль для захисного вимикання електроустановки в мережі змінного струму із заземленою нейтраллю

1 Модуль для захисного вимикання електроустановки в мережі змінного струму із заземленою нейтраллю, що містить тороподібний датчик струму пошкодження з встановленим у його ВІКНІ феромагнітним електропровідним екраном, виконаним у вигляді труби з електроконтактними затискачами на його кінцях з приєднанням до одного з них нульового приводу електричної мережі, і введеними в екран силовими та контрольними проводами, які ввімкнені до електроустановки, однополярне джерело живлення, з'єднане з однополярним синусоїдно-імпульсним пороговим елементом, вхід якого з'єднаний з вторинною обмоткою датчика струму, і орган електронного керування, який відрізняється тим, що в нього додатково введені джерело, що задаває час жив лення, акумулятор електрострум о во го імпульсу, діністороподібний електронний ключ, загальна шина, перешкодозахисний фільтр, блокувач, двопозиційне електронне реле, перемикач позицій і дві ВИХІДНІ клеми, причому джерело, що задаває час живлення, акумулятор електрострум о во го імпульсу, діністороподібний електронний ключ і перша вихідна клема з'єднані послідовно, а пороговий елемент, перешкодозахисний фільтр, блокувач, двопозиційне електронне реле, перемикач позицій, орган електронного керування й друга вихідна клема утворюють друге коло послідовних з'єднань, при цьому нульовий провід електричної мережі, феромагнітний електропровідний екран і низькопотенціальні виводи усіх елементів модуля з'єднані із загальною шиною 2 Модуль за п 1, який відрізняється тим, що довжина І феромагнітного електропровідного екрана в залежності від його діаметра D, максимальних значень силових струмів Іс і чутливості струму уставки Іу захисного вимикання взаємозв'язана формулою l=0,5Dlg(lc/ly) 00 Винахід відноситься до електротехніки і може бути використаний в одно - і трифазних, дво -, три і чотирипровідних електроустановках для захисту людини та продуктивних тварин від ураження електричним струмом і в сукупності для захисту електродвигуна при зволоженні ізоляції його обмоток, а також може бути застосований в усіх галузях народного господарства й побуті населення Відомий пристрій для захисного вимикання електроустановки (ас СРСР № 1181038, Н02НЗ/16, 1985), що містить датчик струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ, виконуючий роль датчика струму витоку на землю, диференціальний підсилювач з двополярним джерелом живлення, транзистори, ввімкнеш за схемою забезпечення швидкодії захисту і виконуючі роль електронного органу керування, навантаженням якого є електромагнітне реле, що являє собою виконавчий орган у вигляді електроконтактного ключа Пристрій забезпечує можливість вводити в зону його захисту дво,- три і чотирипровідні, одно -1 трифазні електроустановки Недоліком такого пристрою є неминучість неправильних спрацювань при високій чутливості захисту (малі струмові уставки спрацювання), виникаючих при великих струмах навантаження, що звичайно буває при пуску електродвигунів, а також і при комутації в електричній мережі електроустановок з реактивним навантаженням, що не входять в зону захисту Відомий пристрій для захисного вимикання в мережі змінного струму (ас СРСР № 1464239, Н02НЗ/16, 1989), що містить датчик струму витоку, два перетворювачі сигналу, виконаних у вигляді фазочутливих випрямлячів, два диференціальних блоки, формувач імпульсів спрацювання, блок заборони, виконавчий орган і формувач імпульсів фазової синхронізації Крім того, для захисту від ю (О 61584 зуючого логічну операцію І-НЕ неправильних спрацювань, викликаних намагнічуНедоліками в даному пристрої є такі фактори, ваною силою електромагнітного розсіяння, ство- відсутність можливості застосовувати його в рюваного великими струмами навантаження, і підкомплекті з автоматичним вимикачем, який має вищення перешкодостійкості, в схему введено два незалежний розчіплювач струму, синхронних детектори з інтеграторами на виході та фазозсувні кола Електроживлення схеми здій- пристрій не визначений співвідношенням маснюється від одно -1 двополярного джерел ксимально допустимих значень силових струмів, що живлять захищену електроустановку, до мініЗахист побудований на принципі порівняння мально можливої струмової уставки захисного характеру струму витоку на землю Якщо струм вимикання, витоку виник через тіло людини, то захист реагує негайним вимиканням Якщо ж витік струму не - пристрій не захищено від перешкод електропризводить до небезпечної ситуації, то захист на магнітних хвиль, що з'являються в проводах від нього не реагує комутаційних явищ у суміжних електроустановках з активно-реактивним навантаженням, що вилучає Недоліками в даному пристрої є такі фактори можливість створювати пристрої захисного вими- синхронні детектори з інтеграторами на викання високої чутливості, тобто зі струмовою устаході, забезпечуючи ефективний захист магнітовкою і часом спрацювання захисту, безпечними проводу датчика струму витоку від збудження його для життя людини або тварини намагніченою силою, створюваною потоками розсіяння первинної обмотки датчика, якою є силові В основу винаходу поставлена задача проводи, які проходять через вікно цього датчика, створення такого модуля для захисного вимикання настроєні на вузько обмежений діапазон значень електроустановки в мережі змінного струму із засилового струму Це вимагає виробництва великоземленою нейтраллю, в якому додатково введені го типорозмірного ряду пристроїв з різними номізадавальне час джерело живлення, акумулятор нальними силовими струмами, що істотно знижує електрострум о во го імпульсу, діністороподібний можливість його уніфікації, електронний ключ, загальна шина, перешкодозахисний фільтр, блокувач, двопозиційне електронне - вилучена можливість створювати пристрої реле, що містить електронні ключі, ввімкнені антивисокої чутливості, оскільки електромагнітні хвилі, тезно на провідність струму, перемикач позицій та що приходять по їхніх проводах, збуджувані при дві ВИХІДНІ клеми, причому задавальне час джерекомутаціях суміжних електроприймачів, будуть ло живлення, акумулятор електрострум о во го імвикликати неправильні спрацювання захисту, пульсу, діністороподібний електронний ключ і пе- при ввімкненні електроустановки кабелем із рша вихідна клема з'єднані послідовно, а занулюючою жилою виникає технологічна складпороговий елемент, перешкодозахисний фільтр, ність, що вимагає розділення кабеля до вводу в блокувач, двопозиційне електронне реле, перемивікно датчика струму та застосування при цьому кач позицій, орган електронного керування та друдодаткового провідникового матеріалу, га вихідна клема утворюють друге коло послідов- електрична схема містить великий обсяг виних з'єднань, при цьому нульовий провід електриробів електроніки, вимагаючої складного настроючної мережі, феромагнітний електропровідний вання окремих и елементів і застосування одно - і екран і низькопотенціальні виводи усіх елементів двополярного джерел живлення Складність схеми модуля з'єднані загальною шиною, а довжина 1 збільшує ймовірність відмови пристрою і ВІДПОВІДферомагнітного електропровідного екрана в залеНО знижує його надійність, жності від його діаметра D, максимальних значень - складність електронної частини схеми вимасилових струмів Іс і чутливості струмової установки гає виконання конструкції чутливого виконавчого Іу захисного вимикання визначена формулою органу пристрою в двомодульному виконанні, що складається з окремо встановленого датчика l=0,5Dlg(lc/l y ) струму витоку на землю та блока електроніки Це що забезпечує можливість приводить до збільшення матеріалоємності при- за рахунок запровадження задавального час строю, складності монтажу і цим також не забезджерела живлення, акумулятора електрострумопечується достатній рівень надійності вого імпульсу, діністороподібного електронного Як прототип прийнято пристрій для захисного ключа і першої вихідної клеми, з'єднаних послідовимикання електроустановки в мережі змінного вно, забезпечується можливість утворювати приструму (заявка на патент України № стрій захисного вимикання від струмів витоку на 97073731/3105 від 14 07 97 Рішення на видачу землю і на базі автоматичного вимикача з незалепатенту від 24 06 98), що містить магнітний пускач жним розчіплювачем струму, і на базі магнітного тороподібний датчик струму витоку на землю з пускача, встановленим у його ВІКНІ феромагнітним електро- за рахунок запровадження двопозиційного провідним екраном, виконаним у вигляді труби з електронного реле і двопозиційного перемикача, а електроконтактними затискачами на його кінцях і також другої вихідної клеми, ввімкнених у коло введеними в екран силовими і контрольними пропослідовних з'єднань, забезпечується можливість водами, з'єднаними з електроустановкою, які знавстановлювати модуль на режим роботи в залежходяться в зоні захисту, електронний орган керуності від застосовуваного комунаційного апарата вання та його однополярне джерело живлення, до автоматичного вимикача або магнітного пускача, якого також ввімкнено синусоїдно-імпульсний по- за рахунок застосування перешкодозахиснороговий елемент, вхід якого з'єднаний з вторинною го фільтра, блокувача і загальної шини, з якою обмоткою тороподібного датчика струму, а вихід з'єднані нульовий провід електричної мережі, федо шверторного входу електронного ключа, реаліромагнітний електропровідний екран і низькопоте 61584 утворення захисного вимикання в тандемі з автоматичним вимикачем, постаченим незалежним розчіплювачем струму При цьому імпульс струму на першу вихідну клему подається діністороподібним електронним ключем лише після заряджання акумулятора до потрібної від задавального час джерела живлення напруги, необхідної для спрацювання незалежного розчіплювача струму Перешкодозахисний фільтр і блокувач, з'єднані послідовно, а також загальна шина, до якої приєднаю нульовий провід електричної мережі, феромагнітний електропровідний екран і низькопотенціальні виводи усіх елементів модуля, забезпечують можливість створення високочутливого захисного вимикання зі струмом спрацювання l=0,5Dlg(lc/l y ) захисту, безпечним для життя як людини, так і є можливість визначити потрібні параметри тварини, за рахунок вилучення неправильних конструкції екрана датчика струму пошкодження, спрацювань захисту на вимикання електроустановилучаючи можливість збудження потоками розсівки від електромагнітних хвиль, що приходять по яння електрорушійної сили у вторинній обмотці проводах, з'єднаних контактно й індуктивно з модатчика і ВІДПОВІДНО неправильних спрацювань дулем, виникаючих при комутаціях в електричній захисту від природних несиметричного розміщенмережі суміжних електроустановок, які містять ня провідників у його ВІКНІ та протікаючих у них активно-реактивне навантаження різних значень струмів Двопозиційне електронне реле, що містить Поставлена задача вирішується тим, що в моелектронні ключі, ввімкнені антитезно на провіддуль для захисного вимикання електроустановки в ність струму, перемикач позицій та друга вихідна мережі змінного струму із заземленою нейтраллю, клема, послідовно з якою з'єднані орган електрощо містить тороподібний датчик струму пошконного керування, двопозиційне електронне реле та дження з установленим у його ВІКНІ феромагнітним перемикач позицій, забезпечують можливість електропровідним екраном, виконаним у вигляді створювати захисне вимикання на основі модуля труби з електроконтактними затискачами на його як з автоматичним вимикачем, що має незалежний кінцях, з приєднанням до одного з них нульового розчіплювач струму, так і з магнітним пускачем провода електричної мережі та введеними в екран або контактором силовими й контрольними проводами, які ввімкнені до електроустановки, однополярне джерело Представлена формула живлення, з'єднане з однополярним синусоїдоl=0,5Dlg(lc/l y ) імпульсним пороговим елементом, вхід якого забезпечує можливість визначати конструктиз'єднаний з вторинною обмоткою датчика струму, і вні параметри екрана датчика струму пошкодженорган електронного керування, згідно винаходу ня, захищаючого від збудження електрорушійної додатково запроваджені задавальне час джерело сили в його вторинній обмотці, магнітними потокаживлення, акумулятор електрострум о во го імпульми розсіяння, створюваними несиметричним розсу, діністороподібний електронний ключ, загальна міщенням силових провідників у ВІКНІ датчика та шина, перешкодозахисний фільтр, блокувач, двонесиметричними їхніми навантаженнями, шляхом позиційне електронне реле, що містить електронні визначення довжини 1 феромагнітного електроключі, ввімкненні антитезно на провідність струму, провідного екрана, виконаного у вигляді труби, в перемикач позицій і дві ВИХІДНІ клеми, причому залежності від його внутрішнього діаметра D і зназадавальне час джерело живлення, акумулятор чень максимального силового струму Іс, у тому електрострум о во го імпульсу, дініетороподібний числі пускового або імпульсного, й чутливістю електронний ключ і перша вихідна клема з'єднані струмової уставки Іу захисного вимикання послідовно, а пороговий елемент, перешкодозахиЗапровадження додаткових елементів у сний фільтр блокувач, двопозіпхійне реле, перемодуль і особливості їх з'єднань забезпечують микач позицій, орган електронного керування та можливість створити уніфікований модуль для друга вихідна клема утворюють друге коло послізахисного вимикання електроустановки в мережі довних з'єднань, при цьому нульовий провід елекзмінного струму із заземленою нейтраллю на ветричної мережі, феромагнітний електропровідний ликі силові струми при високій чутливості струму екран і низькопотенціальні виводи усіх елементів витоку на землю (струму пошкодження), забезпемодуля з'єднані із загальною шиною, а довжина 1 чуючого гарантовану безпеку як людини, так і тваферомагнітного екрана в залежності від його діарини, при випадковому дотику до струмоведучої метра D, максимального значення силових струмів частини, з утворенням шляху струму через тіло Іс і чутливості струму Іу захисного вимикання взаєлюдини або тварини в землю, і з універсальністю мозв'язано формулою його застосування як з магнітним пускачем, так і з автоматичним вимикачем, що має незалежний l=0,5Dlg(lc/l y ) розчіплювач струму Запровадження задавального час джерела Суть винаходу пояснюється кресленнями, де живлення, акумулятора електрострум о во го імпуна фіг 1 приведена принципіальна схема електрильсу, діністороподібного електронного ключа та чних з'єднань елементів модуля для захисного першої вихідної клеми, з'єднаних послідовно, завимикання електроустановки в мережі змінного безпечує можливість застосування модуля для нціальні виводи усіх елементів модуля, забезпечується захист від неправильних спрацювань модуля на вимикання електроустановки, викликаних електромагнітними хвилями, що приходять по проводах, з'єднаних контактно й індуктивно з модулем, виникаючими при комутаціях в електричній мережі суміжних електроустановок, які містять активно-реактивне навантаження, - за рахунок виявленої та введеної залежності довжини 1 феромагнітного електропровідного екрана, виконаного у вигляді труби, від його діаметра D , максимального значення в будь-якому з проводів силових струмів Іс і струмової уставки Іу захисного вимикання, визначуваної формулою 61584 8 струму із заземленою нейтраллю, на фіг 2 приве9, а з виходу якого на клему х4 підводиться електдена принципіальна електрична схема пристрою ричний потенціал нульового провода N При відпузахисного вимикання, утвореного тандемом модусканні кнопки "Пуск "19 нульовий потенціал з клеля і магнітного пускача, на фіг 3 приведена принми х4 через кнопку "Стоп" 20 подається на котушку ципіальна схема пристрою захисного вимикання 18 магнітного пускача електроустановки, утвореного тандемом модуля з При нормальному стані електроустановки 6 автоматичним вимикачем, що має незалежний прихожі перешкоди електромагнітних хвиль прирозчіплювач струму душуються перешкодозахисним фільтром 14, а перешкоди від несиметричного розміщення силоМодуль 1 для захисного вимикання електрових і контрольних провідників 5 з різними значенустановки із заземленою нейтраллю N, що містить нями в них струмів у ВІКНІ датчика струму пошкотороподібний датчик 2 струму пошкодження зі дження 2, захищені феромагнітним встановленим у його ВІКНІ феромагнітним електроелектропровідним екраном 3 При цьому при відпровідним екраном 3, виконаним у вигляді труби з сутності струму пошкодження сума векторів силоелектроконтактними затискачами 4 на його кінцях і вих і контрольних струмів, що містяться в провідприєднаним до одного із них нульового провода N никах 5 всередині екрана 3 рівна нулю і вторинна електричної мережі з введеними в екран 3 силообмотка датчика струму 2 не збуджується, а на вими і контрольними проводами 5, які ввімкнені до виході порогового елемента 8 присутній сигнал на електроустановки 6, однополярне джерело живдозвіл роботи електроустановки 6, який проходить лення 7, вхід якого через клему х1 вмикається до через перешкодозахисний фільтр 14, блокувач 15, фази електричної мережі, а його вихід з'єднаний з відкритий на провідність струму електромагнітний однополярним синусоїдно-імпульсним пороговим ключ двопозиційного електронного реле 16, двоелементом 8, вхід якого з'єднаний з вторинною позиційний перемикач 17, орган електронного кеобмоткою датчика струму 2, і орган електронного рування 9 з виходом на клему х4 Таким чином, керування 9, вихід якого з'єднаний з вихідною клеелектроустановка 6 залишається в роботі Й при мою х4, а задавальне час джерело живлення 10, відпусканні кнопки "Пуск" 19 вхід якого з'єднаний з клемою х1, акумулятор електрострум о во го імпульсу 11, діністороподібнии При появі струму витоку на землю в електроелектронний ключ 12 і вихідна клема хЗ з'єднані установці 6, виникаючого або при дотику людини послідовно, причому низькопотенціальні виводи чи тварини до струмоведучої частини, що знаходжерела однополярного живлення 7, задавальнодиться в зоні дії датчика струму пошкодження 2 го час джерела живлення 10, акумулятора елект(фіг 1), або при погіршенні ізоляції в ній між струрострумового імпульсу 11 з'єднані із загальною моведучою частиною і землею, а також і при замишиною 13, з якою через клему х2 також з'єднані канні на корпус, сума векторів струмів, протікаюнульовим провід N і через електроконтактний зачих по провідниках 5 через датчик струму 2 стає тискач 4 феромагнітний електропровідний екран З, не рівною нулю і від струму пошкодження, що поа перешкодозахисний фільтр 14, блокувач 15, явився в обмотці датчика 2, збуджується електродвопозиційне електронне реле 16, що містить елерушійна сила, яка надходить на вхід порогового ктронні ключі, ввімкнені антитезно на провідність елемента 8 (фіг 1) На виході порогового елеменструму, і перемикач позицій 17 з'єднані послідовно та 8 з'являється сигнал заборони роботи електроі між собою, та з пороговим елементом 8 і органом установки 6, який, пройшовши перешкодозахисний електронного керування 9, при цьому представлефільтр 14, приводить в дію блокувач 15, який прині на фіг 2 і 3 схеми пристроїв захисного вимиканводить до спрацювання двопозиційного електроня додатково містять котушку магнітного пускача нного реле 16 на закриття провідності струму 18 (фіг 2), з'єднаного послідовно з кнопками першого його електронного ключа, і орган елект"Пуск" 19 і "Стоп" 20, якими керуються силові конронного керування 9 вимикає вихідну клему х4 такти 21 магнітного пускача, і котушка 22 (фіг 3) модуля 1, обезструмлюючи цим котушку 18 магнінезалежного розчіплювача струму автоматичного тного пускача, силовими контактами 21 якого вивимикача з його силовими контактами 23 микається електроустановка 6 Модуль 1 в тандемі з магнітним пускачем (фіг 2) працює таким чином Двопозиційний перемикач 17 (фіг 1) перемикається на тандем з магнітним пускачем, що містить котушку 18 і силові контакти 21 При натисканні кнопки "Пуск "19 (фіг 2) з клеми х2, з'єднаної з нульовим проводом N електричної мережі, котушка 18 магнітного пускача обтається струмом фази "С" і вмикає силові контакти 21, забезпечуючи тим самим подачу на клему х1 модуля 1 напругу з фази "С" Цим електроустановка 6 вмикається в електричну мережу, а джерела живлення 7 і 10 модуля 1 вступають в роботу, подаючи з джерела 7 живлення на пороговий елемент 8, блокувальних 15, двопозиційне електронне реле 16 і на орган електронного керування 9, при цьому в реле 16 перший електронний ключ відкривається на провідність струму через двопозиційний перемикач 17 до входу органа електронного керування Модуль 1 в тандемі з автоматичним вимикачем, що має незалежний розчіплювач струму у вигляді котушки 22 і силові контакти 23 (фіг 3), працює таким чином Двопозиційний перемикач 17 перемикається на тандем роботи модуля 1 з автоматичним вимикачем Вмиканням автоматичного вимикача замикаються його силові контакти 23 Електроустановка 6 вмикається до електричної мережі і з фази "С" на вхідну клему х1 модуля 1 подасться напруга, яка після перетворення в джерелах живлення 7 і 10 (фіг 1) надходить на всі його елементи Із задавального час джерела живлення 10 у заданому інтервалі часу заряджається акумулятор електрострум о во го імпульсу 11, протягом якого діністороподібнии електронний ключ 12 знаходиться в замкнутому стані для плюсового потенціалу акумулятора 11 При нормальному стані електроустановки 6 і відсутності в ній небезпечної 61584 ситуації в момент вмикання автоматичного вимикача другий електронний ключ двопозиційного електронного реле 16 становиться в закритий на провідність струму стан і органом електронного керування 9 вихідна клема х4 модуля 1 вимкнена від негативного потенціалу акумулятора 11 При завершенні заряджання акумулятора 11 діністороподібний електронний ключ 12 відкривається і з клеми хЗ плюсовий потенціал з акумулятора 11 подається на вихід котушки незалежного розчіплювача струму 22 (фіг 2) Проте котушка розчіплювача 22 при цьому обезструмлена, бо негативний потенціал на клемі х4 відсутній, і електроустановка залишається ввімкненою При виникненні небезпечної ситуації для людей і тварин через появлення струмів пошкодження в силових або контрольних проводах 5, прокладених у феромагнітному електропровідному екрані З і ВІДПОВІДНО датчику струму 2, у вторинній обмотці останнього збуджується електрорушійна сила, якій відкривається пороговий елемент 8 і його сигнал, пройшовши перешкодозахисний фільтр 14, 10 викликає спрацювання блокувача 15, в результаті чого двопозиціине електронне реле 16 спрацьовує і його другий електронний ключ відкривається на провідність струму через двопозиційний перемикач 17 до органа електронного керування 9 Останній спрацьовує, і клема х4 з'єднується з виводом негативного потенціалу акумулятора 11 Внаслідок цього котушка 22 незалежного розчіплювача струму від проходження через неї імпульсу струму від акумулятора 11 вимикає силові контакти 23 автоматичного вимикача і цим за безпечний для життя людини або тварини час обезструмлюється установка 6 і небезпечна ситуація ліквідується Треба зазначити, що модуль 1 здатний працювати в широкому діапазоні потужностей одно - і трифазних, дво-, три- і чотирьохпровідних електроустановок, а також в широкому діапазоні типорозмірних рядів як магнітних пускачів, так і автоматичних вимикачів з незалежними розчіплювачами струму 11 Комп'ютерна верстка М Клюкш 61584 12 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119