Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока

рц 964837 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 11,0381 (23) 3257975/24-07 с присоединением заявки Мо 51 М. Кд.з Н 02 Н 3/16 Госуларствеииый комитет СССР по лелам изобретений и открытийДата опубликования описания 07,1082(54) УСТРОЙСТВО ДЛ ЭЛЕКТРОУСТАНО ТОКА3 НОГО ОТКЛЮЧЕНИ ЕТИ ПЕРЕМЕННОГ техникелектричес 10 щен ств 2 30 Изобретение относится кзащиты людей от поражения эким током,Известен ряд устройств защитногоотключения (УЗО), основанных на изме,ренин тока утечки на землю, сравнении его с эталонной величиной и фор-.мировании по разности измеренной иэталонной величин отключающего сигнала 1) .Эти устройства просты, однакообладают существенными недостатками:отсутствует самоконтроль исправности наименее надежных элементов; невозможность применения для групповой защиты УЗО с высокой чувствительностью (5-20 мА), так как естест.венные токи утечки в этом случае .могут превышать их уставкуИзвестны УЗО, основанные на формировании отключающего сигнала поскорости нарастания тока утечки ипозволяющие отстроиться от естест- .венных токов утечки на землю (2),Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является УЗО,содержащее дифференциальный трансформатор тока, блок формированиясигнала по скорости нарастания токаутечки, 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 - сложност технической реализации блока формирования сигнала по скорости нараста ния 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 самоконтролемисправности,Целью изобретения является уйроие и повышение надежности устрой а.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее дифференциальный трансформатор тока на выход которого подключен первый операционный усилитель с резистивной отрицательнойобратной связью, трансформатор тока нагрузки, блок формирования сигнала по скорости нарастания тока нагрузки, вход которого подключен к. выходу трансформатора тока нагрузки, а выход кНа 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 которогоподключен к выходу дифференциального 5трансформатора тока, аналоговый вычислитель, первый и второй входыподключены соответственно к выходампервого и второго операционных усилителей, а выход - к разрешающему 10входу элемента Запрет, инвертор, входкоторого подсоединен к выходу элемента Запрет, а выход - ко входу выходного релейного элемента.На чертеже изображена структурная 15схема,Устройство содержит дифференциальный трансформатор тока 1, трансформатор тока нагрузки 2, операционныйусилитель 3 с резистивной обратнойсвязью, операционный усилитель-ограничитель 4, аналоговый вычислитель5, элемент Запрет б, инвертор 7,выходной релейный элемент 8, блок 9формирования сигнала по скорости 25нарастания тока нагрузки, катушкукоммутационного аппарата 10.Коэффициенты усилителей 3 и 4одинаковы. Для описания принципаработы устройства в качестве одногоиз вариантов исполнения устройстваограничения амплитуды выходного сигналаусилителя 4 использована схемас двумя стабилитронами, включеннымимежду собой последовательно и встречно и параллельно резистору обратнойсвязи.В исходном состоянии при отключенной электроустановке питаниеусилителей 3 и 4 и остальных блоковотсутствует, релейный элемент 8 обес точен.При включении коммутационногоаппарата подается питание на электроустановку, усилители 3 и 4 и блокиб, 7 и 9. На вход каждого усилителя 45за счет естественного тока утечкина землю подается сигнал, которыйкаждым усилителем усиливается одинаково, При этом величина коэффициентаусиления и напряжение стабилизациистабилитронов подобраны таким образом, чтобы в этом режиме (максимального естественного тока утечки иотсутствии прикосновения человека крковедущим частям) не происходилоограничения сигнала по амплитуде вусилителе 4. В результате этого навходы блока 5 поступают практическиодинаковые сигналы по амплитуде,а на выходе его напряжение близкок 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 обесточивается. и электроустановка отключается от сети. Для предотвращения подобного ложного отключения с блока 9 поступает сигнал на запрещающий вход элемента Запрет б, 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 они 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 б.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 степень964837 формула изобретения Составитель О. ЛисицинРедактор Т. Веселова ТехредМ.Гергель Корректор НАБУ Заказ 7679/39 В нного ком тений и 1130 Ж, РаушскаТир НИИПИ Госу по делам 35, Москва/5 лиал ППП Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 самоконтроля исправности и надежности. Устройство для защитного 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 торого подсоединен к выходу элементаЗапрет, а выход - к входу выходного релейного элемента. Источники информации,15 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 609160, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.2. Авторское свидетельство СССРМ 465690, кл. Н 02 Н. 3/14, 1973,3, Авторское свидетельство СССРпо заявке Ф 2838423/24-07,кл, Н 02 Н 3/16, 15.11.79.