Устройство для защитного отключения в сети переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51) 4 Н 02 Н 3/1 Е ки. 2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(22) 13.04.87 (46) 15.12.88.Бюл. 9 46 (72) Н.Н.Сапига, И.Н.111 овковый, М.И.Загороднев, В.П.Козыренко и В.В.Дергунов (53) 621,316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 964837 ф кл. Н 02 Н 3/16 ф 1982Авторское свидетельство СССР В 1061213, кл. Н 02 Н 3/16, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮ ЧЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электр технике, а именно к технике защиты людей от поражения электрическим током. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения заклю 8014449 чается в том, что в момент прикосновения человека к фазе трехфазной сети, имеющей в другой фазе естественный ток утечки на землю, соизмеримый с током, прошедшим через телочеловека, производится сравнение соседних полупериодов сигнала датчика1 тока утечки. При этом формированиеи сравнение сигналов датчика токаутечки осуществляется с помощью блока 6 формирочания импульсов при переходе сигнала тока утечки через нульэлемента 7 временной задержки, элемента 8 сложения по модулю 2, временного селектора 9 импульсов по длительности, В устройстве предусмотрен так"же запрет его срабатывания при значительной скорости и величине токаИзобретение относится к электротехнике, а именно к технике защитылюдей от поражения электрическимтоком.5Целью изобретения является повышение надежности устройства защиты.На Фиг. представлена схемаустройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы. ОУстройство содержит дифференциальный трансформатор .тока (ДТТ), навыход которого подключены конденсатор2, усилитель 3 и усилитель-ограничитель 4, аналоговый вычитатель 5, 5входы которого подключены к выходамусилителя 3 и усилителя-ограничителя4; блок 6 Формирования импульсов припереходе сигнала тока утечки через"ноль", подключенный к выходу усилителя 3, элемент 7 временной задержки,вход которого подкЛючен к выходу бло.".ка б, элемент 8 сложения помодулю 2,первый вход которого подсоединенк выходу блока 6, второй вход - к . 25выходу элемента 7, а выход - к вре.менному селектору 9 импульсов подлительности, элемент ИЛИ-НЕ 10,первый вход которого подключен к вьсходу аналогового вычитателя 5, вто Орой вход - к выходу временного селектора 9, а выход - к информациснному входу элемента 11 ЗАПРЕТ, выходной репейный элемент 12, подключенный к выходу элемента 11, датчик13 (трансформатор) тока нагрузки,блок 14 Формирования сигнала по скорости изменения тока нагрузки, входкоторого подключен к выходу датчика 13, а выход - к запрещающему входу,щэлемента 11, коммутационный аппарат15.На Фиг.2 приведены диаграммы 16 -19 напряжения на выходах блоков 3,6,7 и 8 соответственно, 45Блок 6 (как вариант выполнения)включает ограничитель, два Т-триггерра, три элемента НЕ элемент И-НЕ иодновибратор. Последний служит дляповьппения помехоустойчивости устройства, длительность импульсов .одновибратора 0,1-0,5 мс.1Временной селектор 9 (как вариант)выполнен на базе элемента временнойзадержки и элемента И-НЕ,55Конденсатор С предназначен дляфильтрации высших гармоник на выХоде ДТТ Устройство работает следующим образом.Допустим, что в нормальном режиме Флза А имеет незначительно повышенную по сравнению с другими Фазами утечку тока на землю. Включением аппарата 15 подается питание на защищаемую электроустановку и блоки устройства, За счет этого тока утечки на выходе ДТТ 1 появляется сигнал, который каждым усилителем 3 и 4 усиливается одинаково, Это обеспечивается выбором коэффициента усиления и порога ограничения сигнала в усилителе 4, В результате на входы блока 5 поступают практически одинаковые сигналы по амплитуде и напряжение на его выходе близко к нулю. На выходе элемента О появляется 1. Сигнал проходит элемент 1 и приводит к срабатыванию релейного- элемента 12, Контакты аппарата 15 остаются замкнутыми, а электроустановка - подключенной к сети.Поступающее на вход блока 6 напряжение Ц, (кривая а,фиг,2) преобразуется в импульсы П с частотой следования Г = 2/Т. На 1-й и 2-й входы элемента 8 поступают импульсы П,Пс частотой следования соответственно Г и Г =, 1/Тсн, где Тс, Т - соответственно Фактический и сНноминальный периоды напряжения сети, За счет нестабильности, частоты сети на выходе элемента 8 возникают паразитные импульсы (П на фиг.2), длительность которых С может составлять до 1 ОХ от длительности импульсов П. Для фильтрации паразитных импульсов время задержки в селекторе 9 выбирают равным2 Г. Таким об- разом, на выходе селектора 9 будет "0, который не изменит сигнала на выходе элемента 10.При включении аппарата 15 возникает скачок естественного тока утечки, в результате чего на выходе ДТТ 1 амплитуда сигнала может возрасти до величины, при которой происходит его ограничение в блоке 4. В этом случае равенство сигналов по амплитуде на входах блока 5 нарушается, а на его выходе возникает сигнал, который инвертируется элементом 1 О, что приводит к"обесточиванию релейного элемента 12 и отключению защищаемой электроустановки (ЭУ) от сети. Для предотвращения такого лож 144493ного отключения с блока 14 в моментподключения устройства поступает сигнал на запрещающий вход элемента 11,Благодаря этому на выходе элемента11 остается "1",Если человек касается фазы А, тоамплитуда сигнала на выходы ДТТ 1возрастает до величины, при которойпроисходит отключение эашищаемойэлектроустановки от сети.В случае, если человек касается фазы В, сигнал на выходе ДТТ 1равен21П = . з 3.п у с+. з 1 п (ЯС )Зтт Ье 3(1)где Ц - амплитуда сигнала, обусаовленная естественным током утечки в фазе А;П 1, - амплитуда сигнала, обусловленная прикосновением к фазе В человека с эквивалентным сопротивлением тела К 1,.Если Ц 1, = 1.1, тоАтт и 1 п(ф 3 (2)Таким образом, если человек касается фазы В в момент й, (фиг.2) то, начиная с этого момента, сигнал на выходе ДТТ 1 описывается согласно (2) кривой 3 и момент перехода сигнала через нуль е будет смещен на величину Ьй = Тс /3. На выходе элемента 8 возникает импульс длитель.-. ностью 3 .На выходе селектора 9 появляется "1", а на выход элемента 11 - "О", что приводит к обесточиванию релейного: элемента 12 и отключает ЭУ от сети.1При появлении на выходе элемента 8 импульсов длительностью, обусловленных перераспределением тока утечки на землю между фазами вследствие коммутирования нагрузки в защищаемом участке сети, работа схемы блокирует ся путем подачи импульса с блока 14 на запрещающий вход элемента 11 в момент изменения тока нагрузки.Если человек касается фазы С, тосигнал на выходе ЛТТ 1 равен(3) Работа устроиства аналогично описанному для случая прикосновения человека к фазе В;Использование предлагаемого устройства позволяет снизить массо-габаритные показатели путем исключениятрансформаторов напряжения, Крометого, отсуствует настройка в эксплуатации при выполнении датчика, распознающего возникновение двухфазной утечки тока на земли, на стандартных логических элементах,Формула изобретенияУстройство для защитного отключения в сети переменного тока, содержа 20 щее дифференциальный трансформатортока, на выход которого подключенывходы усилителя и усилителя-ограничи теля, аналоговый вычитатель, первыйи второй входы которого подключены25соответственно к выходам усилителя иусилителя-ограничителя, датчиктоканагрузки, блок формирования сигналапо скорости изменения тока нагрузки,вход которого подключен к выходу датчика тока нагрузки, а вы 1ход - к запрещающему входу элементаЗАПРЕТ, элемент ИЛИ-НЕ, выходной :репейный элемент, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повьппения наЗБ дежности работы защиты, дополнительно введены последовательно соединенные блок формирования импульсов припереходе сигнала тока утечки через"коль", элемент временной задерж 40 ки, элемент сложения по модулю 2,временной селектор импульсов по длительности, причем вход блока формирования импульсов при переходе сигналатока утечки через "ноль" соединен с45 выходом усилителя, а выход - с вторымвходом элемента сложения по модулю 2,выход временного селектора импульсовпо длительности подключен к первомувходу элемента ИЛИ-НЕ, к второму вхо 50 ду которого подключен выход аналогового вычитателя, а выход элементаИЛИ-НЕ соединен с информационнымвходом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом выходного ре.лейного элемента.-Редактор Е.Копча Техред А,Кравчук Тираж 651 ВПИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушПодписноекомитета СССРи открытийкая наб д, 4/