Устройство для защитного отключения потребителя электроэнергии

(72) А.В, Чичко Бюл. У 17 Ю.Г. Ванярко м е Устройств поп.1, отем, что блитания нагр л к контзки сочаю роля н е ки чн т яется о б к кон олн емлени ля состояния входычены к держит компара бъединены и по тельно с которыхвспомога ческий элдинены с ход логич оги елю,орпготоров заэемлиходы ко ельномуемент,ео ыыходами компар ского элемента о промежуточному р ГОсудАРственный нОмитет ссПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ и В.Т, Бурба(56) 1. Патент США У 3665251,кл, 317-18 А, 1971.2. Авторское свидетельство СССРВ 603041, кл. Н 02 Н 3/14, 1975.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА 111 ИТНОГООТКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащее понижающий блок вцепи питания нагрузки, блок контролясостояния заземления, включающий заземлитель корпуса потребителя электроэнергии, вспомогательный заземлитель, первое промежуточное реле, замыкающий контакт которого соединенпоследовательно с кнопкой "Пуск" иобмоткой контактора внешней сети, замыкающие контакты которого образуютцепь питания понижающего блока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его надежности путемконтроля параметров внешней сети инагрузки, в него дополнительно введены блок контроля параметров внешнейсети, соединенный с цепью питания понижающего блока через включенные вкаждую фазу сети измерительные трансформаторы напряжения, выпрямительныемосты и вентили, катоды которых объединены и подключены к входу блокаконтроля параметров внешней сети,выход которого соединен с общей точкой кнопки "Пуск" и обмотки контактора, блок контроля напряжения литаниянагрузки, соединенный своим входом сцепью питания нагрузки, а выходом -с потребителем электроэнергии, дополнительный автономный источник питания устройства, связанный с блокомконтроля состояния заземления, блокомконтроля параметров внещней сети,блоком контроля напряжения нагрузкии цепью питания нагрузки,2, Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я те , что,блок контроля параметров внешней сети содержит компараторы, входы которых объе"динены и.ждключены к общей точке соединения катодов вентилей, логическийэлемент, входы которого соецинены свыходами компараторов, второе проме"жуточное реле, подключенное к выходу,логического блока, причем замыкярцийконтакт второго промежуточного релявляется выходом укаэанного блока,держит компаратор, соединеннь входом с цепью питания нагруз выходом - с третьим промежуто еле, причем эамыкающии конт ьего промежуточного реле яв ыходом указанного блока.4 Устройство по и, 1, а ю щ е е с я тем, что л00,70 1лзобретецие относится к электратехнике предназначено для повышения эпектрабезопасности обслуживающего персонала и защиты потребителей электроэнергии ат опасных режимов работы и может быть использовано при эксплуатации установок переменного трехфазного тока напряжением 380 В пастОянпага тОка,11 звесгна устэойства защитногоключеция содержащее схему контролязаземления, образованную основнь 5 м ивспомогательным заземлителями подвиж=ной машины например горной, и систему Обеспе цьявщую атключ ние памиребителя электроэнергии в случае возникновения опясцога режима в связи снарушением заземления, обрывам зяземлителя и т.п:К педостяткям укязапцога устрайст; эп, ва относятся ограниченные функциоцаль-,ныа возможности поскольку ано необеспечивает защитного отключения притаких нарушениях режима работы, какповьшение и,понижение напряькеция базы э 5промышленной сети, пропадание Аазы ит.п., и постоянного контроля за обры-вом и коротким замыканием между эаземлителямиНаиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемомурезультату является устройство длязащитного отключения электроустановки, содержащее понижающий блок, кантактор внешней сети, замыкающие контакты катарага образуют цепь питанияпонижающего блока, кнопку "Пуск"и блок контроля состояния заземления,включающий заземлитель корпуса электроустановки вспомогательный зазем"40литель и промежуточное реле 23,Непастятак известного устройства заключается в том что оно необеспечивает пастояннога непрерывного кацтралл Опасцаги эежцма эабаты,45так кяк це обеспечивает выявлениякороткого замыкания заземлителей впроцессе работы (контроль производятлишь в момент пуска устройства), срабатывания защиты при перекосе фаз5 Опавы.,пении или понижении напряженияв Фазах, контроля параметров вторич"ной цепи питания потребителей электроэцергии, что может привести к возникновению опасного для жизни человека напряжения.55Пель изобретения - повышение ня,цежчасти путем контроля параметроввнешней сети и нагрузки. 2Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защитного отключения потребителя электроэнергии, содержащее понижающий блок в цепи питания нагрузки, блок контроля состояния заземления вклвэчающий заземлитель корпуса потребителя электроэнергии, вспомогательный эаземлитель первое промежуточное реле, замыкав- ч щии контакт которого соединен последовятельно с кнопкой Пуск" и обмоткой кантактара внешней сети замыкающие контакты которого образуют цепьпитания понижающего блока, дополнительно введены блок контроля параметров внешней сети, соединенный сцепью питания гонижавщего блока черезвключенные в кяждув Аязу сети измерительные трянсдормятары напряжения,выпрямительпые мосты и вентили като,цы которых объединены и подключенык входу блока контроля параметроввнешней сети, выход которого соединенс общей точкой кнопки Пуск" и обмотки коцтактора, блок контроля напряжения питания нагрузки, соедиценнь 5 йсвоим входом с цепью питания нагрузки, я выходом - с потребителем электроэнергии, дополнительный автономныйисточник питания устройства, связанный с блоком контроля состояния заземления, блоком контроля параметроввнещней сети, блоком контроля напряжения нагрузки и цепьв питация нагрузки,Блок контроля параметров внешнейсети содержит компараторы, вхоы которых объединены и подклвчены к общейтачке соединения катодов вентилей,логический элемент, входы которогосоецинены с выходами компараторов,второе промежуточное реле, подключенное к выходу логического блока, причем замыкающий контакт второго прамежуточнога реле является выходомуказанного блока,Блок контроля напряжения питаниянагрузки содержит компаратор, соединенный своим входом с цепью питаниянагрузки, а выходам - с третьим промежуточным реле, причем замыкающийконтакт третьего прамежутачнога релеявляется выходом укаэанного блока.Блок контроля состояния заземлениядополнительно содержит компяратары,входы которых объединены и подключены к вспомогательному заземлителю,логический элемент, входы которого соединены с выходами компярятарав,091270 а выход логического элемента подключен к первому промежуточному реле.Предлагаемое устройство обеспечивает отключение понижающего устройства при попадании опасного переменного напряжения на его корпус за счетнепрерывного измерения напряженияна корпусе относительно точки нулевого потенциала, а также непрерывныйавтоматический контроль параметровпо внешней сети и по вторичной цепипитания нагрузки, контролья наличияи исправности цепи заземления и отключение понижающего блока (т,е,электроустановки) при возникновении 15опасного режима работы,Кроме того, введение дополнительного автономного источника питанияобеспечивает контроль исправности устройства перед началом работы, до момента подачи напряжения на все устройство, что также повышает электробезопасность.На чертеже представлена блок-схе-,ма устройства для защитного отключения 35потребителей электроэнергии.Устройство содержит стабилизированный автономный источник 1 питания,блок 2 контроля состояния заземления,блок 3 контроля параметров внешней З 0сети и блок 4 контроля напряжения питания нагрузки,Блок 2 контроля состояния заземления содержит компараторы 5-7, логический элемент 8, промежуточное реле9, заземлитель 10 корпуса потребителя электроэнергии и вспомогательныйзаземлитель 11. Кнопка "Пуск" 12 связана с контак 40тором 13 внешней сети, который своими контактами коммутирует питаниедля понижающего блока 14. В цепь питания понижающего блока 14 включеныизмерительные трансформаторы 15-17,45к выходам которых подключены выпрямительные мосты 8-20, которые своимивыходами через вентили 21-23 связаны с блоком 3 контроля параметроввнешней сети,Блок 3 контроля параметров внеш"ней сети содержит компараторы 24 и.25, логический элемент 2 б и промежуточное реле 27.55В цепь питания нагрузки 28 включенблок 4 контроля напряжения питаниянагрузки, который содержит компара"тор 29 и реле 30,При подключении дополнительного автономного источника 1 питания образуется цепь питания блока 2 контроля состояния заземления, блока 3 контроля параметров внешней сети и блока 4 контроля напряжения питания нагрузки.Компараторы 5-7 оценивают состояпсе заземлителя 10 корпуса потребителя элеКтроэнергии и вспомогательного заземлителя 11 и состояние цепи заземления, выявляют короткое замыкание между заземлителями и контролируют наличие напряжения на корпусе опотребителя электроэнергии относительно точки нулевого потенциала путем сравнения опорного напряжения на одном их входов компаратора и напряжения на другом из входов, величина которого зависит от тока, протекающего через цепь, образованную вспомогательным заземлителем 11, грунтом и заземлителем 10 корпуса потребителя электроэнергии.При исправном состоянии цепи заземления, отсутствии короткого замыкания между заземлителями и отсутствии напряжения на корпусе потребителя электроэнергии на выходах каждого компаратора появляется разрешающий сигнал, который поступает на логический элемент 8, При поступлении трех разрешающих сигналов логический элемент 8 также выдает разрешаю- щий сигнал, и напряжение поступает на промежуточное реле 9, контакты которого замыкаются и подают напряжение на кнопку "Пуск" 12. В случае возникновения какой-либо неисправности цепи заземления, обрыва заземлителя, воникновения коротко" го замыкания между заземлителями, появления напряжения на корпусе потребителя электроэнергии, величина тока, протекающего через цепь, образованную вспомогательным заземлителем, грунтом и заземлителем корпуса . потребителя электроэнергии, изменяется, что:приводит к появлению сигнала запрета на выходе соответствующего компаратора 5, 6 или , Поступление на логический элемент хотя бы одного запрещающего сигнала приводит к появлению запрещающего сигнала на выходе логического элемента 8, при этом контакты промежуточного реле 9 замыкаются, прекращая. подачу напряжения на кнопку "Пуск" 12В случае нормального состояния цепи заземления при нажатии кнопки"Пуск" 12 происходит срабатываниеконтактора 13 внешней сети, его контакты замыкаются и образуют цепь питания понижающего блока 14,Одновременно напряжение поступаетна измерительные трансформаторы 1517. Напряжение на выходах трансформаторов выпрямляется с помощью ныпрямительных мостов 8-20 и через вентили 21-23 поступает на компараторы24 и 25. Если напряжение внешней сети находится в допустимых пределахв сторону превышения или пониженияпо отношению к установленному, то напряжения на входах компараторон соизмеримы, а на их выходах появляютсяразрешающие сигналы, которые поступают на логический элемент 26, При поступлении двух разрешающих сигналовлогический элемент также выдает разрешающий сигнал, который подается напромежуточное реле 27. Контакты последнего замыкаются и шунтируют кнопку "Пуск" 12, поддерживая ее во включенном состоянии, чем обеспечивается нормально замкнутое состояние контактов контактора 13 внешней сети.Если параметры внешней сети превышают допустимые в сторону повышенияили понижения напряжения, на выходахкомпараторон 24 или 25 появляетсязапрещающий сигнал, При поступлениина логический элемент 26 хотя бы одного запрещающего сигнала, на его,выходе также появляется сигнал запрета, контакты промежуточного реле 27размыкаются, разрывая цепь питанияконтактора 13 внешней цепи, контактыпоследнего размыкаются и обесточи вают понижающий блок 14.При допустимых параметрах напряжения внешней сети на выходе понижающего блока 14 появляется напряжениепитания нагрузки 28 которое поступа ет на вход блока 4 контроля напряжения питания нагрузки, Поступившеенапряжение оценивается компаратором29. Если напряжение питания нагрузки находится в допустимых пределах, 15 на вьгсоде компаратора 29 появляетсяразрешающий сигнал, и напряжение поступает на реле 30, которое срабатывает и своими контактами подключает нагрузку, Если напряжение питания 20 нагрузки превышает допустимое, навыходе компаратора 29 появляется сигнал запрета, контакты реле 30 размыкаются, отключая нагрузку 28.В процессе работы устройства происходит автоматический контроль основных рабочих параметров, в случаеобнаружения неисправности или возникновения опасных режимов происходитотключение либо внешней сети, либо 30 нагрузки.Предлагаемое выполнение устройст"ва обеспечивает повышение электробезопасности обслуживающего персо"нала путем непрерь.нного автоматичес кого контроля основных рабочих параметров и выявления опасного или недопустимого режима работы устройства.1091270 Составитель О, Лисицжнина Техред Л. Коцюбняк ктор Г. Решетки Редакт Подписно каз 3 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал 0 Тираж 614 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и отк 113035 Москва ЖРаушска