Устройство для защиты от токов утечки на землю в сети переменного тока

) О 1) 4 Н 02 Н 3/16 НИЯ помемехам Если в УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕк двтощномУ СвиДетяльств(71) Калининградское специализированное конструкторскоебюро Калининградского экспериментального завода им, 60 летия СССР Всесоюзного научнопроизводственного объедйнения "Союзт.-. гаэавтоматика"(56) Авторское свидетельство СССР У 1119115, кл, Н 02 Н 3/16, 15.10.84.Авторское свидетельство СССР В 1149341, кл. Н 02 Н 3/16,07.04.85, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ УТЕЧКИ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от токов утечки на землю в двухпроводюй сети переменного тока. Целью изобретения является повьйпение хоустойчивости к импульсным пе и температурной стабильности. момент измерения величина тока утечки превысит заданное значение, тона первом входе второго элемента2 И-НЕ 14 появится сигнал логического"0", на его выходе и К-входе счетчика12 импульсов и входе инвертора 11появится сигнал логической "1". Этоприведет к установке счетчика 12 висходное состояние, а сигнал логического "0", появившийся на выходе инвертора 11 и втором входе первогоэлемента 2 И-НЕ 10, заблокирует прохождение импульсов с формирователя2 импульсов на вход блока управления15, при этом симисторы 1 и 7 остаются закрытыми и нагрузка 6 будет продолжать находиться в обесточенномсостоянии. Вывести устройство изэтого состояния можно только в случае снятия с него питания н восстановления изоляции нагрузки 6 до установленного значения. Устройство позволяет повысить уровень электробезопасности и бесперебойности электроснабжения, 4 нлИзобретение относится к электро, технике и предназначено для защитыот токов утечки на землю в двухпро, водной сети переменного тока,5Целью изобретения является повышение помехоустойчивости к импульсным помехам и температурной стабильностиНа фиг.1 приведена функциональная 10, схема предлагаемого устройства; нафиг.2-4 - Функциональные схемы соот ветственно блока контроля, формиро, вателя импульсов и блока управления,Устройство (Фиг,1) состоит из 5первого симистора 1формирователя2 импульсов, блока 3 контроля, первого 4второго 5 резисторов, нагрузки6, второго симистора 7, диодной опто пары 8, третьего резистора 9, первого элемента 2 И-НЕ 10, инвертора 11,программируемого счетчика 12 импульсов, элемента ПИ-НЕ 13, второго элемента 2 И-НЕ 14 и блока 15 управления.Блок 3 контроля (фиг.2) состоитиз активного выпрямителя 16 выполФненного на операционном усилителе,,последовательно соединенном с пороговым элементом 17, выполненным на термокомпенсированном стабилитроне. 30формирователь 2 импульсов (фиг.3) состоит из источника 18 переменного тока, диодного моста 19 и инвертора 20, выполненного на логическом элементе НЕ, 35Блок 15 управления (фиг,4) состоит из генератора 21 пилообразногонапряжения, выполненного на логическом элементе НЕ, последовательно соединенного с транзисторным ключом 40 22, выход которого. соединен с входами первой-четвертой 23-26 оптопар. Вьь-. ходы первой оптопары 23 и второй 24 соединены с управляющим электродом первого симистора 1 а выхцды третьей 45 оптопары 25 и четвертой 26 - с управляющим электродом второго симистора 7Устройство работает следующим образом.50После подачи переменного напряжения на клеммы питания устройства первый симистор 1 и второй 7 находятся в непроводящем состоянии, ток утечки на землю проходит с земпи через сопротивление изоляции нагрузки 6, первый термокомпенсированный резистор 4, используемый как токоограничивающий, второй термокомпенсированный резистор 5, используемый в качествеизмерительного, на фазную клемму питания устройства,Падение напряжения, создаваемоетоком утечки на втором резисторе 5,прямо пропорционально величине токаутечки через сопротивление изоляциинагрузки б и зависит только от величины сопротивления изоляции последней. ) Указанное напряжение подводится к входу блока 3 контроля (рис.2),выпрямляется активным выпрямителем16 и воздействует на пороговый элемент 17, управляющий состояниемдиодной, оптопары 8, выход которойсоединен с первым входом второгоэлемента 2 И-НЕ 14, Если величина указанного напряжения, создаваемого навходе блока 3 контроля током утечки, не превышает установленногозначения, величина которого задаетсявеличиной второго резистора 5, то напервом входе второго элемента 2 И-НЕ14 присутствует сигнал "1". Если величина напряжения превьппает установленное значение, то срабатывает пороговый элемент 17, выходной диодоптопары 8 переходит в проводящеесостояние и на первом входе второгоэлемента 2 И-НЕ 14 будет присутствовать сигнал "0",При подаче питания в схему устройства на выходах 1, 2, 4, 8 и программируемого счетчика 12 находятся сигналы "0", а на выходе элемента ПИ-НЕ13 сигнал "1", который поступает навход разрешения синхронизации СЕсчетчика 12 и второй вход второгоэлемента 2 И-НЕ 14,При превьппении током утечки, установленного значения на первом входевторого элемента 2 И-НЕ 14 присутствует сигнал ИО, а на втором входе"1", поэтому на его выходе, входесброса К программируемого счетчика12 и входе инвертора 11 будет присутствовать "1", при этом счетчик 12 бу.",дет сохранять свое исходное состояние, а на выходе инвертора 11 и втором входе первого элемента 2 И-НЕ 10будет "0", поэтому импульсы, постуг:-пающие на его первый вход с формирователя 2 импульсов, не пройдут наего выход и вход блока 15 управления,при этом на выходе последнего и управляющих электродов первого симистора 1 и второго симнстора 7 управляющие импульсы также будут от2446 10 15 20 30 35 40 146сутствовать и нагрузка не будет подключена к питающей сети.Если в момент включения устройствав работу ток утечки не превышаетустановленного значения, то, как указано, на первом и втором входах второго элемента 2 И-НЕ 14 будут присутствовать сигналы "1", а на его выхо;де, входе сброса К программируемогосчетчика 12 и входе инвертора 11 будет "0". Это приведет к тому, чтосчетчик 12 будет готов для счетаимпульсов, а на выходе инвертора 11и втором входе первого элемента2 И-НЕ 10 будет сигнал "1",Переменное напряжение питающейсети поступает на вход источника 18переменного тока (фиг.3), представ,ляющего собой понижающий трансформатор формирователя 2 импульсов, гдепонижается до уровня сигнала "1" ипреобразуется диодным мостом 19 воднополярные импульсы с частотой,равной удвоенной частоте питающейсети, которые затем преобразуютсяинвертором 20 в прямоугольные импульсы, поступающие с выхода инвертора 20 на первый вход первого элемента 2 И-НЕ 10 и вход синхронизации Ссчетчика 12 импульсов, запрограммированного на подсчет 2 импульсов, который начинает счет импульсов,Укаэанные прямоугольные импульсыпроходят также на выход первого элемента 2 И-НЕ 10, так как на его втором входе находится сигнал "1", инвертируются и поступают на вход генератора 21 пилообразного напряжения(фиг.4), выполненного на диоде илогическом элементе НЕ, между входоми выходом которого включен конденсатор, частота генератора синхронизирована частотой питающей сети.Импульсы с выхода генератора пилообразного напряжения поступают натранзисторный ключ 22, выполняющийфункцию сравнения, Когда транзисторключа 22 закрыт, его коллекторноенапряжение оказывается приложеннымк светодиодам первой-четвертой оптово.пар 23-26. Включаясь, светодиоды открывают динисторы оптонар 23;.26, котторые подают управляющее напряжениена управляющие электроды первогосимистора 1 и второго 7. Последниеоткрываются в момент прохождения напряжением питающей сети нулевого значения и подключают нагрузку 6 к питающей сети. При этом первый 4 и второй 5 резисторы шунтируются малым сопротивлением открытого первого сибмистора 1, а величина падения напряжения на втором резисторе 5, вызванного током утечки, падает до незначительной величины. Две группы оптопар 23,24 и 25, 26 обеспечивают открытие первого 1 и второго 7 симисторов при каждом полупериоде сетевого напряжения,Напряжение на нагрузке 6 будетприсутствовать до тех пор, пока навход синхронизации С счетчиком 12импульсов не поступит 2 импульсов,при этом на всех выходах счетчика12 будут находиться сигналы "1", аэто вызовет появление на выходе элемента ПИ-НЕ 13 сигнала "0", которыйпоступит на вход разрешения синхронизации СЕ счетчика 12 и второй входвторого элемента 2 И-НЕ 14Послеэтого на выходе второго элемента 2 ИНЕ 14 появится сигнал "1", а на выходе инвертора 11 и втором входе первого элемента 2 И-НЕ 10 сигнал "0". На вход блока 15 управления перестанут поступать прямоугольные импульсы, что приведет к закрытию симнсторов 1 и 7. Устройство перендет в режим измерения тока утечки, при этом нагрузка 6 будет отключена от питающей сети.Если величина тока утечки не превышает заданного значения, то, как указано, на первом входе второго элемента 2 И-НЕ 14 сохранится значение сигнала ". Так как на входе сброса К счетчика 12 импульсов присутствует сигнал "1", то его выходы 1, 2, 4,8 примут значение сигнала "0", ана выходе элемента ПИ-НЕ появитсясигнал "1". Это приведет к появдению 4 б на входе СЕ счетчика 12 импульсовсигнала "1"а на выходе второгоэлемента 2 И-НЕ 14, входе сброса К.счетчика 12 импульсов и входе . жвертора 11 сигнала "0"а счетчик 12 91 импульсов начнет подсчет импульсов,поступающих на его счетный вход С,первый элемент 2 И-НЕ 10 начнет пропускатв на вход блока 15 управления.прямоугольные импульсы с формировате ля 2 импульсов, симисторы 1 и 7 отккроются и нагрузка 6 опять будет подключена к питающей сети до тех пор,пока на вход счетчика 12 не поступитП2 импульсов, после чего устройство446 6которого подключен к управляющим входам двух симисторов, два резистора, шину заземления, источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости и температурной стабильности устройства, в него введены диодная оптопара, второй элемент 2 И"НЕ, инвертор, счетчик импульсов, элемент ПИ-НЕ,причем силовые выводы первого симистора присоединены к клеммам для подключения к фазному проводу, силовые выводы второго симистора присоединены к клеммам для подключения к нулевому проводу сети, параллельно первому симистору подключена цепь, состоящая из первого и второго резисторов, причем в качестве датчика тока утечки использован второй резистор, выход порогового блока соединен с входом диодной оптопары, выход которой под-. ключен между шиной заземления и первым выводом введенного третьего резистора, соединенным также с первым входом второго элемента 2 И-НЕ, второй вывод третьего резистора подсоединен к плюсу источника питания, выход второго элемента 2 И-НЕподключен к входу инвертора и входу сброса на ноль счетчика импульсов, счетные выходы которого соединены с соответствующими входами элемента ПИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента 2 И-НЕ и входом разрешения синхронизации упомянутого счетчика, вход синхронизации которого подключен к первому входу первого элемента 2 И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом инвертора, при этом первый, второй и третий резисторы выполнены термостабильными. 1462 опять выполнит измерение величинй тока утечки через сопротивление изоляции нагрузки 6Если в момент измерения величина тока утечки превысит заданное значение, то на первом входе второго элемента 2 И-НЕ 14 появится сигнал "О", .а на его выходе, входе К счетчика 12 импульсов и входе инвертора 11 . 10 появится сигнал "1". Зто приведет к установке счетчика 12 в исхрдноесостонние, а сигнал "О", появившийся на выходе инвертора 11 и втором входе первого элемента 2 И-НЕ .10, заблокн рует прохождение импульсов с формис рователя 2 импульсов на вход блока 15 управления, при этом симисторы 1 и 7 останутся закрытыми и нагрузка 6 будет продолжать находиться в 20 обесточенном состоянии. Вывести устройство из этого состояния можно , только в случае снятия с него питания и восстановления сопротивления изоляции нагрузки 6 до установленного 25 значения. Предлагаемое устройство позволяетповысить уровень электробезонасностии бесперебойности электроснабжения. ЗО Ф о р м у л а изобретения Устройство для защиты от токов,утечки на землю в сети переменного тока, содержащее датчик тока утечки, выход которого подключен к входу порогового блока, Формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента 2 И-НЕ, 40 выход которого подключен к входу блока управления симисторами, выход1462446 Составитель Ю,Зоактор О.Спесивых ТехредА.Кравчук Корректор Л,Зайцева Заказ 733/54 Тирпк 605ВНИИПИ Государственного комитета по изобре113035, Москва, Ж, Раув Подпися при ГКНТ СССР ниям и открытия ая наб., д. 4/5 Производственно-иэдателъский комбинат Патент , г. Уагород, ул. Гагарина,3 11 10