Устройство для защитного отключе-ния электроустановки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Соаетсккн социалистических Реслублмк(51") М К зН 02 Н 5/1 ОН 02 Н 5/2Н 02 НЗ/4 с присоединением заявки-Гееударстееннв кеннтет СССРю мнем нзебретеннй н нтнрытнй, Дата опубликования описания 30.03.8 ру 1 г ц(уд дсН. П. Мартиновича:Специализированное проектно-конструкторское"бюроДонецкого областного управления грузового автотранспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИИзобретение относится к электротехнике, а именно, к устройствам для защитного отключения электроустановок, предотвращающим поражение электрическим током обслуживающего персонала электроуста. новки, питаемой от низковольтной электрической сети переменного тока, в случае повреждения защитной заземляющей цепи или изоляции электрооборудования.Известно защитно-отключающее устройство, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, в котором двух или трехфазная обмотка скручена в виде жгута и намотана поверх вторичной обмотки, усилитель, реле защиты и расцепитель 1 При замыкании на землю одной или двух фаз во вторичной катушке трансформатора наводится ЭДС,усиливающаяся двухкаскадным усилителем, Реле защиты срабатывает и размыкает цепь питания катушки магнитного пускателя, который и отключает электроустановку от питающей сети.Однако это устройство не обеспечивает высокой надежности зашиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током, так как в нем отсутствует конт 2роль исправности заземляющего проводника и величины его сопротивления, а такженизкая чувствительность контроля тока замыкания на корпусе.Известно устройство для защиты от поражения электрическим током в системахдо 380 В с изолированной нейтралью и емкостью фаз относительно земли до 2,5 мкф,содержащее фильтр напряжений нулевойпоследовательности, между нулевой точкойкоторого и землей включено реле напряже 10 ния, три реле напряжения, включенные между каждой из фаз и землей, размыкающиеся кснтакты которых включены между каждой из фаз и землей через замыкающиесяконтакты реле фильтра напряжений нуле. вой последовательности 23,Однако и в этом устройстве отсутствуетконтроль исправности заземляющего проводника и величины его сопротивления. Иэто устройство не обеспечивает достаточнуюточность и чувствительность контроля токазамыкания на корпус, так как ток, протекающий через сопротивление человека, вызы-:.вает лишь незначительное перераспределение фазных напряжений и малое по величине напряжение нулевой последовательности, что может не привести к срабатыванию устройства и защитному отключению электроустановки.,Известно и устройство для защитного отключения трехфазной электроустановки, содержащее контактор, трансформатор тока нулевой последовательности, к вторичной обмотке которого подключен исполнительный орган и трансформатор напряжения первичная обмотка которого включена на самостоятельный источник напряжения, а вторичная обмотка подключена к трем фазам через трехфазный однополупериодный 10 выпрямитель и к дополнительной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности через размыкающий контакт контактораЗ 315 И в этом устройстве также отсутствует контроль исправности заземляющего проводника и величины его сопротивления, что позволяет произвести включение электроустановки при обрыве заземляющего проводника и неисправной изоляции. 20 ки управления, вход первого выпрямителя подключен между защитной цепью питающего кабеля и защитной магистралью распредпункта, а вход второго выпрями- ц 55 теля подключен между контрольнои цепью Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство . для защитного отключения электроустановки с зануленной магистралью, подключенной к защитной магистрали распредпункта, содержащее контактор, в цепь обмотки управления которого включен первый замыкаю.щий контакт первой кнопки управления, многообмоточный трансформатор напряжения, подключенный между одной из фаз и зо зануляющей магистралью, первая из вторичных обмоток которого включена последовательно с упомянутым контактом первой кнопки управления, первый и второй релейные блоки, первый и второй выпрямители, резистор, вторую кнопку управления; 55 дополнительную вторичную обмотку трансформатора напряжения, при этом первый вход первого релейного блока подключен к выходу первого выпрямителя, второй вход которого и первый вход второго релейного 40 блока последовательно с резистором и вторым размыкающим контактом первой кнопки управления подключены к выходу второго выпрямителя, причем второй вход релейного блока подключен между выходом второго выпрямителя и замыкающим контак том второй кнопки управления,. подключенной к дополнительной вторичной обмотке трансформатора напряжения, а размыкающий контакт первого релейного блока и замыкающий контакт второго релейного блока включены последовательно в цепь обмотки управления контактора, блок-контакт которого включен параллельно упомянутому первому замыкающему контакту первой кноп 4питающего кабеля и дополнительной вторичной обмоткой трансформатора напряжения 4.Это устройство обеспечивает защитное отключение электроустановки при увеличении вышезаданного значения сопротивления защитной цепи, а также при неисправности цепей контроля тока замыкания на корпус.Однако и это устройство не обеспечивает достаточную надежность защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Так, подключение между защитной цепью питающего кабеля и защитной магистралью распредпункта входа первого выпрямителя и соединенного с его выходом первого входа первого релейного блока приводит к тому, что при возникновении короткого замыкания фазы на корпус выпрямитель может выйти из строя, так как ток короткого замыкания достигаетсвоего максимального значения за время меньшее суммарного времени срабатывания первого релейного блока,и времени отключения контактора.Причем, если происходит пробой выпрямителя с металлическим замыканием его полюсов (анода и катода), что часто имеет место в практике, то по катушке первого входа первого релейного блока ток не протекает, так как она зашунтирована вышедшим из строя выпрямителем, а контакт второго релейного блока остается замкнутым в цепи катушки контактора и защитное.устройство не отключает электроустановку от питающей сети.Кроме тогго, при оперативном подключении электроустановки к питающей сети вначале нажимается вторая кнопка управления, в результате чего при исправном состоянии защитной и контрольной цепей замыкается контакт второго релейного блока в цепи катушки контактора, а затем, при нажатой второй кнопке, нажимается и первая кнопка управления. При этом замыкается цепь включения катушки контактора и размыкается контакт первой кнопки в цепи между резистором и первым входом второго релейного блока, а электроустановка подключается к питающей сети. И если в период одновременного. нажатия первой и второй кнопок управления возникает пробой изоляции и короткое замыкание (что чаще имеет место именно в период включения электроустановки), сопровождающееся выходом из строя диодов первого выпрямителя или обрывом защитной цепи питающего кабеля, то электроустановка находится под фазным напряжением и до отпускания второй кнопки управления устройство не осуществляет ни контроля величины сопротивления защитной цепи электроустановки, ни защиты ее.от короткого замыкания на корпус. Причем длительностьвремени совместного нажатия первой. и второй кнопок произвольная, а время же протекания тока через человека при прикосновении его к токоведущим частям строго ограннчено.Существенным недостатком этого устройства является также наличие в защитнойцепи питающего кабеля последовательновключенных выпрямителя и катушки реле,что производит к увеличению сопротивлеиия защитной цепи. И прн соблюдении принятых ограничений на минимальную про.водимость нулевого провода (не менее 50/Офаэного) сопротивление защитной цепи внесколько раз . превышает сопротивление фазного провода, а следовательно, существенно увеличивается напряжение прикосновения и возрастает опасность поражения человека.Кроме вышесказанного, применение этого устройства для защиты предвижных электроустановок и электроустановок, на которых расположены кнопки управления (так 20 как по условиям безопасности самоустрой-, ство не может быть расположено на электроустановке) требует осуществлять питание таких электроустановок как минимум одиннадцатью жилами кабеля (три силовые, одна защитная и одна контрольная,д четыре жилы для подключения первой кнопки управления и две жилы для подключения второй кнопки).Цель изобретения - повышение надежности. Эо Поставленная цель достигается тем, что защитная цепь питающего кабеля соединена непосредственно с корпусом электроустановки и заземляющей магистралью, вход первого выпрямителя и резистор соединены последовательно и подключены между заземляюгцей магистралью и контрольной цепью питающего кабеля, которая через кнопку управления соединена с корпусом электроустановки, вход второго выпрямителя подключен последовательно с часз ью ре 40 зистора между контрольной цепью питающего кабеля. и вторичной обмоткой трансформатора, а к его выходу подключены последовательно соединенные вход второго релейного блока, зашунтированный последовательно соединенными стабилитроном и диодом, и второй вход первого релейного блока, а первый и второй входы второго релейного блока совмещены между собой;Сущность предлагаемого устройства для защитного отключения электроустановки поясняется его принципиально элейтрической схемой.Предлагаемое устройство содержит контактор 1, силовые Контакты 2 которого подключены к питающей сети 3 с заземляющей магистралью 4 и к электроустановке 5. Кор 55 пус электроустановки 5 жилой 6 (эащитная цепь) кабеля 7 соединен с заземляющей магистралью 4, а через кнопку 8, выполненную, например с фиксацией, сжилой 9 (контрольная цепь) кабеля 7, Жила 9 подключена к резистору 10. Вход второго выпрямителя 11 подключен последовательно с частьюрезистора 10 между контрольной цепью питающего кабеля 7 и вторичной обмоткой 12трансформатора 13.Первичная обмотка 14 трансформатора 13 подключена к одной из фаз питающей сети 3 и к заземляющей магистрали 4. Второй вывод вторичной обмотки 12 также соединен с заземляющей магистралью,4.Вход первого выпрямителя .1 5 одной клеммой соединен с заземляющей магистралью 4, а другой - с резистором 10. Квыходу первого выпрямителя 15 подключен первый вход первого релейного блока 16; выполненного в виде двухобмоточного реле, а к выходу второго выпрямителя 11 подключены последовательно соединенные вход второго релейного блока 17, зашунтированныи последовательно соединенными ствбилитроном 18 и диодом 19, и второй входпервого релейного блока 6.Катушка контактора 1 одной клеммой через размыкающий контакт 20 первого релейного блока 16 и замыкающий контакт 21второго релейного блока 17 подключена кодной из фаз питающей сети 3, а другой клеммой - к заземляющей магистрали 4.Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.На нажатии на кнопку 8, которая может быть выполнена с фиксацией по цепи: вто. ричная обмотка 12 трансфорМатора 13, второй выпрямитель 11, катушка второго релейного блока 17, второй вход первого релейного блока 6, второй выпрямитель 11, часть резистора 10, жила 9 (контрольная цепь) кабеля 7, кнопка 8 управления, корпус электроустановки 5, жила 6 (защитная цепь) кабеля 7, заземляющая магистраль 4, вторичная обмотка 12 трансформатора 13 протекает ток. После второго выпрямителя 11 ток протекает также по цепи; резисторО, первый выпрямитель 15, первый вход пере)вого релеиного блока 16, выпрямитель 15, вторичная обмотка 12 трансформатора 13:Величины токов, протекающих по защитной цепи и цепи первого входа релейного блока 16 обратно пропорциональны велй- чинам сопротивлений этих цепей. При исправных контрольной и защитной цепях релейный блок 17 замыкает свой контакт 21 в цепи катушки контактора 1, . который замыкает свои силовые контакты 2 и на электроустановку 5 подается напряже-ние питающей сети 3,Резистор 10 устанавливается такой величины, что происходит четкое отключение релейного блока 17 после его включения и раэмыкания кнопки 8.87845 8 выше потенциала заземляющей магистралии. по защитной цепи (жила 6) и по контрольной цепи протекают токи, величины которых 10 обратно пропорциональны величинам сопротивления. этих. цепей, При этом величина тока в катушке первого входа релейного блока 6 увеличивается,.так как в этой катушке суммируются ток от вторичной обмотки .12 и так, вызванный величиной на.пряжения на.корпусе электроустановки 5 при коротком замыкании фазы на него. Релейный блок 16 срабатывает и размыкает свой контакт 20 в цепи катушки контактора 1, который и отключает электроустанов ку 5,от питающей сети 3.Причем, если пройсходит замыкание на корпус любой из фаэ, к которой не подключена первичная обмотка .4 трансформатора 13, повышается напряжение на его первичной обмотке 14 и вторичной обмотке 12, а следовательно, увеличивается и ток, протекающий на выходе второго выпрямителя 11. А так как катушка релейного блока 17 зашунтирцвана стабилитроном 18 и диодом 19, то паление напряжения и ток в ней 50 остаются постоянной величины, а ток во 16 возрастает и вызывает срабатывание его и отключение контактом 20 контактора 1 и электроустановки 5 от сети 3.Прн замыкании же на корпус фазы, к которой подключена первичная обмотка 14 трансформатора 13, разность потенциалов на этой обмотке резко уменьшается, а. также уменьшается и напряжение вторичной обмотки 12, Кроме срабатывания релейного блока 16, дополнительно отключается еще и релейный блок 17, а их контакты 20 и 2 в цепи катушки контактора 1 размыкаются. Контактор 1 отключает электроустановку 5 от питающей сети 3.Для увеличения чувствительности срабатывания релейного блока 16 и уменьшения времени отключения релейного блока 17, катушка, блока 17 эашунтирована соединенными последовательно стабилитроном 18, ограничивающим величину напряжения и ток в ней, и диодом 19, исключающим воэможность увеличения тока в катушке блока7 при возникновении в ней ЭДС самоинлукцин в период уменьшения тока в ней,Резистор 10 ограничивает величину тока, протекающего при коротком замыкании по лиолам первого выпрямителя 15, чем искключается возможность выхода их нэ строя,7При увеличении вышезаданного суммарного сопротивления защитной и контрольной цепей или при обрыве одной из них,ток в катушке релейного блока 17 умень шается и размыкает свой контакт 21 в цепи . катушки контактора 1, отключая электроустановку 5 от питающей сети 3.При возникновении короткого замыкания на корпус потенциал его становится втором и .в первом входах релейного блока 35 40 45 50 55 а также ограничивает величину тока в первом входе релейного блока 16 и исключает вероятность включения или нахождения во включенном состоянии релейного блока 17 при размыкании контрольной или защитной цепи,Применение предлагаемого устройства позволяет существенноповысить надежность защиты электроустановки при возникновении короткого. замыкания или увеличения сопротивления защитной заземляющей цепи выше допустимой величины и .тем самым цовышает безопаность обслуживания электроустановки, так как снижается величина напряжения прикосновения при замыкании за счет уменьшения сопротивления защитной цепи путем непосредственного соединения корпуса электроустановки с заземляющей магистралью при дополнительном соединении его через контрольную цепь также с заземляющей магистралью; исключается возможность выхода из строя диодов первого выпрямителя при коротком замыкании, так как вход его включен между корпусом электроустановки и заземляющей магистралью через резистор; повышается чувствительность защиты при замыкании и повышении напряжения на трансформаторе, так как напряжение и ток в катушке второго релейного блока осуществляющего контроль исправности защитной цепи, остаются постоянной величины, а избыточное напряжение прикладывается к катушкам первого релейного блока, отключающего элеетроустановку от питающей сети; осуществляется постоянный контроль сопротивления.защитной цепи и защита от коротких замыканий независимо от длительностинажатия кнопки управления.Кроме того, включение кнопки управления между корпусом электроустановки и контрольной цепью (жилой) питающего кабеля позволяет использовать контрольную цепь кабеля и в качестве цепи управления и тем самым осуществлять питание и управление электроустановкой пятью жилами кабеля при расположении защитного устройства вне электроустановки, против одиннадцати жил кабеля, необходимых для работы этой же установки при применении защитного устройства - прототипа,Предлагаемое устройство .прйменяется для управления электроприводами подъема и перемещения самопогрузчика хлебо-булочных контейнеров модели СХК - 52, смонтированных в кузове-фургоне автомобиля, и в подъемнике с механизмами подъема и перемещения для специализированного посв по замене агрегатов автомобилей МАЗ, КРАЗ, и КамАЗ, а также в гайковерте модели ГК - 63 гаек колес автомобилей,Применение этого устройства позволяет приМенять в 1 качестве электроприводов ука. занных механизмов асинхронные электро878456двигатели напряжением 380 В и частотой ности, защитная цепь питающего кабеля 50 Гц. Без.его применения, в связи со спе- соединена непосредственно с корпусом элекцифическими условиями работы указанных троустановки,и заземляющей магистралью,: меканизмов, необходимо в качестве их элек- вход первого выпрямителя и резистор соетроприводов применять специальные элек- динены последовательно и подключены межтродвигатели пониженного напряжения и 5 ду заземляющей магистралью и контроль- повышенной частоты, стоимость которых . ной цепью питающего кабеля, крторая через вместе с преобразователем частоты сущест-кнопку управления соединена с корпусом венно превышает стоимость асинхронных ко- электроустановки, вход вторрго выпрямироткозамкнутых двигателей общепромышлен- тели подключен последовательно с частью ного. исполнения на напряжение 380 В и . резйстора между контрольыой цепью пита- частоту 50 Гц : -1 о,ющего кабеля и вторичной обмоткой трансформатора; а к его выходу подключены последовательно соединенные вход второгоформулаизобретения . -релейного блока, эашунтированный последовательно соединенными стабилитроном иУстройство для защитного отключения 1 э диодом, и второй вход первого релейног электроустановки, содержащее первый и блока, а первый и второй входы второго ревторой релейные блоки, трансформатор на- лейного блока совмещены междусобой, пряжения, первичная обмотка которого подключена к одной из фаз и заземляющей ма- Источники информации,гистрали, контрольную и защитную цепи принятые во внимание при экспертизе, питающего кабеля, первый. выпрямитель 201, Авторское свидетельство СССР к выходу. которого подключен первый вход181176, кл. Н 02 Н 5/10, 1964,первого релейного блока, второй выпрями-, 2. Авторское свидетельство СССР, .тель, резисторкнопку управления и кон-450282, кл. Н 02 5/12, 1971,тактор, в цепь катушки которого включены 3, Авторское свидетельство СССР последовательно размыкающий контакт пер-371646, кл. Н 02 7/00, Н 02 3/16, 197вого релейного блока в замыкающий кон- - 4. Авторское свидетельство СССР23такт второго релейного блока, отличаю- по заявке2428905/24-07,(146747)и 4 ееся тем, что; с целью повышения надеж- кл. Н 02 Н 5/10, 13 декабря 1976.. Власенк7НИИПИпо дел35, МоскППП ф Составитель Л. Корнео Техред А. БойкасТираж 675Государственного комитета ССам изобретений и открытийва, Ж - 35, Раушская наб., д1 атентэ, г. Ужгород, ул. Проеппп,пвтентф зак, 2682-бЮ орректор Л. ИваПодписное