Устройство для защитного отключения в трехфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 в.

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 в, содержащее включенный между искусственной нулевой точкой сети и землей индуктивный датчик, выход которого через выпрямитель соединен с входом транзисторного ключа, а также реагирующий узел, в состав которого входят одновибратор, подключенный своим выходом к первому входу логического элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход с входом транзисторного усилителя, в выходной цепи которого включена первичная обмотка развязывающего трансформатора , две выходные обмотки которого соединены через выпрямитель с управлякщими входами симисторов, включенных между фазными проводами сети, отличающееся тем, что, с целью повышения надёжности энергоснабжения потребителей путем исключения необоснованных с точки зрения электробезопасности отключений питающего напряжения, в него дополнительно введены вьтолненный в виде одновибратора задатчик времени, выход которого через вновь введенную дифференцирующую RC-цепочку и диодный высл прямитель соединен с первым входом вновь введенного второго логического элемента 2И-НЕ, и счетный триггер, прямой выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента 2И-НЕ, при этом вход задатчика времени и счетный вход триггера подключены к выходу транзисторного ключа, а выход второго элемента 2И-НЕ - к входу одновибратора, входящего в состав реагирующего узла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (192 (112 (51) 4 H 02 Н 5/12

7 ( д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3708533/24-07 (22) 01. 03 . 84 (46) 30. 11.86. Бюл. 1(44 (7 1) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Б.И.Косарев и А.В.Симаков (53) 621. 3 16. 925 (088. 8) (56) Заявка Франции У 2299750, кл. Н 02 Н 3/16, 1976 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 1119115, кл. Н 02 Н 3/ t6, 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО

ОТКЛЮЧЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО

1000 В, содержащее включенный между искусственной нулевой точкой сети и землей индуктивный датчик, выход которого через выпрямитель соединен с входом транзисторного ключа, а также реагирующий узел, в состав которого входят одновибратор, подключенный своим выходом к первому входу логического элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход— с входом транзисторного усилителя, в выходной цепи которого включена первичная обмотка развязывающего трансформатора, две выходные обмотки которого соединены через выпрямитель с управляющими входами симисторов, включенных между фазными проводами сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности энергоснабжения потребителей путем исключения необоснованных с точки зрения электробезопасности отключений питающего напряжения, в него дополнительно введены выполненный в виде одновибратора задатчик времени, выход которого через вновь введенную дифференцирующую КС-цепочку и диодный выпрямитель соединен с первым входом вновь введенного второго логического элемента 2И-НЕ, и счетный триггер, прямой выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента 2И-НЕ, при этом вход задатчика времени и счетный вход триггера подключены к выходу транзисторного ключа, а выход второго элемента 2И-НŠ— к входу одновибратора, входящего в состав реагирующего узла.

12740

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от поражения электрическим током при попадании человека под напряжение в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, а также для отключения режимов, вызванных замыканием проводов сети на землю, пробоем изоляции на корпуса заземленных элект«!О роустановок.

Цель изобретения — повышение надежности электроснабжения потребителей путем исключения необоснованных с точки зрения электробезопасности отключений питающего напряжения.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства (а — режим с освобождением человека от контакта с токоведущими частями за безопасное время, 6 — режим срабатывания отключающего устройства) .

Устройство содержит датчик скорос25 ти изменения тока, соединенный через диодный мост 1 с транзисторным ключом 2, к выходной цепи которого подключены работающий в счетном режиме

RS-триггер 3 и задатчик 4 времени, соединенный через дифференцирующую цепочку и диод с одним из входов логического элемента 2И-НЕ 5, второй вход которого соединен с выходом триггера 3. К выходу логического эле- 3g мента 2И-НЕ подключен реагирующий узел.

В качестве индуктивного элемента датчика используется первичная обмотка импульсного трансформатора, включенная между искусственной нулевой точкой, полученной с помощью фильтра напряжения нулевой последовательности, и землей. К вторичной обЦ мотке импульсного трансформатора подсоединена дифференцирующая цепочка, выходной резистор которой является входом транзисторного ключа.

В состав реагирующего узла входит одновибратор 6, включающий RS-триг-гер и схему его сброса, выход одно- 50 вибратора соединен с входом логического элемента 2И-НЕ 7, второй вход которого подключен к выходу генератора 8 тактовых импульсов,,а выход — к входу транзисторного усилителя 9, вы- SS ход которого, в свою очередь, соединен через развязывающий трансформатор и диодные мосты 10 и 11 с управляю58 2 щими электродами симистров, включенных между фаэными проводами сети.

Попадание человека под фазное напряжение (при попадании под линейное напряжение касание фазных проводников происходит неодновременно) приводит к возникновению значительного по величине броска напряжения на индуктивном элементе, значительно превышающего напряжение в нормальном режиме работы, вызванное несимметрией фаз.

При включении однофазной нагрузки, например осветительной (лампы накаливания), скачка напряжения на индуктивности практически не бывает.

Достаточно легко можно отстроиться и от режимов, связанных с включением трехфазной нагрузки, носящей активноиндуктивный характер (обмотки двигателя) .

Подобные устройства целесообразно применять, например, при питании нетяговых потребителей железных дорог от системы два провода-рельсы (ДПР). отклонения напряжения в которой могут достигать 15 — 207.

При нарушении контакта человека с токоведущими частями, последовавшем, например, в результате рефлексивного отдергивания руки от провода с нарушенной изоляцией, на индуктивном элементе датчика появляется бросок напряжения, аналогичный по величине броску при прикосновении человека к фазе. Если время между этими бросками меньше допустимого, необходимости в срабатывании защитного отключения нет. !

Устройство работает следующим образом.

Возникающее в аварийном режиме резкое изменение тока через фильтр вызывает скачок напряжения на первичной обмотке импульсного трансформатора. Напряжение вторичной обмотки трансформатора дифференцируется RCцепочкой (это позволяет более четко выделить резкое приращение напряжения) и после выпрямления поступает на вход транзисторного ключа, переводя его в открытое состояние. Появившийся на выходе транзисторного ключа нулевой потенциал переводит предварительно установленный в нуль триггер 3 в состояние логической единицы, а также вызывает появление нулевого импульса на выходе эадатчика 4 време.ни. Длительность этого импульса опре58 4 значение которой установка входящего в состав одновибратора 6 триггера в первоначальное состояние логического нуля. Это должно произойти после того, как через элемент 7 пройдет пачка импульсов от генератора 8. Время нахождения триггера в единичном состоянии должно быть больше времени нахождения на входе $ триггера нуле вого сигнала (в принципе возможна и любая другая схема выполнения одновибратора 6). Проходящие через элемент 7 импульсы попадают на вход транзисторного усилителя 9. Ведомый этими импульсами усилитель работает в ключевом режиме, осуществляя ряд переходов иэ открытого состояния в закрытое и наоборот. В результате этого на включенной в нагрузочную цепь выходного транзистора первичной обмотке развязывающего трансформатора и на его выходных обмотках появляются скачки напряжения. После выпрямления диодными мостами 10 и 11 эти сигналы попадают на управляющие электроды симисторов, включенных между фазными проводами сети (фиг. 1). Симисторы переходят в открытое состояние, в сети возникает режим искусственного короткого замыкания между фазами, приводящий к срабатыванию автоматического выключателя.

3 12740 деляется соотношением параметров R и С времязадающей цепочки, входящей в состав одновибратора 6. Эта длительность регулируется в зависимости от величины напряжения сети изменени- 5 ем величины активного сопротивления R. Длительность нулевого импульса задает допустимое время нахождения человека под напряжением..

На подключенной к выходу одновиб- 10 ратора 6 RC-цепочке вырабатываются сигналы соответствующей формы при изменении состояния выхода задатчика времени иэ "0" в "1" и наоборот, однако включение после нее диода приво-!5 дит к тому, что на вход схемы 2И-НЕ 5 проходит только сигнал положительной полярности, возникающей на выходе

ДиффеРенциРующей цепочки от фронта выходного импульса одновибрато- 10 ра 6. На выходе логического элемента

2И-НЕ 5 нулевой сигнал появляется в случае совпадения двух явлений: попадании человека под напряжение, (а также обрыв провода, к.э. фазы на заземленный корпус) от этого триггер 3 перебросится из "0" в "1" и срабатывает одновибратор 6, начав вырабатывать нулевой импульс; окончании этого нулевого импульса (пере- 30 ход задатчика 4 времени в единичное состояние) при условии, что триггер 3 остался в единичном состоянии. В случае освобождения человека от контакта с токоведущими частями эа допустимое 5 время на индуктивности датчика появляется повторный бросок напряжения, переводящий счетный триггер 3 в исходное состояние логического нуля, в результате чего появление единично-40 го уровня напряжения на связанном с выходом эадатчика времени входе элемента 2И-HE не вызывает появление нулевого сигнала на его выходе. В случае появления на выходе элемента 5 нулевого потенциала триггер одновибратора 6 переходит в состояние логической единицы. Единичный сигнал с выхода Я триггера попадает на один иэ входов элемента 2И-НЕ 7 ° При этом 50 через элемент проходит последовательность формируемых генератором 8 имсульсов. Единичный сигнал с выхода Я поступает на вход схемы сброса, наПачки управляющих импульсов используются для большей надежности срабатывания симисторов. Уровень уставки срабатывания устройства регулируется базовым сопротивлением транзисторного ключа так, чтобы обеспечивать закрытое состояние ключа при наличии на его входе напряжения, характерного для нормального режима работы сети.

Эффект от применения предлагаемого защитного отключающего устройства в трехфазных сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В носит социальный характер. Применение устройства позволяет повысить электробезопасность обслуживания характеризующихся несимметрией фазных напряжений трехфазных сетей до 1000 В с изолированной нейтралью, исключив случаи необоснованного срабатывания защиты.

1274058 а} Дттоднvu мосе ( елн г

7онееер б

fau . е г., б.од тлееенето б бмлод глемлн ео f ог лтиоднмтг тосю I блюн 7 Ъгегео J

Зодоетнмл е г е„д меменюо ) беоод глемемтмо f о «бе тГроетор б

Ге нероюоо Ь

Ьмлод глеменмто г

Усилмюеле9 наг

Составитель Л т Васькова

Редактор Н.Киштулинец Техред Лт Олейник Корректор МтШароши

Заказ 6485/53 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4