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

 

Изобретение относится к электро- ;техиике и предназначено для защиты от токов утечки на земпю в двухпроводной сети переменного тока. Целью изобретения являет Ья повьшение помехоустойчивости к импульсным помехам и температурнойстабильности. Если в момент измерения величина тока утеч- . ки превысит заданное значение, то на первом входе второго элемента 2И-НЕ 14 появится сигнал логического на его выходе и R-входе счетчика 12 импульсов и входе инвертора 11 появится сигнал логической 1. Это приведет к установке счетчика 12 .в исходное состояние, а сигнал логического О, появившийся на выходе инвертора 11 и втором входе первого элемента 2И-НЕ 10, заблокирует прохождение импульсов с формирователя 2 импульсов на вход блока управления ..15, при этом симисторы 1 и 7 остаются закрытьми и нагрузка 6 будет продолжать находиться в обесточенном состоянии. Вывести устройство из этого состояния можно только в случае снятия с иего питания и восстановления изоляции нагрузки 6 до установленного значения. Устройство позволяет повысить уровень электробезопасности и бесперебойности электроснабжения . 4 ил. « СЛ

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 сМ) 4 Н 02 Н 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтоИномМ СвиДетяльствМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4223531/24-07 (22) 12,02 ° 87 (46) 28,02 ° 89. Бюл. Р 8 (71) Калининградское специализированное конструкторское „бюро Калининградского экспериментального завода им, 60 летия СССР Всесоюзного научнопроизводственного объедйнения "Союзт.-. газавтоматика" (72) Г.В.Гречухин (53) 621.316.925(088.8) (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 электро.технике и предназначено для защиты от токов утечки на землю в двухпро водцай сети переменного тока. Целью изобретения является повьйпение помехоустойчивости к импульсным помехам и температурной стабильности. Если в момент измерения величина тока утечки превысит заданное значение, то на первом входе второго элемента

2И-НЕ 14 появится сигнал логического

"0", на его выходе и R-входе счетчика

12 импульсов и входе инвертора 11 появится сигнал логической "1". Это приведет к установке счетчика 12 в исходное состояние, а сигнал логического "0", появившийся на выходе инвертора 11 и втором входе первого элемента 2И-НЕ 10, заблокирует прохождение импульсов с формирователя

2 импульсов на вход блока управления

15, при этом симисторы 1 и 7 остаются закрытыми и нагрузка 6 будет продолжать находиться в обесточенном состоянии. Вывести устройство из этого состояния можно только в случае снятия с него питания и восстановления изоляции нагрузки 6 до установленного значения. Устройство позволяет повысить уровень электробезопасности и бесперебойности электроснабжения. 4 нл.

1462446 резистор 5, используемый в качестве измерительного, на фазную клемму питания устройства.

Падение напряжения, создаваемое током утечки на втором резисторе 5, прямо пропорционально величине тока утечки через сопротивление нздляции нагрузки б и зависит только от величины сопротивления изоляции последней. > Указанное напряжение подводится к входу блока 3 контроля (фиг.2), выпрямляется активным выпрямителем

16 и воздействует на пороговый элемент 17, управляющий состоянием диодной оптопары 8, выход которой соединен с первым входом второго элемента 2И-НЕ 14. Если величина указанного напряжения, создаваемого на входе блока 3 контроля током утечки, не превышает установленного значения, величина которого задается величиной второго резистора 5, то на первом входе второго элемента 2И-НЕ

l4 присутствует сигнал "1". Если величина напряжения превьппает установленное значение, то срабатывает пороговый элемент 17, выходной диод оптопары 8 переходит в проводящее состояние и на первом входе второго элемента 2И-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-НЕ

13 сигнал "I" который поступает на вход разрешения синхронизации СЕ счетчика 12 и второй вход второго элемента 2 -HE 14.

Прн превьппении током утечки, установленного значения на первом входе второго элемента ?И-НЕ 14 присутству ет сигнал "0, а на втором входе"1", поэтому на его выходе, входе сброса R программируемого счетчика

12 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 2И-НЕ 10 будет "0", поэтому импульсы, посту - . лающие на его первый вход с формирователя 2 импульсов, не пройдут на его выход и вход блока 15 управления, ° при этом на выходе последнего и управляющих электродов первого симистора 1 и второго симистора 7 управляющие импульсы также будут отИзобретение относится к электро технике и предназначено для защиты ! от токов утечки на землю в двухпро, водной сети переменного тока.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости к импульсным помехам и температурной стабильности

На фиг.1 приведена функциональная, схема предлагаемого устройства; на

,фиг.2-4 — функциональные схемы соот ветственно блока контроля, формиро, вателя импульсов и блока управления.

Устройство (фиг,l) состоит из 15 первого симистора 1 ° формирователя

2 импульсов, блока 3 контроля, первого 4 ° второго 5 резисторов, нагрузки

6, второго симистора 7, диодной оптопары 8, третьего резистора 9, перво- 20 . ro элемента 2И-НЕ 10, инвертора 11,. программируемого счетчика 12 импульсов, элемента ПИ-НЕ 13, второго элемента 2И-НЕ 14 и блока 15 управления.

Блок 3 контроля (фиг.2) состоит ! из активного выпрямителя 16 выпол. ненного на операционном усилителе, ;последовательно соединенном с порого;вым элементом 17, выполненным на термокомпенсированном стабилитроне. 30 формирователь 2 импульсов (фиг.3) состоит из источника 18 переменного тока, диодного моста 19 и инвертора (! 20, выполненного на логическом элементе HE. 35

Блок 15 управления (фиг.4) состоит из генератора 21 пилообразного напряжения, выполненного на логическом элементе НЕ, последовательно соединенного с транзисторным ключом 40

22, выход которого. соединен с входами первой-четвертой 23-26 оптопар. Вы.-. 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 7 °

Устройство работает следующим образом.

После 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, ггервый термокомпенсированный резистор

4, используемый как токоограничивающий, второй термокомпенсированный

? 446

40

146 сутстновать и нагрузка не будет подключена к питающей сети.

Если в момент включения устройства в работу ток утечки не превьппает установленного значения, то, как указано, на первом и втором входах второго элемента 2И-НЕ 14 будут присутствовать сигналы "1", а на его выхо де, входе сброса R программируемого счетчика 12 и входе иннертора ll будет "0". Это приведет к тому, что счетчик 12 будет готов для счета импульсов, а на выходе инвертора 1! и втором входе первого элемента

2И-НЕ 10 будет сигнал "1".

Переменное напряжение питающей сети поступает на вход источника 18 переменного тока (фиг.3), представ,ляющего собой понижающий трансформатор формирователя 2 импульсов, где понижается до уровня сигнала "1" и преобразуется диодным мостом 19 в однополярные импульсы с частотой, равной удвоенной частоте питающей сети, которые затем преобразуются инвертором 20 в прямоугольные импульсы, поступающие с выхода инвертора 20 на первый вход первого элемента 2И-НЕ 10 и вход синхронизации С счетчика 12 импульсов, запрограммированного на подсчет 2 импульсов, который начинает счет импульсов.

Укаэанные прямоугольные импульсы проходят также на выход первого элемента 2И-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 и логическом элементе НЕ, между входом и выходом которого включен конденсатор, частота генератора синхронизирована частотой питающей сети.

Импульсы с выхода генератора пилообразного напряжения поступают на транзисторный ключ 22, выполняющий функцию сравнения. Когда транзистор ключа 22 закрыт, его коллекторное напряжение оказывается приложенным к светодиодам первой-четвертой оптово. пар 23-26. Включаясь, светодиоды открывают динисторы оптонар 23;.26, кот торые подают управляющее напряжение на управляющие электроды первого .. симистора 1 и второго 7. Последние открываются в момент прохождения напряжением питающей сети нулевого значения и подключают нагрузку 6 к питающей сети. Нри этом перный 4 и второй 5 резисторы шунтируются малым сопротивлением открытого первого си5 мистора I а величина падения напряжения на втором резисторе 5, вызванного током утечки, падает до незначительной величины. Дне группы оптопар 23, 24 и 25, 26 обеспечивают открытие первого 1 и второго 7 симисторов при каждом полупериоде сетеного напряжения.

Напряжение на нагрузке 6 будет присутствовать до тех пор, пока на вход синхронизации С счетчиком 12 импульсов не поступит 2 импульсов, при этом на всех выходах счетчика

12 будут находиться сигналы "l", а это вызовет появление на выходе элемента ПИ-НЕ 13 сигнала "0", который поступит на вход разрешения синхронизации СЕ счетчика 12 и второй вход второго элемента 2И-НЕ: 14 После этого на выходе второго элемента 2ИНЕ 14 появится сигнал "1", а на выходе инвертора 11 и втором входе первого элемента 2И-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 превьппает заданного значения, то, как указано, на первом входе второго элемента 2И-НЕ 14 сохранится значение сигнала "1 . Так как на входе сброса

R счетчика 12 импульсов присутствует сигнал "1", то его выходы 1, 2, 4, 8... примут значение сигнала "0", а на выходе элемента ПИ-НЕ появится сигнал "1". Это приведет к появдению

4g на входе СЕ счетчика 12 импульсов сигнала "1" ° а на выходе второго элемента 2И-НЕ 14 входе сброса R .счетчика 12 импульсов и входе . жвертора 11 сигнала "0", а счетчик 12 щ импульсов начнет подсчет импульсов, поступающих на его счетный вход С, первый элемент 2И-НЕ 10 начнет пропускатн на вход блока 15 управления .прямоугольные импульсы с формировате55 ля 2 импульсов, cHMHGTopbl 1 H 7 отк кроются и нагрузка 6 опять будет подключена к питающей сети до тех пор, пока на вход счетчика 12 не поступит и

2 импульсов, после чего устройство

446 6 которого 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 повьш ения помехоустойчивости и температурной стабильности устройства, в него введены диодная оптопара, второй элемент 2И"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 2И-НЕ, второй вывод третьего резистора подсоединен к плюсу источника питания, выход второго элемента 2И-НЕ подключен 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 -HE и входом разрешения синхронизации упомянутого счетчика, вход синхронизации которого подключен к первому входу первого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом инвертора, при этом первый, второй и третий резисторы выполнены термостабильными.

1462

Предлагаемое устройство позволяет повысить уровень электробезонасности и бесперебойности электроснабжения. ЗО

Ф о р м у л а изобретения

Устройство для защиты от токов утечки на землю в сети переменного 35 тока, содержащее датчик тока утечки, выход которого подключен к входу порогового блока, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента 2И-НЕ, 40 выход которого подключен к входу блока управления симисторами, выход опять выполнит измерение величинй тока утечки через сопротивление изоляции нагрузки 6 °

Если в момент измерения величина тока утечки превысит заданное значение, то на первом входе второго элемента 2И-НЕ 14 появится сигнал "0", .а на его выходе, входе R счетчика

12 импульсов и входе инвертора 11 . 10 появится сигнал "1". Это приведет к установке счетчика )2 в исхрдное состонние, а сигнал "О", появившийся на выходе инвертора 11 и втором входе первого элемента 2И-НЕ .10, заблокн- ls рует прохождение импульсов с формы= 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. (Оив. 2

1462446

Составитель Ю, Зорин

Текред А.Кравчук Корректор Л.Зайцева

Редактор О.Спесивых

Заказ 733/54 Тирпк 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 1

1 It