Устройство для защиты от поражения электрическим током в трехфазной сети с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током. Целью изобретения является исключение ложных срабатываний устройства. При прикосновении человека, например, к фазе A амплитуда броска напряжения на одном индуктивном элементе больше, чем на двух других индуктивных элементах. В результате этого на входах первых пороговых элементов появляется сигнал положительной полярности, на входах третьих пороговых элементов - сигнал отрицательной полярности. Это приводит к срабатыванию пары пороговых элементов, связанных с первым логическим элементом 3 И появлению сигнала на выходе этого логического элемента и переводу в открытое состояние фототиристора оптронной пары. Сигнал с выхода диодного моста поступаюет на индикатор поврежденной фазы и управляющий электрод соответствующего симистора, открывая его и создавая тем самым искусственное замыкание аварийной фазы на землю. После выдержки времени, достаточной для самостоятельного освобождения человека от контакта с проводом, триггер переводится в состояние логического нуля на выходе, восстановив тем самым нормальное рабочее состояние трехфазной сети. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 Н 5/12

"<:.,« ;:,"..r

; l)r -- „-,-, ;«y>(хЯ

Б:.":,);;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4493676/07 (2 2) 17. 0.88 (46) 07.07.91. Бюл. № 25 (71) Московский институт инженеров железнодорож ного транспорта (72) А. А. Горбунов, Ю. F. Гусев, О. Л. Королев, Б. И. Косарев и А. В. Симаков (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское св)!детельство СССР № 1043777, кл. Н 02 Н 3/16, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1399850, кл. Н 02 Н 5/12, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ

ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ Т0КОМ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЪЮ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током. Целью изобретения является исключение ложных срабатываний устройства. При прикосновеiIHif че,н>века, например, к фазе А амплитуда

<«)<>ОK>i 1(н<(ряжения на одном индуктивном

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты От поражения электрическим током при iioiiazdнии человека под напряжение в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтра Ibio напряже>н)ем до 1000 В.

Цель изобретения — исключение ложных сраба гываннй устройства.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

В состав устройства входят три импульсных трансформатора 1 — 3 напряжения с первичными обмоткачи 4- — 6, включенными н линейные провода сети, три фильтра 7- .) верхних частот, три суммирующих усили теля 10 — 12, три логически.х элемента ЗИ. первый 13, второй 14, третий 15, блок 16 ф<>!>„„SU„„1661899 д 1 элементе больше, чем на двух других индуктивных элементах. В результате этого на входах первых пороговых элементов появляется сигнал положительной полярности, на входах третьих пороговых элементов— сигнал отрицательной полярности. Это приводит к срабатыванию лары пороговых элементов, связанных с первым логическим элементом 3 и появлению сигнала Hd выходе этоп) логическ<>го элемента и переводу в открытое состояние фототиристора оптронной пары. Сигналы; выхо 1а диодногo моста поступают на индикатор поврежденной фазы и управляющии электрод соответствую(цеп>

cHMHcTopd, Открывая его и с<>здавая тем i Hмым 1<скусственное замь<кание аварийной фазы на землю. После выдержки вречени, достаточной для самостоятельного освобождения человека от контакта с проводом, тpiflгер переводится в состояние .«н и icch >го нуля на выходе, восстановив <-cxi самым нормальное рабочее состояние тре,ф;. !! eel ii ! з. п. ф-лы, 1 ил. мирования <>ih;iko i« l<>ifkåf <> cif if;i.>;(, Tpè григ; < ра 17--! 9 — к;1 жди и с систечой сброс», <> c>f, l iiT<. .I k> 20 < >тк..<к)ча lт>(цег<> с игна;1а, hovlмх тационный ) ifiÄf > I r "1, трн пороговых элемента с ll().foæff тел>н>ыч Il(>/of()xf срабатывания я: первый 22>, H i <>!><) é 2>3, третий 24 и три порогoBblx э,ц чс«l а с отрицательным порогом < рабатыв;11«я::« рвый 25, второй 26, третий 27. Крохи 1 <в >. Ох< ча вкл>очает генератОр 28 тактовых if xi iii, I!>« >Ii. <>(IT 9 -31 сВ< тО,II«) т T<)Tifplf<. Top, индикаторы 32 — 34 Ilnl)pew;kc»H(>II фазы, с им исторы 35 — 37.

Вторичные Обч(>тки ичп) ibcHblx трансформаторов —. >е;><«< <в.; фильтрами 7—

9 ВРрхННх (а< ) От, нь! "О il>i h<>i <)pbfx сое1инены

i cч>1 >(и пчк)п<и >(н (i >I.ilfTO.IHx1if 10 — 12. lop(>1661899

4Ь

Формула изобретения

Говые элементы с положительнЬ!м и отрицательным порогами срабатывания объединены попарно: 22 с 25, 23 с 26, 24 с 27. Входы первой пары соединены с выходом суммирующего усилителя 10, второй — с выходом 11 и третий с выходом 12. Выходы элементов 22 и 27 соединены с двумя входами . первого элемента ЗИ !3, выходы элементов

25 и 23 — с двумя входами второго элемента

ЗИ 14, а выходы элементов 26 и 24 — с двумя входами третьего элемента ЗИ 15. Третьи входы элементов ЗИ 13 — 15 соединены соответственно с выходами фильтров 7 — 9. Выходы элементов ЗИ соединены с входом блока 16 формирования отключающего сигнала, выход которого соединен с усилителем 20 отключающего сигнала, выход которого соединен с отключающими входами коммутационного аппарата 21. Кроме того, выходы элементов ЗИ 13 — 15 соединены через триггеры 17 — 19 с управляющими входами коммутационного аппарата 21.

Устройство работает следующим образом.

При коммутациях в рассматриваемых сетях на импульсных трансформаторах (индуктивных элементах) 1 — 3 возникают броски напряжения, пропорциональные скорости изменения тока через индуктивности (U =

di

=L ). Выделенные фильтрами 7 — 9 из curdt нала нормальной частоты (50 Гц) эти броски напряжения поступают на суммирующие усилители 10 — 12. Таким образом, блок 10 сравнивает по амплитуде высокочастотные составляющие сигналов на элементах и 2, блок 11 — на элементах 2 и 3, блок 12 — на элементах 3 и 1.

При прикосновении человека к проводу, например, фазы А амплитуда броска напряжения на индуктивном элементе 1 больш е, чем у аналогичных сигналов на элементах 2 и 3. В результате этого на входах пороговых элементов 22 и 25 появится сигнал положительной полярности, на входах элементов 24 и 27 — отрицательной полярности. Это приведет к срабатыванию элементов 22 и 27, а следовательно, к появлению единичного сигнала на выходе логического элемента

ЗИ 13. Сигнал логической «!» попадает на вход триггера 17, через элемент 38 ЗИЛИ на вход триггера 39, входящих в формирователь 16 отключающего сигнала, переводя их в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 17 поступает на базу транзистора 40, работающего в ключевом режиме.

Переходя в открытое состояние, транзистор 40 обеспечивает протекание тока через светодиод оптоэлектронной пары 30, и, следовательно, перевод фортиристора этой пары в открытое состояние. B то же время единичный сигнал с выхода триггера 39 разрешает прохождение через элемент 2И 41 по5

;0 следовательности импульсов с выхода генератора 28 тактовых импульсов. Импульсы с выхода элемента 41 попадают на вход усилителя 20. Ведомый этими импульсами усилитель работает в кл ючево м режиме, осуществляется ряд переходов из открытого состояния в закрытое и наоборот. В результате этого на первичной обмотке развязывающего трансформатора, включенной в нагрузочную цепь выходного транзистора усилителя, и на трех выходных обмотках этого тран форматора появляются скачки напряжения. После выпрямления диодными мостами 42 — 44 сигналы с выходных обмоток трансформатора попадают на ссютветствующие фототиристоры оптоэлектронных пар

29 — 31. Через открытый фототиристор оптоэлектронной пары 30 сигнал с выхода диодного моста 43 поступает на индикатор 33 поврежденной фазы и управляющий электрод соответствующего симистора 36, переводя симистор в открытое состояние и вызывая тем самым искусственное замыкание аварийной фазы на землю, что ликвидирует опасность поражения электрическим током человека, попавшего под напряжение фаза— земля, но не нарушает работы питаемого от сети оборудования. После выдержки времени, достаточного для самостоятельного освобождения человека от контакта с проводом, триггеры 18, !7, !9 и 39 схемами сброса на элементах / и С переведутся в сос тояние с сигналом логического «0» на выходе, восстановив тем самым нормальное рабочее состояние трехфазной сети.

Анализ работы предлагаемого устройства защиты показывает, что при подключении однофазной нагрузки (сопровождаемом примерно равными бросками напряжения на индуктивных элементах в двух линейных проводах) выходной сигнал ни одного из элементов ЗИ 13 — !5 не будет единичным, следовательно, ошибочного срабатывания не произойдет.

Аналогичное произойдет и при одновременном замыкании контактов аппарата, подключающего трехфазную активно-индуктивную нагрузку. При неодновременном же замыкании разность амплитуд бросков напряжения на индуктивном элементе фазы, которая уже включилась, и на индуктивном элементе фазы, которая еще не включилась, будет больше разности амплитуд аналогичных бросков на элементах тех же фаз, возникающих при прикосновении человека к фазному проводу и превысит верхний порог срабатывания порогового элемента, следовательно, ошибочно срабатывания не произойдет.

1. Устройство для зашиты от поражения электрическим током в трехфазной сети с

1661899

Составитель Л. Васькова

Редактор Е. Папп Техред А. Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 2131 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ т g-С(р

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Га арнна, 101

5 изолированной нейтралью, содержащее три датчика входного сигнала, выходы которых через фильтры верхних частот подключены к трем суммирующим усилителям, три логических элемента ЗИ, блок формирования отключающего сигнала, коммутационный аппарат, отличающееся тем, что, с целью исключения ложных срабатываний устройства, в него дополнительно введены три пороговых элемента с положительным и три пороговых элемента с отрицательным порогами срабатывания, причем входы элементов с положительным и отрицательным порогами объединены попарно и соединены с выходами соответствующих суммирующих усилителей, причем выходы первой пары пороговых элементов подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов ЗИ, второй пары — к третьему и первому входам

6 второго и третьего элементов ЗИ, третьей пары — к третьему и второму входам третьего и первого элементов ЗИ; а третий вход первого и вторые входы второго и третьего элементов ЗИ соединены с соответствую1ци5 ми фильтрами верхних частот, выходы элементов ЗИ соединены через вновь введенные соответствующие триггеры с управляющими входами коммутационного аппарата и входом блока формирования отключающего сигнала, выход которого через вновь введенный усилитель отключающего сигнала соединен с отключающими входами коммутационного аппарата.

2. Устройство по п. 1, oT,ãè÷àþùååñÿ тем, что, с целью повышения надежности работы, датчик входного сигнала выполнен в виде импульсного трансформатора напряжения,