Устройство для защитного отключения переносного электроинструмента

 

Изобретение относится к техническим средствам электробезопасности и предназначено для защиты от поражения электрическим током в трехфазных электроустановках с рабочим напряжением до 1000 В. Сущность изобретения: устройство содержит магнитный пускатель 9, кнопки 10 и 11, усилитель напряжения 13, трансформатор тока нулевой последовательности 14, световой индикатор 15, клеммы на корпусах электрооборудования 6, четыре резисторных элемента сопротивления 17, 18 и 19, блок контроля. Новыми элементами являются клеммы и блок контроля 20, который состоит из двух цепей, образованных диодами 21.1, 22.1, резисторами 21.2 и 22.2 и конденсаторами 21.3 и 22.3, двух реле напряжения 23 и 24, порогового 25 и ключевого 26 элементов, светового индикатора 27 кнопки 24.2 и 28. Если после первого включения пускателя 9 не произвести контроль напряжения нажатием кнопки 28, то растущее напряжение конденсатора 21.3 достигнет напряжения переключения резистора 26, который включается. После этого под действием напряжения конденсатора 21.3 включается реле 23 и, размыкая контакт 23.1, снимает напряжение с катушки пускателя 9. Он выключается и снимает напряжение с нагрузки и блока контроля 20. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электробезопасности и предназначено для защиты от поражения электрическим током.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство защитного отключения передвижных электромеханизмов, снабжаемых электроэнергией по гибкому кабелю.

Известное устройство содержит магнитный пускатель, блок чувствительной защиты, трансформатор тока нулевой последовательности, кнопку и элементы сопротивления, выполненные в виде конденсаторов.

В известном устройстве отсутствует контроль функциональных элементов. Имеют место ложные отключения, обусловленные переходными процессами в цепях конденсаторов.

Сущность изобретения состоит в том, что защитное устройство электробезопасности, содержащее магнитный пускатель, блок чувствительной защиты, трансформатор тока нулевой последовательности, кнопки и элементы сопротивления, дополняют блоком контроля, который выполняют определенным образом. При этом в элементы сопротивления включают резисторы и соответствующие цепи выполняют с возможностью подключения к нейтрали обмоток генератора через две клеммы корпусов генератора и электроинструмента. Использование в элементах сопротивления резисторов позволяет устранить переходные процессы, вызывающие ложные срабатывания защиты. Наличие двух клемм на корпусах генератора и электроинструмента позволяет контролировать целостность цепей, обеспечивающих электробезопасность, и при нарушении их целостности снимать напряжение с кабеля и электроинструмента. Блок контроля позволяет производить обязательную проверку защитного действия перед каждой подачей напряжения.

Технический результат изобретения характеризуется повышением уровня электробезопасности и увеличением производительности труда.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства защитного отключения.

На схеме показаны статорные обмотки 1 синхронного генератора передвижной электростанции, нейтраль (общая точка) 1.1 обмоток 1, соединенная с землей 2 и корпусом 3 генератора, две клеммы 4 на корпусе 3, кабель 5 с тремя фазными жилами с выводами 5.1 и четвертой зануляющей жилой, электроинструмент 7 с корпусом 7.1 и механической связью 7.2 с асинхронным двигателем 7.3 с выводами 6, две клеммы 8 на корпусе 7.1.

Устройство защитного отключения содержит магнитный пускатель 9 с катушкой 9.1, силовыми 9.2 и блокировочным замыкающим 9.3 контактами, кнопки 10 "Пуск" и 11 "Стоп", принадлежащие к электростанции, блок чувствительной защиты, состоящий из первого реле напряжения 12 с размыкающим контактом 12.1 и усилителя напряжения 13, трансформатор 14 тока нулевой последовательности, первый световой индикатор 15, первый 16, второй 17, третий 18, четвертый 19 элементы сопротивления, выполненные из резисторов, блок контроля (на схеме это блок 20), кнопку 29 "Стоп 2", принадлежащую к электроинструменту, и отдельный проводник 30. Блок контроля имеет разрядный резистор 20 (на схеме это резистор 31), первую 21 и вторую 22 цепи, второе реле напряжения 23 с размыкающим контактом 23.1, третье реле напряжения 24 с первым 24.1, вторым 24.2 замыкающими и размыкающим 24.3 контактами, пороговый элемент (стабилитрон) 25, ключевой элемент (динистор) 26, второй световой индикатор 27, кнопку 28 "Контроль" с замыкающим и размыкающим контактами. Цепи 21 и 22 состоят из последовательно соединенных первых диода 21.1, зарядного резистора 21.2, конденсатора 21.3 и вторых диода 22.1, зарядного резистора 22.2, конденсатора 22.3 соответственно.

Резисторы элементов 17 и 19 имеют одинаковое сопротивление, которое равно суммарному сопротивлению резисторов элементов 16 и 18. Напряжение стабилизации стабилитрона 25 и напряжение переключения динистора 26 превышают уставки напряжения включения реле 24 и 23. Постоянная времени цепи заряда конденсатора 22.3 меньше постоянной времени цепи заряда конденсатора 21.3.

Устройство защитного отключения работает в следующей последовательности.

Нажатием кнопки 10 напряжение обмоток 1 генератора подают на катушку 9.1 пускателя 9, он включается и замыкает контакты 9.2 и 9.3. Контакт 9.3 обеспечивает самоблокировку пускателя. Через контакты 9.2 напряжение обмоток 1 прикладывается к элементам 16-19 и поступает на выводы 6 двигателя 7.3, который вращает рабочий орган электроинструмента 7. По первичным обмоткам трансформатора 14 протекают токи электродвигателя 7.3 и элементов 16-19. Геометрическая сумма токов обмоток равна нулю, напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора 14 отсутствует, реле 12 выключено и контакт 12.1 замкнут.

Устройство обеспечивает защитное отключение при касании человеком токоведущих частей, снижении их изоляции, нарушении цепи фазных жил кабеля и целостности цепи зануления корпусов электростанции и электроинструмента. В случае нарушения этой цепи защитное отключение обеспечивается благодаря соединению защитных цепей через две клеммы 4 корпуса 3, две клеммы 8 корпуса 7.1 и наличию проводника 30. При возникновении таких аварийных режимов часть элементов 16-19 или шунтируется, или отключается. Это сопровождается нарушением симметрии токов первичных обмоток трансформатора 14, появлением на его вторичной обмотке напряжения. Это напряжение увеличивается усилителем 13. Увеличенное напряжение прикладывается к катушке реле 12, оно срабатывает и размыкает контакт 12.1. После этого снимается напряжение с катушки 9.1 пускателя 9, он отключается, размыкает контакты 9.2 и снимается напряжение с кабеля 5 и электроинструмента.

Оперативное снятие напряжения с кабеля 5 и электроинструмента производится с мест установки электростанции и электроинструмента нажатием кнопок 11 и 29 соответственно. При нажатии кнопки 11 снимается напряжение с катушки 9.1 пускателя 9 и он выключается. При нажатии кнопки 29 размыкается цепь элемента 19, нарушается симметрия токов в первичных обмотках трансформатора 14 и пускатель 9 отключается.

Проверяют защитное действие устройства в такой последовательности. Нажатием кнопки 10 включают пускатель 9. После этого загорается индикатор 15 и заряжаются конденсаторы 21.3 и 22.3. Их напряжение имеет показанную на схеме полярность. Напряжение конденсатора 22.3 растет быстрее напряжения конденсатора 21.3 и достигает напряжения стабилизации стабилитрона 25 раньше, чем напряжение конденсатора 21.3 достигнет напряжение переключения динистора 26. При напряжении конденсатора 22.3 большем напряжения стабилизации стабилитрона 25, загорается индикатор 27 и сигнализирует о том, что напряжение конденсатора 22.3 имеет величину, необходимую для включения реле 24.

После этого нажимают кнопку 28. Ее разомкнувшийся контакт прерывает цепь тока элемента сопротивления 16, нарушается симметрия токов первичных обмоток трансформатора 14, пускатель 9 отключается, прекращается заряд конденсаторов 21.3, 22.3 и потухает индикатор 15. Замкнувшийся контакт кнопки 28 подключает катушку реле 24 к конденсатору 22.3, который разряжается через цепи 24 и 25-27. Индикатор 27 продолжает излучать свет, включается реле 24 и меняет положение контактов 24.1-24.3. Замкнувшийся контакт 24.1 обеспечивает самоблокировку реле 24. Замкнувшийся контакт 24.2 создает цепь разряда конденсатора 21.3 через резистор 20.

При светящемся индикаторе 27 повторно нажимают кнопку 10. После этого включается пускатель 9, загорается индикатор 15, через диод 22.1 и резистор 22.2 прикладывается напряжение к конденсатору 22.3, индикатору 27, катушке реле 24 и оно остается во включенном состоянии.

Описанный контроль, имитируя аварийный режим, позволяет проверить исправность цепей устройства, обеспечивающих его защитное отключение. Если нажатием кнопки 10 включить пускатель 9 и не произвести такой контроль, то под действием напряжения конденсатора 21.3 переключается динистор 26, включается реле 23, размыкает контакт 23.1 и пускатель 9 выключается. Этим блокируется каждая подача напряжения на кабель 5 и электроинструмент без предварительной проверки защитного действия устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для защитного отключения переносного электроинструмента, который по трем фазным жилам кабеля подключен к трем статорным обмоткам синхронного генератора передвижной электростанции, нейтраль которых заземлена, соединена с корпусом генератора и через четвертую зануляющую жилу кабеля с корпусом электроинструмента, содержащее магнитный пускатель с силовыми контактами в цепи питания электроинструмента и катушкой, подключенной к обмоткам генератора через контакты кнопок "Пуск" и "Стоп"" и размыкающий контакт первого реле напряжения блока чувствительной защиты, соединенного через усилитель с вторичной обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности, первичные обмотки которого включены в цепь тока четырех элементов сопротивления, при этом первый элемент сопротивления одним выводом подключен к одной из статорных обмоток генератора, второй, третий и четвертый элементы сопротивления подключены одними выводами к трем статорным обмоткам генератора по трем фазным жилам кабеля, другими выводами к корпусу электроинструмента, а в цепь четвертого элемента сопротивления включен контакт кнопки "Стоп-2" электроинструмента, отличающееся тем, что оно снабжено блоком контроля и элементы сопротивления выполнены из резисторов, резисторы двух элементов сопротивления, подключенные к двум разным обмотках генератора, имеют одинаковое сопротивление, которое равно суммарному сопротивлению резисторов двух элементов сопротивления, соединенных с третьей обмоткой генератора, при этом блок контроля содержит первую и вторую цепи, выполненные из последовательно соединенных первых диода, зарядного резистора, конденсатора и вторых диода, зарядного резистора, конденсатора соответственно, разрядный резистор, пороговый и ключевой элементы, два световых индикатора, кнопку "Контроль" с размыкающим и замыкающим контактами, второе реле напряжения с размыкающим контактом, третье реле напряжения с размыкающим и двумя замыкающими контактами, причем первый конденсатор зашунтирован разрядным резистором через второй замыкающий контакт третьего реле и катушкой второго реле через ключевой элемент, параллельно второму конденсатору подключены последовательно соединенные второй световой индикатор и пороговый элемент через параллельно соединенные замыкающий контакт кнопки "Контроль" и первый замыкающий контакт третьего реле его катушка, соответствующая обкладка первого конденсатора соединена через размыкающий контакт третьего реле с обкладкой второго конденсатора, подключенной к одной из обмоток генератора, другая обмотка которого соединена с общим анодом первого и второго диодов, первый световой индикатор подключен через силовые контакты магнитного пускателя на напряжение обмоток генератора, а их нейтраль соединена через отдельный проводник и размыкающий контакт кнопки "Контроль" с другим выводом первого элемента сопротивления, размыкающий контакт второго реле напряжения включен последовательно с катушкой магнитного пускателя, при этом пороговый и ключевой элементы выполнены на основе стабилитрона и динистора соответственно.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью подключения других выводов второго, третьего и четвертого элементов сопротивления к нейтрали обмоток генератора через корпуса генератора и электроинструмента с использованием на каждом корпусе двух клемм.

РИСУНКИ

Рисунок 1