Способ для автоматизированного предупреждения пожара от искрения в электрических сетях или электроустановках и устройство для его реализации


 


Владельцы патента RU 2528137:

Общество с ограниченной отетственностью "ЭКОЛАЙТ" (RU)

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам предупреждения пожаров, возникающих при неисправностях в электрических сетях или электроустановках в помещениях, сооружениях, зданиях, самолетах, судах, железнодорожном транспорте и др. объектах. Технический результат - повышение пожарной безопасности. Достигается тем, что в измеренном суммарном токе, протекающем по защищаемой цепи, подавляют НЧ-компоненты (<103 кГц). Величину полученного сигнала без накопления сравнивают с заданным значением и при каждом превышении этого значения формируется импульс фиксированной длительности несколько менее полупериода питающей сети. Этот импульс поступает в блок накопления с постоянной времени заряда 0,1…0,3 с и разряда около 0,4…0,6 с. С выхода блока накопления сигнал подается на вход дополнительного блока сравнения, где сравнивается с заданным значением второго уровня. При его превышении происходит скачок напряжения на выходе блока сравнения, инициирующий запуск блока формирования команды, формирующего импульс, поступающий на исполнительный орган, производящий отключение защищаемой цепи от питающей сети и (или) выдающий сигнал предупреждения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области пожарной безопасности и электроэнергетики, а именно к способам и устройствам предупреждения пожаров, возникающих при неисправностях в электрических сетях или электроустановках в помещениях, сооружениях, зданиях, самолетах, судах, железнодорожном транспорте и др. объектах.

Эксплуатация жилых, бытовых, производственных и др. объектов нередко сопровождается пожарами, возникающими из-за неисправностей в электропроводке или других элементов электрической сети и электроустановок. В результате наносится большой материальный и моральный ущерб, нередко сопровождающийся гибелью и (или) увечьем людей.

Большую долю из них (до 80%) занимают пожары, возникающие из-за отсутствия способов обнаружения неисправностей типа искрение, вызванных некачественным монтажом элементов электрических сетей и электроустановок, нарушениями требований их эксплуатации и другими причинами.

Природа искрения объясняется образованием ионизированного переходного сопротивления в местах недостаточно плотного соприкосновения подвижных и неподвижных контактов коммутирующих элементов (реле, выключателях, разъединителях и др.), а также в местах некачественного соединения проводов, шин, фидеров (соединительных коробках, штекерных и др. соединениях) и подключения в электросеть различных элементов (электрических ламп, плавких вставок и т.д.). Динамика изменения переходного сопротивления предопределяет процесс периодического проявления цикла «возникновение-гашение» искры (электрической дуги), сопровождающийся выделением тепловой энергии.

Известно техническое решение [1], в соответствии с которым на вводе электрической сети или электроустановки измеряют суммарный электрический ток. Из измеренного суммарного тока путем фильтрации первой гармоники или всего низкочастотного спектра выделяют сигнал второй и/или более высоких гармоник, определяемый переходным сопротивлением Rперех. Сформированный сигнал усиливают, выпрямляют и накапливают в течение установленного времени. В процессе накопления сравнивают величину суммарного сигнала с заданным значением или с заданными значениями первого или более высоких уровней сравнения. Каждый уровень сравнения выбирается для соответствующей степени пожарной опасности электрической сети или электроустановки (ЭУ). В зависимости от величины накопленного сигнала, соответствующего достигнутому уровню сравнения, формируют сигнал или сигналы предупреждения о возникновении пожароопасной ситуации и/или формируют команду на отключение электрической сети или электроустановке (ЭУ).

Существенным недостатком данного технического решения является обоснованность алгоритма его работы только при активном характере импеданса ЭУ в защищаемой цепи (нагревательные приборы, лампы накаливания, линейные источники вторичного питания и т.д.). При исправном состоянии электрической сети (электроустановки) сигнал, частота которого равна частоте питающей сети, практически полностью отфильтровывается и на входе блока усиления независимо от величины тока нагрузки при отсутствии неисправности величина сигнала всегда близка к нулю. Поэтому после блоков выпрямления и накопления будет иметь место постоянная составляющая, величина которой определяется погрешностью настройки фильтра, нелинейными искажениями измеряемого тока нагрузки и допустимыми значениями переходных сопротивлений в каждом из контактов коммутационной аппаратуры и монтажных соединений и воспринимается блоком сравнения как логический нуль [1].

Однако в настоящее время в объектах жилого, административного и производственного назначения большая часть ЭУ имеет импульсные источники питания - ИИП (компьютеры, телевизоры, офисная техника и т.д.), спектр импульсного тока потребления которых имеет в своем составе интенсивные гармонические составляющие в диапазоне как минимум десятков килогерц. Поэтому, во-первых, средневыпрямленное значение высокочастотных составляющих сигнала датчика тока, используемое в прототипе как критерий исправности цепи, будет отлично от нуля, во-вторых, его постоянство будет нарушаться при подключении или отключении каждой импульсной нагрузки (включение телевизора, компьютера, их переход в спящий режим), воспринимаясь системой как искрение. С другой стороны, интенсивное искрение в цепи даже нагревательной (активной по импедансу) ЭУ достаточно большой мощности, например 1 кВт, может достаточно долгое время носить характер практически периодического процесса с основной частотой 100 или 50 Гц, поддерживая постоянство средневыпрямленного значения высокочастотных составляющих сигнала при интенсивном нагревании контакта и разлетании искр, не обнаруживаемых системой. Возможно поэтому пока еще не создан ни один прибор, который вместо сигнализации на своем выходе производил бы при искрении реальное автоматическое отключение защищаемой цепи, без чего невозможно широкое и универсальное применение такого устройства.

Задачей данного изобретения является предупреждение пожаров, возникающих в помещениях, сооружениях, зданиях. Техническим результатом является повышение пожарной безопасности.

Для достижения технического результата в заявляемом изобретении, сигнал датчика, представляющего собой трансформатор тока, потребляемого защищаемой цепью, проходит блок выделения ВЧ-спектра, подавляющий спектральные компоненты с частотой ниже нескольких сотен килогерц. Это позволяет дискриминировать по амплитуде сигналы токов импульсных источников питания (ИИП), ограниченные по частоте вследствие относительно плавной (экспоненциальной) вольтамперной характеристики (ВАХ) диодов моста ИИП, через которые начинает заряжаться его конденсатор, в то время как спектр искрового разряда значительно шире. Далее сигнал, превосходящий 1-й заданный уровень, формирует импульс напряжения прямоугольной формы с фиксированной длительностью, несколько менее полупериода питающей сети, например 8 мс, для сети с напряжением частотой 50 Гц. Эта длительность исключает влияние на проходящий процесс возможного «дребезга» в контактах выключателей, если это превышение сигнала вызвано искровым разрядом в силовых контактах включаемой или выключаемой в данный момент ЭУ.

Данный импульс поступает в накопитель, в простейшем варианте представляющий собой однозвенную интегрирующую RC-цепь с постоянными времени заряда 0,1…0,3 с и разряда - около 0,4…0,6 с. При этом уровень напряжения в накопителе сравнивается со 2-м заданным уровнем, который в сочетании с постоянными времени заряда/разряда накопителя подбирается так, чтобы уровень напряжения в накопителе сравнялся и превзошел его при поступлении в накопитель некоторого количества импульсов (4-5) с интервалом полупериода питающей сети или несколько большего количества импульсов с интервалом периода сети. Если инициация импульса вызвана произошедшим переключением ЭУ, интегратор затем разряжается до исходного состояния, а переключение 4-5 ЭУ из защищаемой цепи за промежуток времени 50-100 мс очень маловероятно. Если же в цепи происходит достаточно интенсивное искрение, то энергетика процесса приводит к циклу "возникновение-гашение искры", основной период следования импульсов которого в силу периодичности напряжения питания будет равен полупериоду или, в других случаях, периоду частоты питания сети. В этом случае импульсы следуют непрерывно и напряжение в накопителе превышает 2-й заданный уровень. Это превышение инициирует формирование импульса фиксированной длительности, поступающего на исполнительный орган, производящий отключение защищаемой цепи от питающей сети.

Вместо отключения сети заключительный импульс может выполнять также и (или) функцию сигнализации в ограниченном классе объектов защиты, чье отключение, например, требует санкции оператора.

Блок-схема устройства для реализации способа и его размещение на объекте защиты представлены на Фиг.1. Устройство обозначено на Фиг.1 как УЗИ (устройство защиты от искрения).

Устройство работает следующим образом. Сигнал датчика проходит блок формирования ВЧ-спектра и поступает на вход блока сравнения 1, где сравнивается с постоянным напряжением первого заданного уровня. При превышении сигналом этого уровня на выходе блока сравнения 1 происходит скачок напряжения, инициирующий запуск блока формирования команды 1 (ждущего мультивибратора), формирующего импульс длительностью 5…9 мс (для сети переменного напряжения с частотой 50 Гц). Этот импульс поступает в блок накопления с постоянной времени заряда 0,1…0,3 с и разряда - около 0,4…0,6 с. С выхода блока накопления сигнал подается на вход блока сравнения 2, где сравнивается с постоянным напряжением второго заданного уровня. При его превышении происходит скачок напряжения на выходе блока сравнения 2, инициирующий запуск блока формирования команды 2, формирующего импульс фиксированной длительности порядка 0,5…1 с, поступающий на исполнительный орган, производящий отключение защищаемой цепи от питающей сети.

Устройство может быть выполнено на серийной аналоговой элементной базе, в основе которой лежат известные микросхемы сдвоенного компаратора и сдвоенного одновибратора, и поэтому обладает малой массой и габаритами, пониженным энергопотреблением и относительной дешевизной. Устройства могут быть разработаны и изготовлены в одном исполнении с известными автоматами защиты, что расширит их функциональные возможности и существенным образом повысит их эффективность.

Источники информации

1. Патент на изобретение RU 2159468.

1. Способ для автоматизированного предупреждения пожара от искрения в электрических сетях или электроустановках, в которых измеряют суммарный электрический ток, проходящий из электрической сети в защищаемую цепь, отличающийся тем, что путем фильтрации измеренного суммарного тока защищаемой цепи подавляют низкочастотные компоненты спектра до частоты в несколько сотен килогерц, величину полученного сигнала без накопления сравнивают с заданным значением и при каждом превышении этого значения формируют импульс фиксированной длительности несколько менее полупериода питающей сети, который подвергают интегрированию в накопителе, сравнивают с порогом, достигаемым при поступлении в накопитель нескольких импульсов подряд или с минимальным интервалом, при достижении уровня сигнала в накопителе данного порога формируют сигнал, отключающий защищаемую цепь электроустановок от питающей сети и (или) выдающий сигнал предупреждения, при темпе поступления импульсов меньше заданного накопитель разряжается.

2. Устройство для автоматизированного предупреждения пожара в электрической сети или электроустановке, состоящее из блока измерения суммарного электрического тока, проходящего из электрической сети в защищаемую цепь, блока формирования ВЧ-спектра путем фильтрации измеренного суммарного тока защищаемой цепи и подавления низкочастотных компонентов спектра до частоты в несколько сотен килогерц, блока интегрирования в накопителе, сравнения с порогом, достигаемым при поступлении в накопитель нескольких импульсов подряд или с минимальным интервалом, блока сравнения с заданным значением и при каждом превышении этого значения формирования импульса фиксированной длительности несколько менее полупериода питающей сети, блока формирования команды при достижении уровнем сигнала в накопителе данного порога, формирования сигнала, отключающего защищаемую цепь электроустановок от питающей сети и выдающего сигнал предупреждения, и исполнительного органа, отличающееся тем, что выход сигнала из блока формирования ВЧ-спектра соединен с входом в дополнительно установленный блок сравнения, выход из которого соединен со входом дополнительного блока формирования команды, а выход из блока формирования команды соединен с входом блока накопления.



 

Похожие патенты:

Использование: в ракетно-космической, противопожарной технике. Технический результат заключается в повышении надежности за счет гальванической развязки цепей контроля и управления, что увеличивает уровень безопасности, возможности подрывать пиропатроны поодиночке.

Изобретение относится к области пожарной безопасности и электроэнергетики, а именно к способам и устройствам предупреждения пожаров, возникающих при неисправностях электрических сетей или электроустановок в помещениях, сооружениях, зданиях, самолетах, судах, железнодорожном транспорте и др.

Изобретение относится к устройствам аварийной пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и предназначено для использования в системах распределенного контроля протяженных пожароопасных объектов.

Изобретение относится к устройству (1, 11) аварийной сигнализации для обнаружения оставленной без использования включенной конфорки газовой или электрической кухонной плиты или чрезмерного загрязнения фильтра-жироуловителя вытяжки.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного предельного значения, а также для выявления увеличения скорости роста температуры, даже когда начальная температура значительно ниже нормальной температуры использования.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного предельного значения.

Изобретение относится к пожарным извещателям, применяемым для обнаружения ИК- либо УФ-излучения. Технический результат заключается в упрощении конструкции извещателя и обеспечении контроля загрязнения его оптического окна. Пожарный извещатель состоит из корпуса, в котором установлены датчики (8.1, 8.2), источник (9.1, 9.2) излучения и оптическое окно (7), причем над оптическим окном (7) установлены защитная сетка или защитное кольцо (2.1, 2.2) отражателя, которые в состоянии защитить оптическое окно (7) от механических воздействий, в достаточной степени пропускают УФ- и ИК-излучение (16), а со своей внутренней стороны отражают внутрь корпуса УФ- и ИК-излучение. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройству для эвакуации из разного рода объектов, в которых находятся люди. Технический результат заключается в том, что разработано надежное устройство для эвакуации. Объект, например здание, подразделяется на различные сегменты (1, 2). Каждый сегмент (1, 2) объекта имеет несколько вычислительных устройств (13), которые в каждом случае осуществляют управление отдельными указателями (3, 4, 5) пути эвакуации и/или группой указателей (3, 4, 5) пути эвакуации сегмента (1, 2) объекта. В вычислительных устройствах (13) каждого сегмента (1, 2) объекта заложен план сегмента (1, 2) объекта и алгоритм управления для наиболее безопасного пути эвакуации из сегмента (1, 2) объекта. Кроме того, объектом изобретения является указатель пути эвакуации, который может применяться для такого устройства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к пожарной технике, конкретно к устройствам пожарной сигнализации для бортовых систем автоматизированного пожаротушения транспортных средств. Устройство содержит не менее одной адресной линии сигнализации о пожаре, соединенной через устройство контроля линии сигнализации, блок оптоэлектронных ключей гальванической развязки и линию связи с микроконтроллером. Каждая линия сигнализации выполнена в виде контролируемого шлейфа аналоговых датчиков пожара с добавочными резисторами и оконечным диодом. Устройство контроля линии сигнализации выполнено по схеме зеркала тока с возможностью выработки сигналов «внимание», «короткое замыкание», «пожар», «обрыв». Выходы устройств контроля линий сигнализации через соответствующий оптоэлектронный ключ и его оптическую линию связи соединены с соответствующим входным портом микроконтроллера. Микроконтроллер выполнен в виде адаптивного цифрового обнаружителя пожара и снабжен цифровым адаптером для соединения с датчиками технологических параметров бортовой аппаратуры транспортного средства, с дисплеем, устройством звуковой сигнализации и часами реального времени, а также встроенной и/или съемной флэш-памятью с программой управления порогами адаптивного цифрового обнаружения пожара. Технический результат - повышение надежности распознавания сигналов пожара. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и предназначено для использования в системах распределенного контроля протяженных пожароопасных объектов. Технический результат - упрощение размещения сигнализатора на контролируемом объекте и повышение надежности сигнализации. Сигнализатор возгорания содержит чувствительный элемент, первый электроакустический преобразователь, генератор электрических колебаний, второй электроакустический преобразователь, усилитель, амплитудный детектор, интегратор, пороговое устройство, узел индикации наличия возгорания и акустический резонатор. Чувствительный элемент представляет собой протяженный термостойкий акустический волновод, соединенный входом с выходом первого электроакустического преобразователя. Вход первого электроакустического преобразователя подключен к выходу генератора электрических колебаний. Второй электроакустический преобразователь подключен выходом к входу усилителя. Выход усилителя соединен через последовательно включенные амплитудный детектор, интегратор и пороговое устройство с входом узла индикации наличия возгорания. Вход акустического резонатора сопряжен с чувствительным элементом посредством механической связи на участке, расположенном между выходом первого электроакустического преобразователя и рабочей зоной чувствительного элемента. Выход акустического резонатора сопряжен посредством акустической связи с входом второго электроакустического преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам аварийной пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и предназначено для использования в системах контроля протяженных пожароопасных объектов. Технический результат - упрощение конструкции устройства аварийной пожарной сигнализации. Устройство содержит термочувствительный элемент, состоящий из закрытой акустически проводящей термостойкой трубки, заполненной легкоплавким материалом (сплавом), пьезопреобразователь, усилитель, формирователь электрических импульсов, блок коммутации, блок обработки и управления, сигнальное средство. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам предупреждения пожаров, возникающих при неисправностях в электрических сетях и электроустановках. Технический результат - повышение помехоустойчивости к воздействиям от цепей, смежных к защищаемым цепям устройства. В устройство вводят второй датчик сигнала, расположенный со стороны питающей сети, конденсатор расположен между точкой стыка датчиков и проводом нейтрали питания, блок сравнения импульсов датчиков, определяющий локализацию источника сигнала и генерирующий импульс инициации блокировки с полярностью, определяемой данной локализацией. Блок формирования импульса блокировки, прерывающего при локализации сигнала из внешней сети формирование накопительного импульса и блокирующего возможность его формирования на время, достаточное для затухания входного импульса, и блок запрета импульса блокировки, где запрет инициируется накопительным импульсом и осуществляется с задержкой, длительность которой меньше длительности импульса инициации блокировки сигнала, но больше времени его нарастания. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тепловым устройствам для контроля температуры деталей и узлов машин, защиты от температурных перегрузок электротехнических объектов. Техническим результатом является повышение надежности, быстродействия срабатывания, повышение удобства эксплуатации и расширение области применения. Термочувствительный датчик содержит корпус с установленной в нем с одной стороны диэлектрической втулкой, а с другой стороны жестко укрепленной на нем металлической камерой с термочувствительным элементом, подпружиненный основной пружиной шток, взаимодействующий с термочувствительным элементом, и переключающий механизм, состоящий из неподвижных контактов и подвижного контакта, связанного с подпружиненным штоком. Корпус и втулка имеют продольные направляющие отверстия, на стороне крепления металлической камеры корпус имеет торцевой выступ с отверстием. Шток основанием оперт на указанный торцевой выступ, который охватывает основная пружина. Основная пружина размещена частично в выемке, выполненной на основании штока и частично - в углублении в теле корпуса. Неподвижные контакты выполнены в виде закрепленных в диэлектрической втулке двух проводников с токопроводными контактными площадками на концах с зазором между ними. В указанном отверстии втулки размещен подвижный подпружиненный дополнительной пружиной контакт, который связан со штоком через передаточный стержень. Передаточный стержень установлен с возможностью свободного прохода через отверстия корпуса и торцевого выступа и одним концом упирающийся в основание штока, а другим концом с надетым изоляционным наконечником помещенный между контактными площадками неподвижных контактов с упором в подвижный контакт. Корпус, металлическая камера, передаточный стержень и шток выполнены из жаропрочного сплава. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх