Способ защиты человека от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000в

 

пц 5537 G7

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.02.74 (21) 1996756/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.04.77. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 26.07.77 (51) М. Кл.- Н 02Н 5/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. A. Валуев и A. И. Осиповский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В СЕТЯХ

С НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

Предлагаемый способ относится к технике защиты человека от поражения электрическим током и может быть использован в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и в быту. Способ может быть также использован для з", öèòû животных.

Изпесгные способы защиты человека от поражения электрическим током (1), основанные на отключении питающей сети при появлении тока замыкания на землю, обусловленного прикосновением человека к фазе электроустановки относительно земли, нечувствительны к симметричному снижению изоляции фаз сети, что может иметь место при соприкосновении человека со всеми фазами, и не обеспечивают защиты при соприкосновении человека с двумя незаземленными фазами.

Известен также способ защиты человека от поражения электрическим током (2), в котором отключение сети происходит при поступлении на исполнительные органы аварийного сигнала, вырабатываемого размещенным на теле человека датчиком на основе тока, протекающего через тело человека при его соприкосновении с токоведущими частями, Однако существующий способ не позволяет защищать человека от поражения электрическим током в том случае, если датчик размещен в области тела, не обтекаемой поражающим током. Это объясняется тем, что датчик выполнен в виде двух тороидальных катушек, надеваемых на руки человека выше локтя, а ток через тело человека может проходить различными путями, в зависимости от того, какой частью тела человек прикасается к объекту, находящемуся над напряжением.

По предлагаемому способу защиты человека от поражения током в сетях с напряжением до 1000 В с целью повышения эффективности, для формирования аварийного сигнала используют электромагнитные колебания, излучаемые телом человека, которые фиксируют антенной, служащей указанным датчиком.

15 Предлагаемый способ реализован в устройстве, блок-схема которого показана на фиг. 1; на фиг. 2 изображена принципиальная схема устройства, реализующего предложенный способ (на фиг. 2 изображена схема части

20 устройства, располагающейся на теле человека); на фиг. 3 — схема приемной части и исполнительного органа, расположенных у питающей сети.

На теле человека Ч устанавливают датчик

25 Д, соединенный с согласующим устройством

СУ, выход которого через радиолинию Рл подключен к исполнительным органам ИО, отключающим сеть С, питающую электроустановку Эу.

30 Устройство функционирует следующим оо553707

60 б5 разом. В момент соприкосновения человека с токоведущими частями электроустановки Эу тело человека становится излучателем колебаний с частотой питающей сети.

Эти колебания воспринимаются датчиком

Д, выполненным в виде электрода из фольгированного стеклотекстолита и играющего роль антенны. С датчика колебания поступают на согласующее устройство СУ, содержащее усилитель с высоким входным сопротивлением и пороговое устройство, на выходе которого возникает аварийный сигнал лишь в том случае, когда уровень сигнала с датчика

Д превышает заданный уровень, определяемый принятым критерием электробезопасности. При появлении аварийного сигнала запускается автогенератор передатчика радиолинии, выполненный на туннельном диоде. Высокочастотные колебания передатчика излучаются антенной в виде небольшого металлического штыря. Вся эта аппаратура питается от малогабаритного источника питания и вместе с датчиком размещается в небольшой коробке, прикрепленной поверх белья или одежды человека таким образом, чтобы не сковывать движения человека и не мешать ему в работе. Общие габариты и вес этой аппаратуры делаются достаточно малыми.

Переданный сигнал выделяется приемным устройством радиолинии, построенным по любой известной схеме. Принятый аварийный сигнал вызывает срабатывание исполнительных органов, отключающих сеть С. В тех случаях, когда защищаемый человек не находится в опасной ситуации, передатчик не излучает высокочастотные колебания и электроустановка Эу подключена к сети.

Электромагнитные колебания, излучаемые телом человека, воспринимаются датчиком 1, выполненным в виде электрода из фольгированного стеклотекстолита, площадь которого составляет 10 мм .

С электрода колебания поступают на согласующее устройство в виде усилителя, состоящего из полевого транзистора 2 и биполярных транзисторов 3, 4, 5. Полевой транзистор

2 необходим для обеспечения повышенного входного сопротивления усилителя. Сопротивление 6 предназначено для регулировки коэффициента усиления усилителя. Усиленный сигнал через конденсатор 7 поступает на выпрямительный мост 8. В диагональ выпрямительного моста включен автогенера тор на туннельном диоде 9. Для стабилизации напряжения питания автогенератора служит диод

10. Кварц 11 предназначен для стабилизации частоты автогенератора.

Автогенератор вырабатывает высокочастотные колебания лишь тогда, когда напряжение на выходе выпрямительного моста 8 смещает рабочую точку туннельного диода на подающий участок его рабочей характеристики.

Тем самым туннельный диод 9 одновременно выполняет роль порогового устройства. Передающая антенна выполнена в виде небольшо5

4 го металлического штыря, длиной менее 0 5 м, Устройство, изображенное на фиг. 2, имеет малые габариты и вес. В качестве источника питания используется аккумулятор. Входная цепь приемника (фиг. 3) связана с приемной антенной емкостью 12. Емкость 13 и индуктивность 14 образуют колебательный контур, выполняющий роль преселектора.

Далее принятый сигнал усиливается усилителем на транзисторах 15, 16, 17 и 18. Для обеспечения высокой избирательности используется кварц 19.

Усиленный сигнал с транзистора 18 подается на видеодетектор 20, выделяющий постоянную составляющую, и далее на исполнительный орган.

Исполнительный орган состоит из диоднорегенеративного компаратора, выполненного на транзисторах 21, 22 и диодах 23, 24, и отключающего устройства 25 на симисторах.

Нагрузкой компаратора является трансформатор 26. Порог компаратора выставляется при помощи сопротивлений 27 и 28. При отсутствии аварийного сигнала напряжение на выходе видеодетектора близко к нулю, и компаратор постоянно вырабатывает релаксационные колебания с частотой 1000 Гц, Управляющие напряжения, выделяемые на вторичных обмотках трансформатора 26, поддерживают отключающее устройство 25 на симисторах в открытом состоянии. При появлении на выходе видеодетектора напряжения, величина которого выше порогового уровня компаратора, происходит срыв его колебаний, управляющие напряжения на вторичных обмотках трансформатора 26 становятся равными нулю и отключающее устройство 25 размыкает сеть. В связи с тем, что силовой трансформатор 29 запитывается от одной из фаз сети, при срабатывании отключающего устройства 25 он обесточивается, осущсствляя тем самым автоблокировку схемы. После того, как аварийная ситуация будет исключена однократным нажатием кнопки 30, шунтирующей один симистор, приемная часть устройства приводится в рабочее положение, компаратор начинает вырабатывать релаксационные колебания, и отключающее устройство 25 вновь подключает сеть.

Область применения предлагаемого способа в сетях с напряжением до 1000 В определяется из допустимого значения тока и времени его прохождения через тело человека.

Время прохождения тока через тело человека определяется временем отключения питающей сети, 4,„,, которое складывается из времени обнаружения и выработки аварийного сигнала t, и времени срабатывания исполнительных органов 4, отключающих сеть. В описанном устройстве время отключения составляет 0,03 с, при этом предельный ток I через тело человека равен 1000 мА, Известно, что наименьшее сопротивление тела человека равно 1 кОм, следовательно, 553707 наибольшее напряжение питающей сети составляет 04,=1ьЯ,= 1,0 1000= 1000 В.

Таким образом, область возможного применения предлагаемого изобретения простирается вплоть до напряжения питающей сети, равного 1000 В.

Предложенный способ обеспечивает эффективную защиту человека от поражения электрическим током независимо от вида опасной ситуации — числа фаз сети, с которыми произошло соприкосновение, режима нейтрали, вида соприкосновения с фазами сети.

Формула изобретения

Способ защиты человека от поражения электрическим током в сетях с напряжением до 1000 В путем отключения сети при поступлении на исполнительные органы аварийного сигнала, вырабатываемого размещенным на теле человека датчиком на основе тока, протекающего через тело человека при его соприкосновении с токоведущими частями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, для формирования аварийного сигнала используют электромагнитные колебания, излучаемые телом челове10 ка, которые фиксируют антенной, служащей указанным датчиком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шипунов Н. В. «Защитное отключение», 15 «Энергия», 1968, стр. 78 — 79:

2. Патент США № 3784842, кл. Н 02Н 3/16, 1974 (прототип).

553707

Составитель Н. Васькова

Техред И. Карандашова

Корректор 3. Тарасова

Редактор В. Фельдман

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1948/3 Изд. ¹ 26 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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