Устройство для защиты от утечки тока на землю в электрической сети

 

УСТР(СТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержаа(ее фильтр присоединения , выполиеннь в виде кондеясатоpiiB , первые выводы которых подключены к проводам сети, а вторые вьюоды объединены и связаны функционально с источником оперативного тока, на-. Г1 узочным резистором и выходкьм релейным элементом, отличающее с я тем, что, с целыо повышения надежности путем стабилизации срабатывания устройства в сети с тиристорйыми преобразователями, в него введены последовательно соединенные электроншлй ключ и интегратсф, выход ко- nojD unmeH к выходному релейному элементу, а источник оперативного тока выполнен в тде усилителя, блока гальва1тческой развязки и мультивибрат (Н|1а, при выход усилителя является первым выходф источника оперативного тока, который подключен к точке объедине1тя вторых выводов конде1«:ат фов фильтра присоединения, а вход усилителя через блок гальваничвск ( развязки подключен к выходу мультивибратора, являющемуся также вторьм выходом источника оперативного тока, подключенные к управляющему входу электронного ключа, nepBi вход которого подсоединен к первому выводу нагрузочного резистора и к земле , а второй вывод указанного резистора соединен с общим проводом, к которому подключены также второй вход электронного ключа, второй вход интегратора и вход источника оперативного тока, являющийся вторым входом усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (13) 4(50 Н 02 Н 3/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВЧЮРСНОММ СВИФТИЛЬСУВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3603735/24-07 (22) 09.06.83 (46) 23.04.85. Бюл. У 15 (72) В.Ф.Бырька, И.В.Петерс и Н.Ф.Томилин (7!) Карагандинский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 570946, кл. Н 02 Н 3/17, 1977 °

2.Авторское свидетельство СССР

В 276223, кл. Н 02 Н 3/!7, 1964.. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИ УЦ ОТ

УТЕЧКИ ТОКА НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ, содержащее фильтр присоединения, выполненяый в виде конденсаторбв, первые выводы которых подключены к проводам сети, а вторые выводы объединены и связаны функционально с источником оперативного тока, на-. грузочным резистором н выходяви релейным элементом, о т л н ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повыюения надежности путем стабилиэацни срабатывания устройства в сети с тиристорными преобраэователяек, в него введены последовательно соединенные электрояньй ключ и интегратор, выход которого подключен к выходному релейному элементу, а источник оперативного тока маолнен в виде усилителя, блока

r àëúsàìè÷åñïîl развязки и мультивибратора, при этом выход усилителя является первж выходам источника оперативного тока, который подключен к точке объедняения вторых выводов конденсаторов фильтра присоединения, а вход усилителя через блок гальванической развязки нодключея к выходу мультивнбратора, являющемуся также вторым выходом источника оперативного тока, яодключеянав(к управляющему входу электронного ключа, первый вход которого подсоединен к первому . выводу нагрузочяого резистора и к земле, а второй вывод указанного резистора соединен с общим проводом, к которому подключены также второй вход электронного ключа, второй вход интегратора и вход источника оперативного тока, являкщийся вторым входом усилителя.

1152061

Изобретение предназначено для защиты от утечек тока на землю в шахтных электрических сетях с тиристорными преобразователями.

Известно устройство для защиты от утечек тока на землю в шахтных электрических сетях, содержащее источник оперативного тока, резонансный фильтр, фильтр присоединения, выходной релейный элемент (1) . 10

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от утечек тока на землю, содержащее источник оперативного переменного тока с частотой 25 Гц, один конец которо- 1

ro заземлен, а к другому последова" тельно присоединены выпрямительный мост, нагруженный реле и омметрои, и резонансный фильтр типа LC, фильтр присоединения (2) .

Устройство осуществляет защиту от утечек тока на землю в цепях заряпных устройств шахтных аккумуляторных батарей и не позволяет осуществлять защиту от утечек тока на землю в 2$ шахтных электрических цепях с тиристорными преобразователями при различ" ных углах открывания тиристоров, так как при этом от возникающих помех порог срабатывания устройства при З0 заданном токе утечки изменяется случайным образом, снижается точность и надежность защиты от утечек тока на землю.

Цель изобретения — повышение на35 дежности путем стабилизации порога срабатывания устройства в сети с тиристорными преобразователями.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от 40 утечек тока на землю в электрической сети, содержащее фильтр присоединения, выполненный в виде конденсаторов, первые выводы которых подключены к, проводам сети, а вторые выводы объединены и связаны функционально с источником оперативного тока, нагрузочным резистором и выходным релейным элементом, введены последовательно соединенные электронный ключ и 50 интегратор, выход которого подключен к выходному релейному элементу, а источник оперативного тока выполнен в виде усилителя, блока гальванической развязки и мультивибратора, при 55 этом выход усилителя является первым выходом источника оперативного тока, который подключен к точке объединения вторых выводов конденсаторов фильтра присоединения, а вход усилителя через блок гальванической развязки подключен к выходу мультивибратора, являющемуся также вторым выходом источника оперативного тока, подключенным к управляющему входу электронного ключа, первый вход которого подсоединен к первому выводу нагрузочного резистора и к земле, а второй вывод указанного резистора соединен с общим проводом, к которому подключены также второй вход электронного ключа, второй вход интегратора и вход источника оперативного тока, являющийся вторым входом усилителя.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2диаграмма работы синхронного фильтра, Устройство содержит емкостной фильтр 1 присоединения, подключенный к сети переменного и постоянного тока, источник оперативного тока, выпол-. ненный в виде усилителя 2, управляе- . мого через блок 3 гальванической разведки на оптронах генератором 4 импульсов, частотой 25 Гц на симметричном мультивибраторе.

Нагрузочных резистор 5, на кото- ром выделяется сигнал, пропорциональный току утечки, подключается первым выводом к общему проводу, а вторым выводом — к земле и к входу электрон- ного ключа 6, выполненному в виде диодного моста и транзистора, а управляющий вход этого электронного ключа соединен также с выходом генератора импульсов.. Вьщод электронноГо ключа через интегратор 7 подсоединен к выходному релейному элементу 8 (контактному или безконтактному), который отключает выключатель сети.

Совместное включение электронного ключа 6 и интегратора 7 образует синхронный фильтр, который обладает узкой полосой пропускания в зоне управляющей частоты, что позволяет эффективно подавлять помехи, частоты которых равны или кратки промышленной частоте сети.

Устройство работает следующим образом.

При появлении утечки (снижении уровня изоляции на стороне переменного или постоянного тока) по цепи: источник тока, фильтр 1 присоединения, сопротивление изоляции любой

1152061 фазы переменного или постоянного тока, нагрузочный резистор 5, источник оперативного тока протекает ток.

На нагрузочном резисторе 5 появляется напряжение, которое проходит через электронный ключ 6 и подается на интегратор 7. В связи с тем, что ключ 6 и источник оперативного тока через оптроны 3 коммутируются синхронно, среднее значение напряжения 1О на интеграторе 7 оказывается положительным при совпадении частоты входного (от источника оперативного тока) и опорного (от генератора импульсов

4) сигналов. Это напряжение характеризует утечку тока на землю. Если оно больше заданного, то знак интегрирования меняется и на выходе интегратора 7 появляется сигнал, от которого срабатывает выходной релейный элемент и отключается выключатель сети.

Работа синхронного фильтра показана на фиг, 2, где U — импульсы управления электронного ключа 6. Этими импульсами ключ 6 открывается и подклю- 25 чает вход интегратора 7 к нагрузочному резистору 5.

U q, - падение напряжения на нагоузочном резисторе 5 от оперативного тока, пропорционального току утечки;

0 ц о — положительные полуволны оперативного тока на входе интегратора;

Бац„ — сигнал помехи с частотой, вдвое превышающей частоту оперативного тока;

U <,„ - входное напряжение интегратора 7 от сигнала помехи.

Импульсами U> ключ 6 открывается и подключает вход интегратора к нагру40 о зочному резистору 5. При совпадении фаз сигналов U „о и U „ на вход интегратора подаются только положительные полуволны U „ . Если на нагрузочном резисторе присутствует, например, сигнал помехи с частотой, вдвое превьппающей частоту оператчвного тока

U >„ и, на вход интегратора в каждьп момент открывания ключа поступает положительная и отрицательная полуволны напряжения U,q . Интегратор суммирует во времени вхопные сигналы, поэтому выходное напряжение от сигнала U возрастает, а выходное напряжение интегратора при подаче его на вход сигнала U< „ остается на прежнем уровне, так как положительные и отрицательные полуволны при сложении во времени вычтутся. Аналогичные процессы происходят в синхронном фильтре и при наличии на входе других частот и их комбинаций.

При работе тиристорного преобразователя на входе синхронного фильтра присутствуют сигналы помехи с частотой сети 50 Fq и кратных ей час-тот, амплитуда которых в большой степени зависит от режима работы тиристорного преобразователя, т.е. от угла открывания тиристоров. Эффективное подавление этих помех позволяет стабилизировать порог срабатывания устройства с целью обеспечения его независимости от угла открывания тиристоров.

Использование предлагаемого устройства для защиты от утечек тока в шахтных электрических цепях с тиристорными преобразователями (например для защиты от утечек тока в силовых цепях тиристорного электропривода механизма подачи очистных ком- . байнов) позволит надежно защитить людей от паражения электрическим током. В отличие от известных предлагаемое устройство стабилизирует порог срабатывания выходного релейного элемента при заданном токе утечки при различных углах открывания тиристоров, обладает помехозащищенностью и, следовательно, повышенной надежностью.

1152061

1152061

Составитель Н.Чутчев

-Редактор А.Коэориз ТехредМ.Гергель

Корректор В.Бутяга

Филиал ППП "Патент", r.уагород, ул.Проектная,4

Заказ 2337/42 Тирак 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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