Устройство для автоматического контроля потенциала корпуса электроустановки относительно земли

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты от появления опасного потенциала на корпусе электроустановки. Цель изобретения - повышение точностив работе устройства. Сигнал с емкостного датчика 5 потеHUHала,получаемый на ВЫХОДЕ усилителя 20, а зависимости от расстояния между датчиком 5 и землей, корректируется при помощи коммутатора 15 и блока умножения 16. Если указанное расстояние, соответствует заданному , то сигнал с усилителя 20 поступает на компаратор 17 без корректировки . Если же р.асстояние изменилось (из-за неровностей грунта), то сигнал с усилителя 20 перемножается с выходным сигналом с нелинейных элементов 11 или 13, после чего поступает на компаратор 17, При превышении этим сигналом уставки срабатывания компаратора последний срабатывает и подает команду на исполнительный орган 18, который отключает электроустановку от сети. 1 ил. с СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15g 4 Н 02 Н 3/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4278037/24-07 (22) 22.05.87 (46) 23.03.89. Вкл.М - 11 (71) Краматорский индустриальный институт (72) А,И.Панкратов и M.È,Êoíèêà (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N"- 855823, кл. Н 02 Н 3/14, 1974.

Авторское свидетельство СССР

11 - 954498, кл. Н 02 Н 5/10, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ ПОТЕНЦИАЛА КОРПУСА ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ (57) Изобретение относится к электро— технике и предназначено для защиты от появления опасного потенциала на корпусе электроустановки. Цель изобретения — повышение точности в работе

„.SU„» 1467650 А1 устройства, Сигнал с емкостного датчика 5 потенциала, получаемый на выходе усилителя 20, а зависимости от расстояния между датчиком 5 и землей, корректируется при помощи коммутатора 15 и блока умножения 16, Если указанное расстояние. соответствует заданному, то сигнал с усилителя 20 поступает на компаратор 17 без корректировки. Если же расстояние изменилось (из-за неровностей грунта), то сигнал с усилителя 20 перемножается с выходным сигналом с нелинейных элементов 11 или 13, после чего поступает на компаратор 17. При превышении этим сигналом уставки срабатывания компаратора последний срабатывает и подает команду на исполнительный орган 18, который отключает электроустановку от сети. 1 ил.

1467650

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам электробезопасности, реагирующим на паяв— ление опасного потенциала на корпусе электроустановки.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

На чертеже представлена электрическая функциональная схема устройства, Генератор 1 стабильного напряжения подключен одним выходом через датчик 2 тока к корпусу 3 электроустановки, другим выходом через разде- 15 лительный конденсатор 4 — к емкостному датчику 5 потенциала, третьим выходом — к первому входу блока 6 выделения реактивного тока, второй вход которого через фильтр 7 высоких 20 частот соединен с третьим зажимом датчика 2 тока. Первый вход сумматора 8 подключен к выходу задатчика 9 напряжения, второй вход — к выходу блока б вьделения реактивно о тока, 25 а выход подключен через анод-катод диода 10 к входу нелинейного элемента 11, через катод-анод диода 12 к выходу нелинейного элемента 13 и чеI рез нуль-орган 14 к первому входу 30 коммутатора 15, Первый .вход блока 16 умножения соединен с выходом, нелиней« ных элементов 11 и 1.3, а второй вход — первым выходом коммутатора 15.

К выходу блока 16 умножения подключен второй выход коммутатора 15, а также через комнаратор 17 исполнительный орган 18. Один вход фильтра 19 низких частот соединен с емкостным датчиком

5 потенциала, другой вход — с корпусом 40

3 электроустановки, а выход через усилитель 20 подключен к второму входу коммутатора 15, Устройство работает следующим образом. 45

При появлении потенциала ц„на корпусе 3, который для упрощения представлен точечным заземлением электро- установки, разность потенциалов на границе сре воздух — земля в

ЛМ месте устан . и датчика 5 потенциала, где потенц ал земли не равен нулю и неизменной емкости с датчика 5 потенциала определится i 55 ьц=ц — ц, = (— — —,аг = — — ——

)

2ligr, где r. Радиус условного круга, площадь Ko гopoI ранна опор ной площади корпуса 3 электроустановки; расстояние от центра условного круга до места установки датчика 5 потенциала;

Ц,. — потенциал точки земли в месте установки датчика 5 относительно точки нулевого потенциала

I — ток, стекающий в землю с корпуса 3 электроустановки; удельная проводимость земли.

Io

I I

Ц - — —,-ar = — ——

2 ii г 2 <(I p

Поделив Ьщ на ф„, получим: го

r, Отсюда значение потенциала, на корпусе

3 электроустановки

Для жестко закрепленного датчика 5 потенциала при неизменной конструкции корпуса 3 электроустановки К

= const, Низкочастотная составляющая Ьс ) возникающая при замыкании на корпусе

3 электроустановки, выделяется датчиком 5 потенциала, низкочастотным фильтром 19 и подается на вход усилителя 20, в котором происходит умножение с на коэффициент К,, определенный конструктивными параметрами электроустановки.

Если для мощных передвижных электроустановок (экскаваторов, буровых станов, трансформаторных подстанций и др.) площадь опорной поверхности меняется незначительно, так как вес электроустановок достигает несколь— ких десятков или сотен тонн, то вследствие неровностей грунта, наклонов корпусов электроустановок расстояние h между датчиком 5 потенциала и землей может меняться значительно.

Изменение расстояния h приводит к изменению емкости датчика 5 потенциала и, как следствие, к изменению напряжения на его выходе. При этом . напряжение с выхода датчика 5 потенциала изменяется в зависимости от емкости датчика 5 потенциала, 1467650 если h=h,-, I ! И!

1 +

Цо

1 если h если h h о

)!1П!

1-о

1О

К

1з

Д1

1-о.3 г

Величина реактивного тока (фиг. 1), протекающего по контуру пер-вый выход генератора 1 стабильного напряжения повышенной частоты — выходные зажимы датчика 2 тока — корпус 3 элекгроустановки — земля датчик 5 потенциала — разделительный конденсатор 4 — второй выход генератора 1 стабильного напряжения, пропорциональна емкости С датчика 5 потенциала относительно земли:

К, С, где Р— коэффициент пропорциональ1 ности.

Сигнал с выхода датчика 2 тока выделяется фильтром 7 высоких частот блоком 6 выделения реактивного тока и подается на второй вход сумматора 8. В сумматоре 8 сигнал

1; пропорциональный реактивному тор 1 ку хр, сравнивается с опорным сигналом 1:,, формируемым задатчиком 9 напряжения. При появлении на выходе сумматора 8 сигнала "0", когда h =

= h,, нуль-орган 14 воздействует на коммутатор 15, который соединяет выход усилителя 20 с входом коммутатора 17.

При h c h на выходе сумматора 8 появляется сигнал П > О, который поступает на первый вход блока 16 умножения через диод 10 и нелинейный элемент !1, передаточный коэффициент которого

К

l!iUl

1 +

U компенсирует возникающее в этом случае усиление сигнала U а значит и

ЬЯ.

При h > h, на выходе сумматора 8 появляется сигнал Ы . - О, который поступает на первый вход блока 16 умножения через диод 12 и нелинейный элемент 13, передаточный коэффициент которого компенсирует ослабление сигнала 6 р.

Таким образом, величина ср„= К, 1 Ьс, получаемая на выходе усилителя

20, умножается на коэффициент К значения которого определяются из соотношений:

Условия h > h u h < h, определяется по заказу выходного сигнала сумматора 8 при настройке устройства изменением величины 1, на выходе задатчика 9 напряжения.

Полученный в итоге сигнал ср К сравнивается с уставкой ц, в компараторе 17. При (р,„ w Ц сигйгл с выхода компаратора 17 подается на вход ис20 полнительного органа 18, который отключает электроустановку с поврежденной изоляцией от силовой сети, Емкостный датчик 5 представляет собой антенну в виде пластины, жест25 ко закрепленной на корпусе 3 электроустановки (на изоляторах), Разделительный конденсатор 4 целесообразно применять воздушный для исключения шунтирующего действия, 30 причем его емкость должна быть меньше емкости датчика 5 потенциала, В качестве генератора 1 можно применять стандартный, стабильной повышенной частоты, выполненный на базе RC-генератора с кварцевым стабилизатором частоты и стабилизатором напряжения на выходе, Датчик 2 выполняется на базе высокочастотного трансформатора тока, Фильтр 7 выполняется пассивным

40 Т-образным типа Ю.С с соответствующей частотой среза, Фильтр 19 — активный ° Блок 6 выделения реактивного тока выполняется на базе дифференцирующих RC-элементов с электронными

Задатчик 9 напряжения представля-. ет собой генератор с регулируемым выходным напряжением. Нелинейные элементы 11 и 13 могут быть набраны

50 из стандартных кусочно-линейных ап- проксиматоров. Коммутатор 15 представ ляет собой поляризованное реле. Нульорган 14 и компаратор 17 выполняются на базе операционного усилителя типа

К140УД8А. Блок 16 умножения может быть выполнен в виде перемножителя сигналов, по строенного на инте гр альной ! микросхеме К140YAI . Исполнительный орган 18 представляет собой усилитель

1467650 связанный с выключателем силовой сети.

Эффект от внедрения предлагаемого устройства в сравнении с известным состоит ь том, что повышается электробезопасность эксплуатации . передвижных электроустановок, при этом исключаются случаи электротравматизма, связанные с пробоем изоляции на корпусе электроустановок, у кбторых оборвана связь с зазеипителем или величина сопротивления заземления превышает безопасный уровень, го

Формула изобретения а второго нелинейного элемента

К

Я

40 где 6U — сигнал на выходе сумматора;

0 — сигнал на выходе задатчика напряжения, Составитель Л,Васькова

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Редактор В.Петраш

Заказ 1205/50 Тираж 605 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

Устройство для автоматического контроля потенциала корпуса электро установки относительно земли, содержащее последовательно соединенные

" генератор стабильного напряжения и датчик тока с клеммой для подключения к корпусу электроустановки, дат- 25 . чик потенциала, фильтр низких частот, вход которого включен между датчиком потенциала и клеммой для подключения к корпусу электроустановки, сумматор, первый вход которого соединен с выходом задатчика напряжения, компаратор, выход которого соединен с входом исполнительного органа, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повы— шения точности работы устройства, оно снабжено фильтром высоких частот, блоком выделения реактивного тока, разделительным конденсатором, первым и вторым диодом, первым и вторым нелинейным элементом, нуль-органом, усилителем, коммутатором и блоком уьжожения, первый вход которого соединен с выходами первого и второго нелинейных элементов, второй вход — с первым выходом коммутатора, а выход блока умножения подключен к входу компаратора, соединенному с вторым выходом коммутатора, причем второй вход сумматора подключен к выходу блока выделения реактивного тока, а выход сумматора через первый диод, включенный в прямом направлении, соединен с,входом первого нелинейного элемента, а через второй диод, вклю.ченный в обратном направлении, — с входом второго нелинейного элемента, через нуль-орган — с управляюшим входом коммутатора, вход которого через- усилитель подключен к выходу фильтра низких частот, а датчик потенциала выполнен емкостным, при этом второй вывод генератора стабильного напряжения через разделительный конденсатор соединен с датчиком потенциала, выход датчика тока соединен с .входом фильтра высокой частоты, выход которого подключен к второму входу сумматора через блок выделения реактивного тока, второй вход которого соединен с выходом упомянутого генератора, причем передаточный коэффициент первого нелинейного элемента равен