Устройство для защитного отключения в однофазной сети напряжением до 1000в

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратуре защиты от поражения электрическим током в сети с изолированной нейтралью. Целью изобретения является повышение надежности, помехоустойчивости и упрощение устройства. При подключении устройства к сети и при отсутствии тока утечки на выходе усилителя 7 устанавливается напряжение положительной полярности, пороговый элемент 11 открывается, вследствие чего через исполнительный элемент 15 включается катушка 21 расцепителя, при этом потребитель подключается к сети. При появлении тока утечки усилитель 7 переходит в ключевой режим и напряжение на его выходе снижается до нуля, вследствие чего закрывается исполнительный элемент 15 и катушка 21 расцепителя обесточивается. Импульсно интегрирующая цепь (8, 9, 10) усилителя 7 обеспечивает положительную пороговую обратную связь, предотвращая опрокидывание усилителя в момент подачи напряжения питания. Резистор 5 и конденсатор 23 образуют фильтр, обеспечивающий повышение помехоустойчивости устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 Н 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715157/07 (22) 14,04.89 (46) 15,07.91. Бюл. % 26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификаций сельского хозяйства, Специальное конструкторско-технологическое бюро полупроводниковой техники, и Завод "Электроаппаратура" (72) M.Е. Вайнберг, Ю.Г. Водяницкий и В.З. Протченко (53) 621.316.925 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 609160, кл; Н 02 Н 3/16, 1976, Авторское свидетельство СССР

М 1056344, кл. Н 02 Н 3/16, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000В (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратуре защиты от поражения электрическим током в сети с изолированной нейтралью. Целью изобреИзобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратуре защиты от поражения током в сети с заземленной нейтралью.

Целью изобретения является повыйение надежности, помехоустойчивости и упрощение устройства.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит трансформатор 1 тока утечки со вторичной обмоткой 2, одним вйводом соединенной через делитель напряжения на резисторах 3 — 6 с неинвертирующим входом усилителя 7, а другим выводом — с инвертирующим входом этого (и> Ы2 Оц 1 663679 АЛ тения является повышение надежности, помехоустойчивости и упрощение устройства, При подключении устройства к сети и при отсутствии тока утечки на выходе усилителя

7 устанавливается напряжение положительной полярности, пороговый элемент

11 открывается, вследствие чего через исполнительный элемент 15 включается катушка 21 расцепителя, при этом потребитель подключается к сети, При появлении тока утечки усилитель 7 переходит в ключевой режим и напряжение на его выходе снижается до нуля, вследствие чего закрывается исполнительный элемент 15 и катушка 21 расцепителя обесточивается.

Импульсно интегрирующая цепь (8,9,10) усилителя 7 обеспечивает положительную пороговую обратную связь, предотвращая опрокидывание усилителя в момент подачи напряжения питания, Резистор 5 и конденсатор 23 образуют фильтр, обеспечивающий повышение помехоустойчивости устройства, 1 ил. же усилителя. Усилитель 7 охвачен импульсно-интегрирующей обратной связью, выполненной на конденсаторе 8, диоде 9 и резисторе 10.

Импульсно-интегрирующая цепь выполняет следующие функции; диод 9 гальванически развязывает инвертирующий вход усилителя 7 от выхода в рабочем режиме и осуществляет пороговую положительную обратную связь в динамике (режиме переключения) усилителя 7, когда потенциал выхода становится ниже порога открытия диода; RC-цепь из резистора 10 и конденсатора 8 в динамике образует интегрирующую цепь с постоянной времени нарастания сиг1663679

20

30

55 нала 3 — 4,5 мс, отсекая в частотной передаточной характеристике усилителя 7 частоты выше 120 — 140 Гц; наличие указанной постоянной времени RC-цепи предотвращает опрокидывание усилителя 7 в момент подачи напряжения питания, К выходу усилителя 7 присоединена цепь формирования запускающих импульсов, выполненная на стабилитроне (пороговом элементе) 11, резисторах 12, 13 и конденсаторе 14, Выход цепи формирования запускающих импульсов подключен к исполнительному элементу 15. Источник питания устройства выполнен на стабилитроне 16, конденсаторе 17, резисторе 18, диодах 19 и 20. Силовая цепь исполнительного элемента 15 соединена последовательно с катушкой 21 расцепителя, зашунтированной диодом 22. Резистор 5 и конденсатор 23 образуют фильтр, стабилизирующий опорное напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 в переходных режимах, предотвращая изменение этого напряжения при импульсных помехах..

Устройство работает следующим образом, При подключении к однофазной сети (А,N) однополупериодное напряжение через диоды 19 и 20 разделительного фильтра одновременно прикладывается через ограничительный резистор 18 к источнику питания (16,1.7) и к катушке расцепителя 21. Так как усилитель 7 подключен параллельно источнику питания, напряжение на нем растет от нуля до установившегося значения, определяемого напряжением стабилизации стабилитрона 16. Весь процесс занимает 2 — 3 мс. Опорное напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 растет пропорционально росту напряжения питания, а потенциал инвертирующего входа усилителя растет быстрее из-за наличия индуктивности обмотки 2 и поэтому в определенный момент может произойти опрокидывание усилителя 7. Указанное явление предотвращает RC-цепь 8, 10 (постоянная времени

3 — 4,5 мс).

Из-за отсутствия тока утечки в первичных обмотках трансформатора 1 (контакты расцепителя 21 разомкнуты) в его вторичной обмотке 2 не наводится напряжение и потенциал инвертирующего входа будет более низким, чем неинвертирующего. На выходе усилителя 7 устанавливается напряженйе положительной полярности, равное примерно половине напряжения источника питания, Пороговый элемент 11 открывается и через него на управляющий электрод исполнительного элемента 15 (тринистор, транзистор) поступает открывающее напряжение, Элемент 15 открывается, создавая цепь протекания тока через катушку 21 расцепителя. Расцепитель замыкает свои силовые контакты, подключая потребители к электрической сети.

При появлении тока утечки, в том числе через тело человека, прикоснувшегося к токоведущей части потребителя, в обмотке 2 трансформатора 1 появляется напряжение, примерно пропорциональное этому току.

Если его значение положительной полуволной превысит уровень опорного напряжения на неинвертирующем входе усилителя

7, установленный резистором 6, усилитель перейдет в режим усиления переменного тока с длительностью импульсов соответствующих частоте 50 Гц, но обратной полярности, Когда с учетом постоянной времени цепи из конденсатора 8 и резистора 10 на катоде диода 9 напряжение снизится до уровня пробоя диода, вступит в действие защелка — положительная пороговая обратная связь импульсно-интегрирующей цепи (9, 8, 10). Усилитель перейдет в ключевой режим, на его выходе установится напряжение, близкое к нулю. Пороговый элемент 11 закроется, зарядная цепь (12-14) разряжается (эа 1 — 2 мс), исполнительный элемент 15 закрывается, обрывая цепь питания катушки 21, диод 22 ускоряет процесс разряда индуктивности, диод 20 предотвращает попадание всплеска напряжения самоиндукции в сеть и источник питания, Расцепитель отключает потребители от сети, Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом обеспечивает упрощение схемы, при высокой помехоустойчивости позволяет повысить быстродействие защиты и имеет высокую функциональную надежность, Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в однофазной сети напряжением до 1000 В, содержащее трансформатор тока утечки с. вторичной обмоткой, усилитель с резистивным делителем напряжения на входе, инвертирующий вход усилителя соединен с одним иэ выводв вторичной обмотки трансформатора тока утечки, исполнительный элемент, включенный в цепь питания расцепителя, источник питания, два стабилитрона, а также диоды и конденсаторы, от л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, помехоустойчивости и упрощения устройства, второй вывод вторичной обмотки трансформатора тока утечки соединен с первыми выводами первого, второго, третьего резисторов, первого и второ1663679

Ген

Составитель О. Муратов

Техред М.Моргентал

Корректор О. Кундрик

Редактор Т. Смирнова

Заказ 2270 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 го конденсаторов, второй вывод второго резистора соединен с неинвертирующим входом усилителя, вторым выводом второго конденсатора, первым выводом четвертого резистора и анодом первого диода, катод которого соединен с вторым выводом первого конденсатора и первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с выходом усилителя и катодом первого стабилитрона, анод которого через шестой резистор соединен с управляющим входом исполнительного элемента, первыми выводами седьмого резистора, третьего конденсатора, вторые выводы которых соединены с отрицательным выводом питания усилителя, вторым выводом третьего рези- :стора, анодом второго стабилитрона, клеммой для подключения к фазе питающей сети и первым выводом четвертого кон5 денсатора, второй вывод которого соединен с катодом второго стабилитрона, вторыми выводами первого и четвертого резисторов, положительным выводом питания усилителя, и первым выводом восьмого ре10 эистора, второй вывод которого соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с клеммой для подключения к нейтрали питающей сети и аноду третьего диода, катод которого соединен с цепью питания рас15 цепителя.