Устройство управления автоматического выключателя, управляемого дифференциальным током

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аппаратах защиты людей при косвенном контакте с доступными проводящими частями электроустановок, соединенных с соответствующим заземляющим устройством. Технический результат заключается в повышении быстродействия. Устройство управления автоматического выключателя, управляемого дифференциальным током, содержит дифференциальный трансформатор тока, блок сравнения, электронный ключ, коммутирующий цепь катушки отключающего электромагнита, и блок питания от напряжения защищаемой сети. Блок сравнения имеет два канала, выходы которых объединены по схеме ИЛИ и подключены к входу электронного ключа. Вторичная обмотка дифференциального трансформатора тока соединена с входом одного канала и через конденсатор с входом другого канала. Каждый канал блока сравнения содержит входной и выходной транзисторы одинакового типа проводимости и два резистора, образующие схему релейного усилителя. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в аппаратах защиты людей при косвенном контакте с доступными проводящими частями электроустановок, соединенных с соответствующим заземляющим устройством.

Известны устройства управления автоматического выключателя, управляемые дифференциальным током (1,2).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее дифференциальный трансформатор тока, имеющий одну вторичную обмотку и две первичные, включенные последовательно с главными контактами выключателя соответственно в цепь фазного и нулевого провода защищаемой сети, блок сравнения значения дифференциального тока с величиной тока срабатывания, к входу которого подсоединена вторичная обмотка дифференциального трансформатора тока, а выход подключен к входу электронного ключа, коммутирующего цепь катушки отключающего электромагнита выключателя, и блок питания, состоящий из выпрямителя, вход которого через упомянутую катушку подключен к главным контактам выключателя со стороны нагрузки, а выход подсоединен к электронному ключу, параллельно которому подключен через гасящий резистор стабилитрон, зашунтированный фильтрующим конденсатором (2).

Недостатком данного устройства является недостаточное быстродействие, так как блок сравнения реагирует только на одну полуволну дифференциального тока и в связи с этим возможно запаздывание действия защиты на 10 мс.

Задачей изобретения является уменьшение времени срабатывания устройства управления выключателем.

Это достигается тем, что блок сравнения значения дифференциального тока с величиной тока срабатывания содержит два идентичных канала, выходы которых объединены по схеме ИЛИ, а вторичная обмотка дифференциального трансформатора тока соединена началом с входом одного из каналов и концом - через вновь введенный конденсатор с входом другого канала. Именно такое техническое решение позволяет уменьшить время срабатывания защиты, так как блок сравнения в заявляемом устройстве реагирует на обе полуволны дифференциального тока.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит дифференциальный трансформатор тока 1 с первичными обмотками 2, которые подключены последовательно с главными контактами 3 выключателя соответственно в цепь фазного и нулевого провода защищаемой сети, и с вторичной обмоткой 4, блок сравнения 5 значения дифференциального тока с величиной тока срабатывания, состоящий из двух идентичных каналов, каждый из которых выполнен на транзисторах 6 и 7 одинакового типа проводимости и резисторах 8 и 9, электронный ключ на основе полевого транзистора 10 и блок питания, состоящий из выпрямителя 11, гасящего резистора 12, стабилитрона 13 и фильтрующего конденсатора 14. Выпрямитель 11 своим входом подключен через катушку 15 отключающего электромагнита к главным контактам 3 выключателя со стороны нагрузки. К выходу выпрямителя параллельно подключены выводы "сток" и "исток" полевого транзистора 10 и через гасящий резистор 12 - стабилитрон 13, зашунтированный конденсатором 14. Каждый канал блока сравнения 5 построен по схеме релейного усилителя. Причем эмиттеры транзисторов 6 и 7 подсоединены к катоду стабилитрона 13, базы - через соответствующие резисторы 8 и 9 к аноду стабилитрона, а коллектор входного транзистора 6 соединен с базой выходного транзистора 7. Коллекторы обоих транзисторов 7 соединены вместе, образуя схему "проводного" (монтажного) ИЛИ, и подсоединены через помехозащитную цепь на элементах 16, 17, 18 к затвору полевого транзистора 10. Вторичная обмотка 4 трансформатора тока 1 подключена началом к базе одного из транзисторов 6 и концом через конденсатор 19 к базе другого транзистора 6. Конденсатор 19 необходим для "развязки" каналов по постоянному току. Базо-эмиттерные переходы транзисторов 6 зашунтированы защитными диодами 20.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда контакты 3 выключателя замкнуты, устройство находится в дежурном режиме. На стабилитроне 13 имеется напряжение для питания блока сравнения 5, причем ток, протекающий по катушке 15 электромагнита, несоизмеримо меньше тока трогания электромагнита. Входные транзисторы 6 блока сравнения 5 открыты, а выходные транзисторы 7 закрыты. Полевой транзистор 10 также закрыт.

При появлении дифференциального тока вследствие косвенного контакта человека с доступными токопроводящими частями электроустановок или вследствие иных причин во вторичной обмотке 4 трансформатора 1 возникает вторичный ток. В блоке сравнения 5 оба канала поочередно (по полупериодам) производят сравнение амплитуды вторичного дифференциального тока с величиной опорного тока, втекающего в базу транзистора 6 и задаваемого стабилитроном 13 и резистором 8, при этом в зависимости от полупериода в базе одного транзистора 6 указанные токи вычитаются, а в базе другого суммируются. Как только разность сравниваемых токов достигает значения, при котором транзистор 6 запирается (в идеале это значение равно нулю), открывается транзистор 7 и на входе полевого транзистора 10 возникает напряжение, требуемое для его отпирания. Переход "сток-исток" транзистора 10 замыкает выход выпрямителя 11 и в катушке 15 отключающего электромагнита под действием напряжения сети возникает ток, достаточный для размыкания главных контактов 3 автоматического выключателя.

Таким образом, наличие двухканальной схемы сравнения, подсоединенной к выходу дифференциального трансформатора тока и к входу электронного ключа согласно тексту заявки, позволяет повысить быстродействие устройства в сравнении с прототипом за счет реагирования блока сравнения на обе полуволны дифференциального тока.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1149341, кл. Н 02 Н 3/16, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР 1735958, кл. Н 02 Н 3/16, 1992.0

Формула изобретения

Устройство управления автоматического выключателя, управляемого дифференциальным током, содержащее дифференциальный трансформатор тока, имеющий одну вторичную обмотку и две первичные, включенные последовательно с главными контактами выключателя соответственно в цепь фазного и нулевого провода защищаемой сети, блок сравнения значения дифференциального тока с величиной тока срабатывания, выход которого подключен ко входу электронного ключа, коммутирующего цепь катушки отключающего электромагнита выключателя, и блок питания, состоящий из выпрямителя, вход которого через упомянутую катушку подключен к главным контактам выключателя со стороны нагрузки, а выход подсоединен к электронному ключу, параллельно которому подключен через гасящий резистор стабилитрон, зашунтированный фильтрующим конденсатором, отличающееся тем, что упомянутый блок сравнения содержит два идентичных канала, выходы которых объединены по схеме ИЛИ, а вторичная обмотка дифференциального трансформатора тока соединена началом со входом одного из каналов и концом - через вновь введенный конденсатор со входом другого канала, при этом каждый канал блока сравнения содержит входной и выходной биполярный транзистора одинакового типа проводимости и два резистора, причем каждый транзистор подсоединен эмиттером к катоду упомянутого стабилитрона, базой - через соответствующий упомянутый резистор к аноду стабилитрона, а коллектор входного транзистора и база выходного соединены вместе.

РИСУНКИ

Рисунок 1