Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети

Авторы патента:

Сорокин Павел Владимирович (RU)

Костина Мария Алексеевна (RU)

Солдатов Алексей Иванович (RU)

Солдатов Андрей Алексеевич (RU)

Борталевич Светлана Ивановна (RU)

Логинов Евгений Леонидович (RU)

G08B17/06 - устройства для приведения в действие сигнализации электрическим путем, например с использованием электротермических переключателей (электротермические переключатели как таковые H01H 37/00)

G01R31/00 - Устройства для определения электрических свойств; устройства для определения местоположения электрических повреждений; устройства для электрических испытаний, характеризующихся объектом, подлежащим испытанию, не предусмотренным в других подклассах (измерительные провода, измерительные зонды G01R 1/06; индикация электрических режимов в распределительных устройствах или в защитной аппаратуре H01H 71/04,H01H 73/12, H02B 11/10,H02H 3/04; испытание или измерение полупроводниковых или твердотельных приборов в процессе их изготовления H01L 21/66; испытание линий передачи энергии H04B 3/46)

Владельцы патента RU 2656117:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети содержит вводной щит, к которому через электрическую сеть и переходное сопротивление подключена электроустановка, к которой подключен блок измерения суммарного тока. Блок питания подключен к блоку измерения суммарного тока, к блоку усиления, к блоку сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением и к блоку формирования сигнала пожароопасности. К блоку измерения суммарного тока в электрической сети подключен фильтр низких частот, соединенный с блоком питания и блоком усиления, который соединен с блоком сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением, к которому подключен блок формирования сигнала пожароопасности. К блоку сравнения подключен регулятор порога, который соединен с блоком питания. Блок измерения суммарного тока соединен с вводным щитом. Технический результат: обеспечение неразрушающего контроля неисправности в электрической сети для предупреждения пожара. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети.

Известно устройство предупреждения пожара при неисправности в электрической сети (п. 3 ф-лы RU 2159468 С1, МПК 7 G08B 17/08, G08B 25/10, опубл. 20.11.2000), выбранное в качестве прототипа, содержащее блок измерения суммарного тока в электрической сети, соединенный с вводным щитом через исполнительный орган. К блоку измерения суммарного тока последовательно подключены блок формирования высокочастотного спектра, блок усиления высокочастотного спектра, блок выпрямления усиленного сигнала, блок накопления выпрямленного сигнала, блок сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением или с заданными значениями, блок формирования предупреждающего сигнала или сигналов и/или команды на отключение и исполнительный орган для оповещения и/или отключения. Блок сравнения величины накопленного сигнала через блок задержки подключен к блоку накопления. Блок питания связан со всеми вышеперечисленными блоками. Блок измерения суммарного тока через электрическую сеть связан с переходным сопротивлением, которое подключено к электроустановке. Электроустановка соединена с вводным щитом.

Недостатком этого устройства является невозможность распознавания в защищаемой цепи большого переходного сопротивления в безыскровом режиме. В этом режиме в суммарном сигнале отсутствуют сигналы второй и/или более высоких гармоник. Устройство не позволяет обнаружить увеличение переходного сопротивления до опасного значения в безыскровом режиме и сформировать сигнал пожарной опасности, что со временем приводит к повышенному выделению тепловой энергии в области увеличенного переходного сопротивления и является первопричиной возникновения пожара.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в разработке устройства для неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети.

Предложенное устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети, также как в прототипе, содержит вводной щит, к которому через электрическую сеть и переходное сопротивление подключена электроустановка, к которой подключен блок измерения суммарного тока, а блок питания подключен к блоку измерения суммарного тока, к блоку усиления, к блоку сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением и к блоку формирования сигнала пожароопасности.

Согласно изобретению к блоку измерения суммарного тока в электрической сети подключен фильтр низких частот, соединенный с блоком питания и блоком усиления, который соединен с блоком сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением, к которому подключен блок формирования сигнала пожароопасности. К блоку сравнения подключен регулятор порога, который соединен с блоком питания. Блок измерения суммарного тока соединен с вводным щитом.

За счет использования регулятора порога и фильтра низких частот, который выделяет постоянную составляющую суммарного тока в электрической сети или электроустановке, появляется возможность обнаружить увеличение переходного сопротивления до опасного значения в безыскровом режиме и сформировать сигнал пожарной опасности.

При возникновении в защищаемой цепи большого переходного сопротивления происходит потеря мощности на этом сопротивлении в соответствии с выражением [Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1984. - С. 86]:

Р = I²R_перех,

где I - ток,

R_перех - переходное сопротивление.

Из-за мощности, выделяемой на переходном сопротивлении, происходит увеличение его температуры [Энциклопедический словарь юного физика / В.А. Чуянов (сост.). – М.: Педагогика, 1984. - С. 268-269]:

где t - время,

m - масса,

с - теплопроводность,

Р - мощность.

Так как материал, из которого изготовлены контакты соединений (соединительных коробок, розеток, электрических ламп, плавких вставок и др.), различен, то в цепи возникает термоЭДС, которая зависит от температуры.

Абсолютную термоЭДС металлов определяют из выражения [Б.Г. Лившиц, B.C. Крапошин, Я.Л. Линецкий. Физические свойства металлов и сплавов / под ред. Б.Г. Лившиц. – 2-е изд. - М.: Металлургия, 1980. - С. 235]:

где Т - абсолютная температура,

k - постоянная Больцмана,

е и ε - заряд и энергия электрона,

ρ - плотность.

За счет прямой зависимости изменения термоЭДС от температуры переходного сопротивления появилась возможность контроля температуры переходного сопротивления. Следовательно, предложенное устройство позволяет предупреждать пожар при неисправности в электрической сети.

На фиг. 1 представлена схема устройства неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети.

В таблице 1 приведены результаты контроля термоЭДС и формирования сигнала пожароопасности.

Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети содержит вводной щит 1, к которому через электрическую сеть 2 и переходное сопротивление 3 подключена электроустановка 4 (ЭУ), к которой подключен блок измерения суммарного тока 5, связанный с вводным щитом 1. К выходу блока измерения суммарного тока 5 последовательно подключены фильтр низкой частоты 6 (ФНЧ), блок усиления 7, блок сравнения 8 и блок формирования сигнала пожароопасности 9. Регулятор порога 10 подключен к блоку сравнения 8. Блок питания 11 связан с блоком измерения суммарного тока 5, фильтром низкой частоты 6, блоком усиления 7, блоком сравнения 8, блоком формирования сигнала пожароопасности 9 и регулятором порога 10.

Блок измерения суммарного тока 5 выполнен на резисторах МЛТ 2. Фильтр низкой частоты 6 и блок усиления 7 выполнены на операционном усилителе, например К140УД6. Блок сравнения 8 выполнен на микросхеме К554СА3. Блок формирования сигнала пожароопасности 9 выполнен на светодиоде, например АЛ307. Регулятор порога 10 реализован на переменном резисторе, например СПЗ-29. Блок питания 11 может быть стандартным с выходным напряжением 12 В, например LPH-18-12.

Предлагаемым устройством был проведен контроль неисправности контактов штепсельного соединения электрического чайника с электрической сетью.

Процедура контроля. В электрическую сеть 2 напряжением 220 вольт 50Гц через розетку подключили электрический чайник 4 (ЭУ) мощностью 1,8 кВт. К одному контакту розетки последовательно с чайником подключили переходное сопротивление 3 величиной 0,05 Ом. Ток, протекающий от вводного щита 1 по электрической сети 2, нагревал переходное сопротивление 3. При этом возникла термоЭДС, которая вместе с сетевым напряжением поступала через блок измерения суммарного тока 5 на фильтр низкой частоты 6 (ФНЧ), который пропускал на выход только термоЭДС. Блок усиления 7 усиливал сигнал термоЭДС, который поступил на блок сравнения 8. Блок сравнения 8 сравнил величину термоЭДС с заданным с помощью регулятора порога 10 значением напряжения 0,5 В. Дополнительно контролировали напряжение термоЭДС вольтметром RIGOL на выходе блока усиления 7. Затем подключили переходное сопротивление 3 величиной 0,1 Ом и 0,15 Ом. Результаты измерения термоЭДС приведены в таблице 1, из которой видно, что при превышении сигнала термоЭДС 0,5 В на выходе блока сравнения 8 появился сигнал пожароопасности, который поступал на блок формирования сигнала пожароопасности 9.

Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети, содержащее вводной щит, к которому через электрическую сеть и переходное сопротивление подключена электроустановка, к которой подключен блок измерения суммарного тока, блок питания подключен к блоку измерения суммарного тока, к блоку усиления, к блоку сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением и к блоку формирования сигнала пожароопасности, отличающееся тем, что к блоку измерения суммарного тока в электрической сети подключен фильтр низких частот, соединенный с блоком питания и блоком усиления, который соединен с блоком сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением, к которому подключен блок формирования сигнала пожароопасности, к блоку сравнения подключен регулятор порога, который соединен с блоком питания, а блок измерения суммарного тока соединен с вводным щитом.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытательному оборудованию предохранительных устройств систем безопасности в чрезвычайных ситуациях взрывного характера.

Способ автоматического обнаружения начальных стадий пожаров в помещениях пожароопасных объектов, содержащих тепловыделяющее оборудование // 2646204

Изобретение относится к способам обеспечения пожарной безопасности в помещениях пожароопасных объектов, содержащих тепловыделяющее оборудование и может быть использовано в судостроении в судовых системах пожарной и температурно-тревожной сигнализации для обнаружения пожаров на начальных этапах их развития.

Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения // 2641886

Предлагаемая система относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и управления противопожарным оборудованием, и может быть использована для противопожарной защиты различных объектов и одновременной передачи сигналов тревоги на удаленный пункт контроля.

Тепловой пожарный датчик с функцией пожаротушения // 2639115

Изобретение относится к пожарной сигнализации, предназначено для обеспечения оперативной диагностики и ликвидации возгорания в малогабаритных закрытых объемах и может использоваться в установках пожаротушения, используемых для подавления локальных очагов возгорания в момент их возникновения в системах силовой автоматики, пультах управления, электрических и распределительных шкафах и т.д.

Способ обнаружения пожара или перегрева с помощью дублированных линейных терморезистивных датчиков и устройство для его осуществления // 2637094

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам обнаружения пожара или перегрева на различных технических объектах, в том числе в отсеках силовых установок воздушных судов.

Способ обнаружения пожара или перегрева и устройство для его осуществления // 2632765

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам обнаружения пожара или перегрева на различных технических объектах. Способ обнаружения пожара или перегрева, заключающийся в том, что измеряют температуру и скорость ее изменения по показаниям линейного теплового датчика, контролируют исправность этого датчика, определяют по средней температуре наличие пожара или перегрева в контролируемой зоне, формируют и передают информацию о пожаре или перегреве, а также об обнаруженных неисправностях.

Способ обнаружения пожара или перегрева и устройство для его осуществления // 2626716

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам обнаружения пожара или перегрева, возникающих на различных технических объектах.

Система индикаторов безопасности для предотвращения чрезвычайных ситуаций взрывного характера // 2625825

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытательному оборудованию предохранительных устройств систем безопасности в чрезвычайных ситуациях (ЧС) взрывного характера.

Способ управления подрывом пиросредств // 2603654

Способ управления подрывом пиросредств относится к электронным устройствам автоматики и может найти широкое применение как в изделиях ракетно-космической техники (РКТ), так и при проведении различного вида взрывных работ в народном хозяйстве.

Система линейного привода со средством для детектирования возгорания // 2596026

Изобретение относится к электротехнике к линейным приводам со средством детектирования возгорания. Технический результат состоит в повышении надежности.

Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей // 2655948

Изобретение относится к области электротехники и внутрискважинного оборудования, а именно может быть использовано для регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей (ПЭД) в составе установки электрического центробежного насоса (УЭЦН).

Способ обнаружения неисправности электрооборудования // 2654134

Изобретение относится к системам защиты электрооборудования и системам безопасности. Технический результат заключается в повышении чувствительности дымовых датчиков в системах контроля разогрева изоляции.

Искробезопасный автономный источник питания // 2652729

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к искробезопасным устройствам шахтной автоматики, и может быть применено в областях техники, где необходимо применение искробезопасных источников питания.

Прерыватель дугового короткого замыкания и короткого замыкания на землю, использующий единственный датчик короткого замыкания на землю и единственный adc // 2650091

Изобретение относится к технике защиты от замыканий на землю и от дуговых коротких замыканий. Согласно способу выполняют выборочный контроль дугового короткого замыкания в течение множества периодов выборочного контроля дугового короткого замыкания, причем периоды выборочного контроля дугового короткого замыкания происходят с регулярными интервалами и каждый период выборочного контроля дугового короткого замыкания длится фиксированную продолжительность времени, которая короче времени между последовательными периодами выборочного контроля дугового короткого замыкания.

Обнаружение периферийного usb-устройства на шине, не снабженной мощностью // 2649764

Изобретение относится к области электронного бытового оборудования. Технический результат заключается в уменьшении электропотребления оборудованием.

Способ контроля ресурса электрической изоляции трансформатора // 2649646

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса электрической изоляции сухих силовых трансформаторов. Сигналы с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 5, датчика амплитуды вибрации 6 и блок-контакта 3 автоматического выключателя 1 поступают на входы контроллера 8.

Способ электрических проверок космического аппарата // 2647808

Изобретение относится к способу электрических проверок космического аппарата (КА). Для электрической проверки производят включение и выключение КА, подключение и отключение наземных имитаторов бортовых источников электропитания, автоматизированную выдачу команд управления, допусковое телеизмерение и контроль параметров бортовой вычислительной системы, контроль сопротивления изоляции бортовых шин относительно корпуса, формирование директив автоматической программы и директив оператора в ручном режиме, формирование протокола испытаний, отображение текущего состояния процесса испытаний.

Способ испытания биполярной втсп-кабельной линии постоянного тока // 2647525

Изобретение относится к области испытаний линий передачи электроэнергии и может быть применено при проведении ресурсных и других видов испытаний сверхпроводящих кабельных линий.

Способ электромагнитных испытаний объекта и система для его реализации // 2647211

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям для оценки защищенности объекта от мощных электромагнитных воздействий. Технический результат: возможность оценки влияния электромагнитного воздействия на крупногабаритные объекты, компоненты оборудования которых расположены в экранированных корпусах в экранированном помещении.

Способ частично неселективной защиты тяговой сети переменного тока // 2647108

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ частично неселективной защиты тяговой сети переменного тока заключается в том, что проверяется отсутствие короткого замыкания в аварийно отключенной контактной сети посредством устройства контроля короткого замыкания по наведенному напряжению, и при отсутствии короткого замыкания подается команда на включение аварийно отключенной питающей линии с минимальной выдержкой времени автоматическим повторным включением.

Способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети // 2656128

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети включает соединение вводного щита через переходное сопротивление с электроустановкой. Возникшее суммарное напряжение электрической сети уменьшают, фильтруют, выделяя термоЭДС, которую усиливают и сравнивают с заданным значением напряжения, принятым для соответствующей степени пожароопасности электрической сети, формируют сигнал предупреждения о возникновении пожароопасной ситуации. Технический результат: расширение арсенала технических средств для контроля неисправностей в электрической сети за счет возможности распознавания в защищаемой цепи большого переходного сопротивления в безыскровом режиме. 1 ил., 1 табл.