RU185551U1

RU185551U1 - THREE-PHASE PORTABLE PROTECTIVE DISABLED DEVICE

Info

Publication number: RU185551U1
Application number: RU2018127940U
Authority: RU
Inventors: Тамара Владимировна Еремина; Иван Алексеевич Шаныгин; Сергей Николаевич Кушнарев
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2018-12-11

Abstract

Полезная модель относится к устройствам защитного отключения (УЗО), применяемым в однофазных и трехфазных электрических сетях напряжением 220/380 В. Трехфазное переносное УЗО содержит корпус (1), в котором установлен дифференциальный трансформатор тока (2), первичная обмотка которого состоит из трех фазных и нулевого проводников (3). Вторичной обмоткой является катушка (4) на торроидальном сердечнике, к которой подключены электронный усилитель (5) и следящее устройство (6). Устройство также содержит силовую контактную группу (8), имеющую восемь контактов, к которым подключены три фазных и нулевой рабочий (3) и защитный (15) проводники, соединенные с силовыми двухсекционными упругими пластинами розетки (9) и четырьмя силовыми зажимами (10). Технический результат - расширение возможности использования УЗО, снижение электротравматизма при работе со стационарными и мобильными электроустановками. 1 ил.The utility model relates to residual current devices (RCDs) used in 220/380 V single-phase and three-phase electric networks. A three-phase portable RCD contains a housing (1) in which a differential current transformer (2) is installed, the primary winding of which consists of three phase and zero conductors (3). The secondary winding is a coil (4) on a toroidal core, to which an electronic amplifier (5) and a follower (6) are connected. The device also contains a power contact group (8) having eight contacts to which three phase and zero working (3) and protective (15) conductors are connected, connected to power two-section elastic plates of the socket (9) and four power clamps (10). The technical result is the expansion of the possibility of using an RCD, reducing electrical injuries when working with stationary and mobile electrical installations. 1 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам защитного отключения (УЗО), применяемым в однофазных и трехфазных электрических сетях напряжением 220/380 В для оперативной защиты человека от поражения электрическим током, и может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве, жилых и общественных зданиях и сооружениях при эксплуатации электроустановок, электроприборов и электроинструмента промышленного и бытового назначения. Предлагаемое УЗО относится к переносным, обеспечивает быстрое отключение защищаемой электроустановки от сети при протекании тока через тело человека. При возникновении тока утечки на землю в результате повреждения изоляции токоведущих частей УЗО рассматривается как устройство для обеспечения пожарной безопасности.The proposed utility model relates to residual current devices (RCDs) used in 220/380 V single-phase and three-phase electric networks for operational protection of a person from electric shock, and can be used in industry, agriculture, residential and public buildings and structures with operation of electrical installations, electrical appliances and power tools for industrial and domestic use. The proposed UZO refers to portable, provides a quick disconnection of the protected electrical installation from the network when current flows through the human body. If a leakage current to the earth occurs as a result of damage to the insulation of live parts of the RCD, it is considered as a device for ensuring fire safety.

Известно устройство УЗО-вилка, основными узлами которого являются корпус, дифференциальный трансформатор тока, соленоид, электронный усилитель, следящее устройство, силовая контактная группа, силовые зажимы, кнопка «ВКЛ», кнопка «ТЕСТ». В корпусе из термостойкой ABS-пластмассы установлены: важнейший функциональный блок УЗО - дифференциальный трансформатор тока; исполнительный механизм, состоящий из силовой контактной группы и соленоида, т.е. механизма привода; пороговый элемент или следящее устройство, реагирующее на появление тока утечки; фазный и нулевой проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, включенные встречно, являющиеся первичной обмоткой дифференциального тока, подключенные к силовым контактам; три зажима. К двум зажимам подключены фазный и нулевой проводники, идущие от силовых контактов, а также фазный и нулевой проводники питающего кабеля, подключенного к нагрузке. К третьему зажиму подключен защитный РЕ-проводник от источника питания (который к УЗО не подключается). Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока является катушка, расположенная на торроидальном сердечнике, к которой подключен электронный усилитель, с присоединенным к нему следящим устройством. На съемной крышке корпуса расположены кнопка «ВКЛ», предназначенная для подачи напряжения на УЗО и кнопка «ТЕСТ», в цепи тестирования, для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО. В отверстии съемной крышки расположен индикатор напряжения (см. Переносные устройства защитного отключения, 06/09. Каталог «Интерэлектрокомплект» (ИЭК). М., 2013).A device is known as an UZO plug, the main nodes of which are a housing, a differential current transformer, a solenoid, an electronic amplifier, a tracking device, a power contact group, power clamps, an “ON” button, and a “TEST” button. The following are installed in the housing made of heat-resistant ABS plastic: the most important functional unit of the RCD - a differential current transformer; an actuator consisting of a power contact group and a solenoid, i.e. drive mechanism; threshold element or tracking device that responds to the appearance of leakage current; phase and neutral conductors passing through the window of the magnetic circuit, included in the opposite direction, which are the primary winding of the differential current, connected to power contacts; three clamps. The two terminals are connected to the phase and neutral conductors coming from the power contacts, as well as the phase and neutral conductors of the power cable connected to the load. A protective PE conductor is connected to the third terminal from the power source (which is not connected to the RCD). The secondary winding of the differential current transformer is a coil located on a toroidal core to which an electronic amplifier is connected, with a follower connected to it. On the removable housing cover there is a “ON” button, designed to supply voltage to the RCD and the “TEST” button, in the test circuit, to periodically monitor the health (operability) of the RCD. A voltage indicator is located in the opening of the removable cover (see Portable Residual Current Devices, 06/09. Catalog “Interelectrokomplekt” (IEK). M., 2013).

Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей, связанных с использованием в качестве средства электропожарозащиты при возникновении токов утечки, превышающих уставку срабатывания, при эксплуатации трехфазных электроустановок, а именно электрических плит, ручной мобильной электротехники и др.The main disadvantage of the known design is the limitation of the functionality associated with the use of electric fire protection when leakage currents exceeding the setpoint of operation occur during the operation of three-phase electrical installations, namely electric stoves, hand-held mobile electrical equipment, etc.

Известно трехфазное переносное устройство защитного отключения (УЗО-вилка) типа А, используемое в трехфазных четырехпроводных электрических сетях напряжением 380 В, частотой 50 Гц с номинальным током нагрузки 16 А (без встроенной защиты), предназначенное для защиты человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения при работе со стационарными и нестационарными, промышленными электроустановками и бытовыми приборами. Устройство состоит из корпуса, в котором размещены: дифференциальный трансформатор тока; соленоид, состоящий и 2-х полуобмоток; следящее устройство; силовая контактная группа, содержащая восемь контактов; четыре силовых зажима, к которым подключается питающий кабель нагрузки и РЕ-проводник; три фазных и нулевой проводники. На корпусе расположены пять гнезд розетки, в которую включается нагрузка. На съемной крышке корпуса расположены кнопка «ВКЛ»; кнопка «ТЕСТ» и четыре штыря вилки, включаемой в сеть источника (см. RU №88848, Н01Н 83/00, 20.11.2009 г.).Known three-phase portable residual current device (RCD-plug) type A, used in three-phase four-wire electrical networks with a voltage of 380 V, a frequency of 50 Hz with a rated load current of 16 A (without built-in protection), designed to protect a person from electric shock and from occurrence fire caused by current leakage through worn-out insulation of wires and poor-quality connections when working with stationary and non-stationary, industrial electrical installations and household appliances. The device consists of a housing in which are located: differential current transformer; a solenoid consisting of 2 semi-windings; tracking device; power contact group containing eight contacts; four power clamps to which the load supply cable and the PE conductor are connected; three phase and zero conductors. On the body are five sockets of the outlet into which the load is connected. The “ON” button is located on the removable housing cover; “TEST” button and four pins of the plug included in the source network (see RU No. 88848, Н01Н 83/00, 11/20/2009).

Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей (при сложном конструктивном исполнении), связанных с применением как средства защиты от поражения электрическим током, в результате обрыва нулевого провода при эксплуатации трехфазной переносной и передвижной электротехники.The main disadvantage of the known design is the limitation of functionality (with a complex design) associated with the use as a means of protection against electric shock, as a result of a broken neutral wire during operation of three-phase portable and mobile electrical equipment.

Прототипом предлагаемой полезной модели является трехфазный выключатель дифференциального тока, относящийся к переносным беспроводным устройствам защитного отключения (УЗО-адаптер), типа А, используемый в трехфазных четырехпроводных электрических сетях напряжением 380 В, частотой 50 Гц с номинальным током нагрузки 16 А (без встроенной защиты). Устройство предназначено для организации оперативной защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям электрической сети и электроустановок, и защиты от возникновения воспламенения вследствие длительного протекания токов утечки через поврежденную изоляцию. Известное устройство состоит из корпуса, в котором установлены: дифференциальный трансформатор тока; пусковое устройство; соленоид, состоящий из двух полуобмоток; силовая контактная группа, имеющая восемь контактов; четыре силовые двухсекционные упругие пластины; три фазных и нулевой проводники, подключенные к четырем штырям вилки и к четырем силовым упругим пластинам розетки. На корпусе расположены четыре штыря вилки, включаемой в сеть источника питания. В отверстиях съемной крышки размещены: кнопка «ТЕСТ»; кнопка «ВКЛ»; четыре гнезда розетки, в которую включается нагрузка (см. RU №168088, Н01Н 83/14, 18.01.2017 г.).The prototype of the proposed utility model is a three-phase differential current switch, which relates to portable wireless residual current devices (RCD-adapter), type A, used in three-phase four-wire electrical networks with a voltage of 380 V, a frequency of 50 Hz with a rated load current of 16 A (without built-in protection) . The device is intended for the organization of operational protection of people from electric shock when touching live parts of the electric network and electrical installations, and protection against ignition due to prolonged leakage currents through damaged insulation. The known device consists of a housing in which are installed: differential current transformer; starting device; a solenoid consisting of two semi-windings; power contact group having eight contacts; four power two-section elastic plates; three phase and neutral conductors connected to four plug pins and to four power elastic plates of the socket. On the body are four pins of the plug included in the power supply network. In the holes of the removable cover are located: button "TEST"; ON button four sockets of the outlet into which the load is connected (see RU No. 168088, Н01Н 83/14, 01/18/2017).

Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей (при сложном конструктивном исполнении), связанных с отсутствием защиты от грозовых и коммутационных импульсных перенапряжений и невозможностью обеспечения защиты от поражения электрическим током при обрыве нулевого провода.The main disadvantage of the known design is the limited functionality (with complex design) associated with the lack of protection against lightning and switching surge surges and the inability to provide protection against electric shock when the neutral wire is broken.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции УЗО-розетки, используемой в трехфазных четырехпроводных электрических сетях напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц для защиты людей от поражения электрическим током при возникновении токов утечки, превышающих уставку срабатывания, и защиты от возникновения пожаров при длительном протекании токов утечки на землю.The technical task of the proposed utility model is the development of the design of an RCD-socket used in three-phase four-wire electric networks with a voltage of 220/380 V, frequency of 50 Hz to protect people from electric shock when leakage currents exceed the set point of operation, and to protect against fires during long leakage currents to earth.

Технический результат полезной модели заключается в расширении возможности использования устройств защитного отключения как средства защиты при эксплуатации однофазных и трехфазных электроустановок промышленного и аналогичного назначения, снижение электротравматизма при работе со стационарными и нестационарными электроустановками.The technical result of the utility model is to expand the possibility of using residual current circuit breakers as a means of protection during the operation of single-phase and three-phase electrical installations of industrial and similar purposes, reducing electrical injuries when working with stationary and non-stationary electrical installations.

Указанный технический результат достигается тем, что в трехфазном переносном устройстве защитного отключения, содержащем корпус, в котором установлены соленоид, дифференциальный трансформатор тока, имеющий первичную и вторичную обмотки, первичная обмотка состоит из трех фазных и нулевого проводников, подключенных к контактам силовой контактной группы, соединенных с упругими двухсекционными пластинами розетки, а вторичной обмоткой является катушка на торроидальном сердечнике, к которой подключено через электронный усилитель следящее устройство, согласно полезной модели, в розетке расположены пять гнезд с силовыми упругими двухсекционными пластинами, к которым подключается три фазных проводника, нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник, при этом три фазных проводника и нулевой рабочий проводники, пропущенные в окно магнитопровода, подключены к четырем силовым зажимам и четырем силовым упругим двухсекционным пластинам, а нулевой защитный проводник подключен к силовым упругим двухсекционным пластинам.The specified technical result is achieved in that in a three-phase portable protective shutdown device containing a housing in which a solenoid is installed, a differential current transformer having primary and secondary windings, the primary winding consists of three phase and neutral conductors connected to the contacts of the power contact group, connected with elastic two-section plates of the socket, and the secondary winding is a coil on the toroidal core, to which is connected via an electronic amplifier tracking e device, according to the utility model, five sockets with elastic elastic two-section plates are located in the socket, to which three phase conductors, a zero working conductor and a zero protective conductor are connected, while three phase conductors and a zero working conductor passed through the magnetic circuit window are connected to four power clamps and four power elastic two-section plates, and the zero protective conductor is connected to the power elastic two-section plates.

Отличием в предлагаемой конструкции УЗО-розетки является конструкция силовой контактной группы, к которой подключаются три фазных проводника и нулевой рабочий проводник, являющиеся первичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, пропущенные в окно сердечника магнитопровода и нулевой рабочий проводник. Заявленное устройство дает возможность использовать УЗО-розетку в трехфазных электрических сетях, как средство защиты при подключении стационарной и нестационарной нагрузки. Это позволяет снизить травматизм при работе с электроустановками, в том числе мобильной электротехникой.The difference in the proposed design of the UZO-outlet is the design of the power contact group, to which three phase conductors and a zero working conductor are connected, which are the primary winding of the differential current transformer, passed into the core core window and the zero working conductor. The claimed device makes it possible to use an RCD outlet in three-phase electrical networks, as a means of protection when connecting a stationary and non-stationary load. This allows you to reduce injuries when working with electrical installations, including mobile electrical equipment.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где схематично изображено трехфазное переносное устройство защитного отключения (УЗО-розетка).The proposed utility model is illustrated in the drawing, which schematically shows a three-phase portable protective shutdown device (RCD-socket).

Трехфазное устройство защитного отключения содержит корпус 1, в котором установлен дифференциальный трансформатор тока 2, первичная обмотка которого состоит из трех фазных и нулевого рабочего проводников 3. Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока 2 является, размещенная в пластмассовом кожухе, катушка 4 на торроидальном сердечнике, к которой через электронный усилитель 5 подключено следящее устройство 6. В корпусе 1 также установлены соленоид 7, состоящий из двух полуобмоток, размещенный в пластмассовом кожухе; силовая контактная группа 8, содержащая восемь контактов; четыре силовые упругие двухсекционные пластины 9, четыре зажима 10, резиновый сальник 11, пять гнезд 12 розетки с крышкой. Пятое гнездо предназначено для подключения к упругим пластинам нулевого защитного РЕ-проводника 15, который к УЗО не подключается. В отверстиях съемной крышки, которая крепится к корпусу винтами, расположены кнопка «ТЕСТ» 13; и кнопка «ВКЛ» 14, индикатор напряжения (на фиг. не показан).The three-phase residual current device contains a housing 1, in which a differential current transformer 2 is installed, the primary winding of which consists of three phase and zero working conductors 3. The secondary winding of the differential current transformer 2 is, located in a plastic casing, a coil 4 on a toroidal core to which a follower 6 is connected through an electronic amplifier 5. A solenoid 7 consisting of two half-windings located in a plastic casing is also installed in the housing 1; power contact group 8, containing eight contacts; four power elastic two-section plates 9, four clamps 10, rubber gland 11, five sockets 12 of the socket with a cover. The fifth socket is designed to connect to the elastic plates of the zero protective PE conductor 15, which is not connected to the RCD. In the holes of the removable cover, which is attached to the housing with screws, there is a button “TEST” 13; and the ON button 14, a voltage indicator (not shown in FIG.).

Фазные и нулевой проводники 3 подключены к четырем зажимам розетки 10, к которым присоединяется питающий кабель, пропущены в окно магнитопровода дифференциального трансформатора тока 2 и подключены к контактам силовой контактной группы 8, а также к четырем двухсекционным пластинам 9, к которым подключается нагрузка.Phase and neutral conductors 3 are connected to the four terminals of the socket 10, to which the power cable is connected, passed into the window of the magnetic circuit of the differential current transformer 2 and connected to the contacts of the power contact group 8, as well as to four two-section plates 9 to which the load is connected.

Трехфазная УЗО-розетка работает следующим образом. При подключении УЗО-розетки в сеть трехфазного источника питания в фазных и нулевом проводниках 3 возникает ток и силовые контакты 8 оказываются под напряжением. Одновременно на одну полуобмотку соленоида 7, подключенную к фазному и нулевому проводникам, подается напряжение (при подключении розетки к источнику питания эта полуобмотка постоянно находится под напряжением). Вторая полуобмотка соленоида 7 присоединяется к кнопке «ВКЛ» и от нее к источнику питания. При нажатии кнопки «ВКЛ» (в индикаторном отверстии включается индикатор красного цвета) во второй полуобмотке соленоида появляется напряжение, в результате соленоид замыкает контакты силовой контактной группы 8 и в фазных проводах от источника питания к нагрузке протекает ток или УЗО-розетка пропускает ток. При отпускании кнопки «ВКЛ» во второй полуобмотке соленоида 7 напряжение исчезает, а соленоид удерживает силовые контакты 8 в замкнутом состоянии при наличии напряжения в первой полуобмотке соленоида. В момент включения вилки нагрузки в розетку силовая контактная группа находится в разомкнутом состоянии.Three-phase UZO-socket works as follows. When the RCD outlet is connected to the network of a three-phase power supply in phase and neutral conductors 3, current arises and the power contacts 8 are energized. At the same time, voltage is applied to one half-winding of the solenoid 7 connected to the phase and neutral conductors (when the outlet is connected to the power source, this half-winding is constantly under voltage). The second semi-winding of the solenoid 7 is connected to the "ON" button and from it to the power source. When the “ON” button is pressed (the red indicator turns on in the indicator hole), voltage appears in the second half-coil of the solenoid, as a result, the solenoid closes the contacts of the power contact group 8 and current flows in the phase wires from the power source to the load or an RCD socket passes current. When you release the “ON” button in the second semi-winding of the solenoid 7, the voltage disappears, and the solenoid keeps the power contacts 8 in the closed state when there is voltage in the first semi-winding of the solenoid. At the moment the load plug is plugged into the outlet, the power contact group is in the open state.

В нормальном режиме, т.е. при отсутствии тока утечки, геометрическая или векторная сумма токов (четырех токов) в фазных и нулевом проводниках, равна нулю или суммарный магнитный поток, создаваемый этими токами тоже равен нулю. При возникновении тока утечки в защищаемой цепи (например, прикосновение человека, стоящего на токопроводящем полу к фазному проводнику или прикосновение к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением в результате повреждения изоляции токоведущих частей и замыкании на корпус) происходит нарушение баланса токов в фазных проводниках 3 и суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора тока 2, пропорциональный разности токов в проводниках первичной обмотки, наводит ЭДС (электродвижущую силу), создающую ток во вторичной обмотке. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента, т.е. следящего устройства 6, подключенного ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока через электронный усилитель 5 и к полуобмотке соленоида 7, удерживающего силовые контакты в замкнутом положении, оно срабатывает, воздействуя на исполнительный механизм (соленоид и силовую контактную группу), отключая питание соленоида. Отключенный соленоид 7 не удерживает контакты силовой контактной группы 8, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.In normal mode, i.e. in the absence of leakage current, the geometric or vector sum of the currents (four currents) in the phase and zero conductors is zero or the total magnetic flux generated by these currents is also zero. If a leakage current occurs in the protected circuit (for example, a person standing on a conductive floor against a phase conductor or touching a housing of an electrical installation that has become energized as a result of damage to the insulation of live parts and a short to the housing), the current balance in phase conductors 3 is disturbed and the total the magnetic flux in the core of the differential current transformer 2, proportional to the difference in currents in the conductors of the primary winding, induces an EMF (electromotive force), which creates ok in the secondary winding. If this current exceeds the threshold value of the threshold element, i.e. a tracking device 6 connected to the secondary winding of the differential current transformer through an electronic amplifier 5 and to the semi-winding of the solenoid 7, which holds the power contacts in the closed position, it works by acting on the actuator (solenoid and power contact group), turning off the power of the solenoid. The disconnected solenoid 7 does not hold the contacts of the power contact group 8, and they open under the action of the spring force, de-energizing the faulty load.

Функционально УЗО-розетка представляет быстродействующее устройство, время отключения дифференциального тока (тока утечки) составляет 0,03 сек.Functionally, an UZO-socket represents a high-speed device, the differential current (leakage current) disconnection time is 0.03 seconds.

Кнопка «ТЕСТ» позволяет проверить работоспособность УЗО-розетки путем пропускания небольшого тока через тестовый резистор. Тестовый резистор подключается к нулевому проводнику, пропущенному через окно сердечника дифференциального трансформатора тока, и к кнопке «ТЕСТ», от кнопки «ТЕСТ» к фазному проводнику от источника питания. Поэтому ток в тестовой цепи эквивалентен несбалансированному току в проводниках первичной обмотки, и при нажатии на кнопку «ТЕСТ» происходит немедленное срабатывание УЗО (отключение напряжения, подаваемого на защищаемую электроустановку), значит оно исправно. В индикаторном отверстии исчезает индикатор красного цвета. Если УЗО не отключилось, значит, оно исправно.The “TEST” button allows you to check the operation of the RCD-outlet by passing a small current through the test resistor. The test resistor is connected to the neutral conductor passed through the window of the core of the differential current transformer, and to the “TEST” button, from the “TEST” button to the phase conductor from the power source. Therefore, the current in the test circuit is equivalent to the unbalanced current in the conductors of the primary winding, and when the “TEST” button is pressed, the RCD immediately responds (disconnecting the voltage supplied to the protected electrical installation), which means it is working properly. The red indicator disappears in the indicator hole. If the RCD has not disconnected, then it is in good condition.

Claims

A three-phase portable residual current device containing a housing in which a solenoid is installed, a differential current transformer having primary and secondary windings, the primary winding consists of three phase and zero conductors connected to the contacts of the power contact group connected to the elastic two-section plates of the socket, and the secondary the winding is a coil on a toroidal core, to which a tracking device is connected, characterized in that five sockets with power with two two-section plates, to which three phase conductors, a zero working conductor and a zero protective conductor, are connected, while three phase conductors and a zero working conductor, passed into the core core window, are connected to four power clamps and four elastic power plates of the socket, and a zero protective the conductor is connected to the elastic force plates.