RS20100218A - Uređaj za zaštitu monofaznih potrošača od prenapona izazvanog prekidom nultog provodnika u niskonaponskim mrežama - Google Patents

Abstract

Uređaj za zaštitu monofaznih potrošača od prenapona izazvanog prekidom nultog provodnika u niskonaponskim mrežama je sastavljen od FID zaštitne strujne sklopke (S1) i sklopa međusobno povezanih diode (D), Zener diode (ZD) i otpornika (R). Na Zener diodu (ZD) je sa jedne strane povezana dioda (D), a sa njene druge strane otpornik (R). Dioda (D) je sa druge strane povezana na nulti provodnik (0), a otpornik (R) na zaštitno uzemljenje (ZZ). Tako povezani dioda (D), Zener dioda (ZD) i otpornik (R) obrazuju rednu vezu.U trenutku prekida nultog provodnika (0), Zener dioda (ZD) propusti struju prema zemlji, pa se strujno kolo zatvori preko zaštitnog uzemljenje (ZZ) u objektu, kroz zemlju i preko pogonskog uzemljenja (ZP)u obližnjoj trafostanici (TF). Pošto zbir struja nije ravan nuli FID zaštitna strujna sklopka (S1) se isključi, pa je tako isključena i instalacija sa mreže, a potrošači su zaštićeni, jer nisu izloženi linijskom naponu od 380 V.FID zaštitna strujna sklopka (S1) se ne može uključiti dok je nulti provodnik (0) prekinut, pošto struja odlazi u zemlju preko zaštitnog uređaja diode (D), Zener diode (ZD) i otpornika (R1).Uređaj za zaštitu je najbolje ugraditi na razvodnoj tabli između šine za nulti provodnik (0) i šine za zemlju, a može biti integrisan sa FID zaštitnom strujnom sklopkom (S1) i montiran bilo gde u instalaciji iza ove sklopke.

Description

UREĐAJ ZA ZAŠTITU MONOFAZNIH POTROŠAČA OD PRENAPONA IZAZVANOG PREKIDOM NULTOG

PROVODNIKA U NISKONAPONSKIM MREŽAMA

OBLAST TEHNIKE NA KOJU SE PRONALAZAK ODNOSI

Pronalazak pripada oblasti elektrotehnike uopšte, odnosno na zaštitna strujna kola, a odnosi se na uređaj za zaštitu potrošača od prenapona izazvanog prekidom nultog provonika u niskonaponskim mrežama.

Prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP<9>) pronalazak se može označiti klasifikacionim simbolomH02H 3/00,gde su predviđena zaštitna strujna kola za automatsko isključivanje. Moguće je pronalazak označiti i bližim klasifikacionim simbolomH02H 3/14,kojim se označavaju zaštitna strujna kola osetljiva na prisustvo napona u delovima koji su normalno na potencijalu zemlje ili još bolje simbolomH01H 3/20,gde su predviđena zaštitna strujna kola osetljiva na prenapon.

TEHNIČKI PROBLEM

Monofazni potrošači pod faznim naponom od 220 V, koji se nalaze iza mesta prekida nultog provodnika, zbog prekida nultog provodnika, dolaze pod međufazni (linijski) napon od 380 V, koji se proširi preko drugih potrošača priključenih na distributivnu mrežu, pa je pred pronalazak postavljen zahtev, kako resiti uređaj koji će zaštititi monofazne potrošače od prenapona izazvanog prekidom nultog provodnika u niskonaponskoj distributivnoj mreži primenom FID zaštitne strujne sklopke i sklopa međusobno povezanih diode, Zener diode i omskog otpornika, koji će sprovesti struju u zemlju i isključiti potrošače sa mreže, ukoliko dođe do prekida nultog provodnika.

STANJE TEHNIKE

Poznato je da su električni potrošači, neki manje neki više, veoma osetljivi na pramenu napona. Tako su, na pr., električne sijalice posebno osetljive na promenu napona, pa napon na koji su priključene ne bi smeo odstupati više od 5% gore-dole, pa ukoliko je napon povećan trajnost je smanjena, a ukoliko je napon smanjen slabije je osvetljenje.

Zaštitni uređaji pod normalnim okolnostima zadovoljavaju u pogledu električnog, termičkog, hemiskog i mehaničkog naprezanja, kad ispunjavaju odredbe predviđene s tandardima. Te odredbe između ostalog obuhvataju i odredbe koje se odnose na aparate za zaštitu od prenapona u električnim

postrojenjima.

Tako su električni uzroci prekomemih naprezanja prenaponi svih vrsta, naročito kao posledica procesa uključenja i isključenja, kratki spojevi i pražnjenje gromom.

Uobičajenae zaštitne mere kad nastupe smetnje sadržane su u automatskom prekidu struje oštećenom mestu, isključenjem prekidača preko releja i okidača. Poznat je tako naponski rele gde je pobudni kalem elektromagneta priključen na napon koji se nadzire i izrađuje se kao rele za odgovarajući napon.

Među patantnim spisima poznat je spis sa oznakomRS 50547B u kome je opisan zaštitni uređaj od pojave potencijala na nultom provodniku, gde je uređaj sastavljen od kontaktora, tastera uključenja i isključenja, zener diode i elektromagnetnog releja. Kada se na nultom provodniku pojavi potencijal zener dioda aktivira elektromagnetni rele, koji svojim kontaktima prekida kolo komandnog kruga kontaktora, pa se tako isključuje napajanje potrošača, kako neće biti oštećeni usled pojave prenapona.

Poznat je i prekidač za zaštitu monofaznog elektromotora opisan u patentnom spisu sa oznakomRS 49676B, koji opterećenje, dužinu rada elektromotora i smanjeni otpor izolacije pretvara u strujni signal, što je u funkciji zaštite elektromotora. Kada je otpor između namotaja i mase smanjen potrebno je isključiti elektromotor, a to se postiže povezivanjem primara transformatora u rednoj vezi sa elektromotorom, dok je sekundar vezan za miliampermetar, koji je povezan sa tranzistorom i relejom kako bi se isključio elektromotor.

U patentnom spisu sa oznakom i brojemYU 48924B predstavljen je jedan prenaponski zaštitni utikač sa sigurnosnim uređajem u slučaju tremičkog pregrevanja.

Električno kolo za zaštitu od prenapona i smetnji koje nastaju u gradskoj električnoj mreži ili atmosferi opisano je u patentnom spisu sa oznakomYU 45502,a predviđeno je da štiti električne uređaje koji su uključeni u tu električnu mrežu sistemom tri varistora vezana u trougao, ukoliko nastupi prenapon u bilo kom vodu, odnosno nuli ililfazi.

Pod nazivom „Strujno kolo za zaštitu električnog motora od prekomernog opterećenja i indikacije ispada faze,, opisano je u patentnom spisuYU 48128 B,kod koga pri ispadu jedne faze naizmenične struje trenutno reaguju releji, koji direktno deluju na isključenje motora.

U patentnom spisu malog patenta560 MPprikazan je zaštitni sklop različitih vrsta električnih uređaja i kablova od delovanja struja udara groma, primenjen u oblasti trofaznog napona, u oblasti jednofaznog mrežnog napona i u oblasti telekomunikacija. Novost pronalaska je u primeni induktiviteta kao prepreke strujama groma tako što se na induktivitetu izvrši transformacija struje. U svakoj fazi trofaznog voda i u nultom vodu sadržan je induktivitet i gasni odvodnik prenapona.

U dokumentu sa oznakom Pub. No.:VVO/2002/009253(International Application No.:PCT/EP/2001/007884)prikazan je sistem za zaštitu od prekomernog napona kod koga su sekundarni navoji pretvarača povezani u zvezdu, a zvezdište pretvarača sa neutralnim vodom i gde je najmanje jedna faza povezana na neutralni vod preko zaštitnog uređaja, pri čemu je neutralni vod povezan elektrodom na uzemljenje.

U nemačkom patentnom spisu sa oznakom DE33 41 074 Alopisan je sistem za zaštitu od prevelikog napona na strani sekundara prekidačkog mrežnog dela, kod koga je predviđen tiristor, koji kod prevelike struje na strani primara periodično blokira prekidački tiristor.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

Zaštitni uređaj se sastoji od diode, Zener diode i otpornika, koji su međusobno povezani na red, gde je sa jedne strane Zener diode povezana obična dioda, a sa njene druge strane otpornik, obrazujući tako rednu vezu.

Uređaj za zaštitu, prema pronalasku, ugrađen je iza FID zaštitne strujne sklopke, koja se već danas obavezno ugrađuju u instalacijama.

Problem napajanja monofaznih potrošača nastupa kada dođe do prekida nultog provodnika, pošto iza mesta njegovog prekida, on dođe pod napon neke faze, koji se proširio preko okolnih potrošača. Tada nulti provodnik dobije napon nesimetrije od 220 V prema zemlji, a monofazni potrošači dolaze pod međufazni (linijski) napon od 380 V, zbog čega pregorevaju.

Zaštitni uređaj je preko obične diode povezan na nulti provodnik, a preko otpornika na zaštitno uzemljenje. Obična dioda polariše Zener diodu inverzno, a otpornik ograničava struju prema zemlji, dok je Zener dioda provede kada napon neutralnog provodnika nedopustivo poraste usled prekida.

U trenutku prekida nultog provodnika, Zener dioda propusti struju prema zemlji, pa se strujno kolo zatvori preko zaštitnog uzemljenje u objektu, kroz zemlju i preko pogonskog uzemljenja u obližnjoj trafostanici. Pošto zbir struja nije ravan nuli FID zaštitna strujna sklopka se isključi, pa je tako isključena i instalacija sa mreže, a potrošači su zaštićeni tako što nisu izloženi linijskom naponu od 380 V.

FID zaštitna strujna sklopka se ne može uključiti dok je nulti provodnik prekinut, pošto struja odlazi u zemlju preko zaštitnog uređaja, a ovo je i bila zamisao pronalazača.

Zaštitni uređaj prema pronalasku je veoma jeftin i funkcionalan, a prednost mu je i u tome što se koristi u sklopu sa postojećom FID zaštitnom strujnom sklopkom.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

Pronalazak je detaljno opisan na primeru izvođenja prikazanom na nacrtu u kome:

Slika 1 predstavlja šemu spajanja, elemenata uređaja za zaštitu monofaznih potrošača od prenapona izazvanog prekidom nultog provodnika u niskonaponskim mrežama, prema pronalasku

Slika 2predstavlja šemu veze za napajanje monofaznih potrošača sa uključenom FID zaštitnom strujnom sklopkom,neprekinutim nultim provodnikom i bez ugrađenog zaštitnog uređaja

Slika 3predstavlja šemu veze za napajanje monofaznih potrošača sa uključenom FID zaštitnom strujnom sklopkom i prekinutim nultim provodnikom

Slika 4 predstavlja šemu veze za napajanje monofaznih potrošača u momentu prekida nultog provodnika sa uključenom FID zaštitnom strujnom sklopkom i ugrađenim uređajem za zaštitu prema pronalasku

Slika5 predstavlja šemu delovanja uređaja za zaštitu prema pronalasku (isključena FID zaštitna strujna sklopk)

DETALJAN OPIS PRONALASKA

Slike prikazuju uređaj za zaštitu monofaznih potrošača od prenapona izazvanog prekidom nultog provodnika u niskonaponskim mrežama, kao i njegovo delovanje.

U niskonaponskim mrežama često se dešava prekid nultog provodnika 0, a ovo se najčešće javlja na vazdušnim vodovima, pa je bilo potrebno pronaći uređaj za zaštitu potrošača od prenapona i njihovog oštećenja.

Tako izvedeni uređaj sa slike 1 se sastoji od diode D, Zener diode ZDi otpornika Ri;koji su međusobno povezani na red, gde je sa jedne strane Zener diode ZDpovezana dioda D, a sa njene druge strane otpornik Rl7obrazujući tako rednu vezu.

Uređaj za zaštitu, prema pronalasku, ugrađen je iza FID zaštitne strujne sklopke Sx, kako je prikazano na slikama 4 i 5, koja se već danas obavezno ugrađuju u instalacijama.

Kada je FID zaštitna strujna sklopka Siuključena (zatvoreni njeni kontakti a-a, b-b, c-c i d), kao na slici 2, monofazni potrošači prve i druge grupe su priključeni na fazni napon od 220 V, za koji su i projektovani. Napon nesimetrije nultog provodnika 0 uravnotežen iz zvezdišta iznosi svega desetak volti.

Problem napajanja monofaznih potrošača nastupa kada dođe do prekida nultog provodnika 0, prema slici 3, pošto iza mesta njegovog prekida, on dođe pod napon neke faze, koji se proširio preko okolnih potrošača druge grupe. Tada nulti provodnik 0 dobije napon nesimetrije od 220 V prema zemlji, a monofazni potrošači dolaze pod međufazni (linijski) napon od 380 V, zbog čega pregorevaju.

Zaštitni uređaj je preko diode D povezan na nulti provodnik 0, a preko otpornika Rina zaštitno uzemljenje Zz, kao na slikama 4 i 5. Dioda D polariše Zener diodu ZDinverzno, a otpornik Riograničava struju prema zemlji, dok je Zener dioda ZDprovede kada napon neutralnog provodnika 0 nedopustivo poraste usled prekida.

U trenutku prekida nultog provodnika0,prema slici 4, Zener dioda ZDpropusti struju prema zemlji, pa se strujno kolo zatvori preko zaštitnog uzemljenje Zzu objektu, kroz zemlju i preko pogonskog uzemljenja ZPu obližnjoj trafostanici TF. Pošto zbir struja nije ravan nuli FID zaštitna strujna sklopka Sise isključi, pa je tako isključena i instalacija sa mreže, kako je prikazano na slici 5, a potrošači su zaštićeni tako što nisu izloženi linijskom naponu od 380 V.

FID zaštitna strujna sklopka Sjse ne može uključiti dok je nulti provodnik 0 prekinut, pošto struja odlazi u zemlju preko zaštitnog uređaja (diodeD,Zener diode ZDi otpornika Rx).

Uređaj za zaštitu je najbolje ugraditi na razvodnoj tabli između šine za nulti provodnik i šine za zemlju, a može biti integrisan sa FID zaštitnom strujnom sklopkom Sji montiran bilo gde u instalaciji iza ove sklopke.

Zaštitni uređaj prema pronalasku je veoma jeftin i funkcionalan, a prednost mu je i u tome što se koristi u sklopu sa postojećom FID zaštitnom strujnom sklopkom Si.

Claims (1)

1. Uređaj za zaštitu monofaznih potrošača od prenapona izazvanog prekidom nultog provodnika u niskonaponskim mrežama,naznačen time,što je sastavljen od FID zaštitne strujne sklopke (Si) i sklopa međusobno povezanih diode (D), Zener diode (ZD) i otpornika (R), gde je na Zener diodu (ZD) sa jedne strane povezana dioda (D), a sa njene druge strane otpornik (R), što je dioda (D) sa druge strane povezana na nulti provodnik (0), a otpornik (R) na zaštitno uzemljenje (Zz), pri čemu su dioda (D), Zener dioda (ZD) i otpornik (R) povezani na red i što je sklop međusobno povezanih diode (D), Zener diode (ZD) i otpornika (R) montiran bilo gde u instalaciji iza zaštitne strujne sklopke (Si).