RU134355U1

RU134355U1 - ADJUSTABLE DIFFERENTIAL CURRENT SWITCH

Info

Publication number: RU134355U1
Application number: RU2013121911/07U
Authority: RU
Inventors: Тамара Владимировна Еремина; Александр Федорович Калинин
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-11-10

Abstract

Регулируемый выключатель дифференциального тока, содержащий корпус, в котором установлены дифференциальный трансформатор тока, имеющий первичную и вторичную обмотки, первичная обмотка состоит из фазного и нулевого проводников, пропущенных в окно торроидального сердечника, подключенных к контактам коммутационного блока и катушке отключения, соединенных с силовыми зажимами и штырями вилки, к вторичной обмотке подключены электронный усилитель и пусковое устройство, отличающийся тем, что к вторичной обмотке через электронный усилитель подключен блок "Ключ" регулирования уставки тока срабатывания, имеющий три входа и один выход, между электронным усилителем и блоком "Ключ" на съемной части корпуса установлен кнопочный переключатель, к которому подключены три резистора.An adjustable differential current switch, comprising a housing in which a differential current transformer is installed having primary and secondary windings, the primary winding consists of phase and neutral conductors, passed through the window of the toroidal core, connected to the contacts of the switching unit and the tripping coil connected to power clamps and with pins of a plug, an electronic amplifier and a starting device are connected to the secondary winding, characterized in that to the secondary winding through an electronic amplifier the “Key” block for regulating the setpoint of the operating current, which has three inputs and one output, is connected, between the electronic amplifier and the “Key” block, a push-button switch is installed on the removable part of the housing, to which three resistors are connected.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам защитного отключения (УЗО), управляемым дифференциальным током, применяемым в однофазных двухпроводных или трехпроводных (защитным РЕ-проводником) электрических сетях переменного тока напряжением не более 230 В для оперативной защиты человека от поражения электрическим током при прямом или косвенном прикосновении к токоведущим частям электроустановок. Предлагаемое устройство относится к переносным, применяемым при отсутствии стационарно установленных в электрощите устройств защитного отключения, и может использоваться в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, в быту, в помещениях и на территории при эксплуатации стационарных, передвижных, переносных электроустановок, ручного электроинструмента.The proposed utility model relates to residual current devices (RCD) controlled by differential current, used in single-phase two-wire or three-wire (protective PE conductor) AC electric networks with a voltage of not more than 230 V for operational protection of a person from electric shock when directly or indirectly touched to live parts of electrical installations. The proposed device relates to portable, used in the absence of permanently installed protective shutdown devices in the electrical panel, and can be used in industry, construction, agriculture, in the home, on the premises and in the territory when operating stationary, mobile, portable electrical installations, hand-held power tools.

Известно устройство защитного отключения переносное (УЗО-вилка) АСТРО*УЗОФ-1271 типа А (без встроенной защиты), предназначенное для комплектации бытовых электроприборов - насосов, электроинструмента и т.п., используемое в однофазных электрических сетях напряжением 220 В, частотой 50 Гц, с номинальным током нагрузки 16 А, номинальным отключающим дифференциальным током 30 мА, зависящее от напряжения питания (диапазон изменения напряжения составляет 220±22 В). Устройство состоит из корпуса, в котором размещены дифференциальный трансформатор тока; пусковой орган (пороговый элемент), выполненный на электронных компонентах; исполнительный механизм, включающий в себя силовую контактную группу с механизмом привода и соленоид; три зажима к которым подключается питающий кабель нагрузки и защитный РЕ-проводник; фазный и нулевой проводники. На корпусе расположены кнопка «ВКЛ»; кнопка «ТЕСТ» и два штыря вилки, подключаемой в сеть источника питания (см. Устройство защитного отключения. Каталог-справочник. М., 2006, 75 с. Под редакцией Лобановой Л.А. (с.27-28).Known residual current device (UZO plug) ASTRO * UZOF-1271 type A (without built-in protection), designed to complete household electrical appliances - pumps, power tools, etc., used in single-phase electrical networks with a voltage of 220 V, frequency 50 Hz , with a rated load current of 16 A, a rated breaking differential current of 30 mA, depending on the supply voltage (voltage variation range is 220 ± 22 V). The device consists of a housing in which a differential current transformer is placed; trigger element (threshold element) made on electronic components; an actuator including a power contact group with a drive mechanism and a solenoid; three clamps to which the load supply cable and protective PE conductor are connected; phase and neutral conductors. On the case there is an ON button; the “TEST” button and two pins of the plug connected to the power supply network (see Residual current circuit breaker. Directory-directory. M., 2006, 75 pages. Edited by L. Lobanova (p. 27-28).

Однако недостатками указанного УЗО являются сложность конструктивного исполнения, имеющего большое количество элементов, ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в использовании в однофазных электрических сетях в цепи питания одиночного потребителя или группы потребителей. Отсутствие возможности регулирования отключающего дифференциального тока при прикосновении человека к токоведущим частям электрооборудования или электропроводящим элементам (корпусам и др.), оказавшимся под напряжением стационарных и нестационарных электроустановок, применяемых в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, бытовых условиях и др. (компрессор, насос, электроинструмент, стиральная машина и т.п.).However, the disadvantages of this RCD are the complexity of the design, having a large number of elements, limited functionality, consisting in the use in single-phase electric networks in the power circuit of a single consumer or group of consumers. The inability to regulate the tripping differential current when a person touches live parts of electrical equipment or electrically conductive elements (cases, etc.) that are energized by stationary and non-stationary electrical installations used in industry, construction, agriculture, living conditions, etc. (compressor, pump, power tools, washing machines, etc.).

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является однофазный дифференциальный выключатель - ДПВ (УЗО-вилка). 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 трансформатора тока, подключенные к силовым контактам; три зажима. К двум зажимам подключены фазный и нулевой проводники, идущие от силовых контактов, а так же фазный и нулевой проводники питающего кабеля, подключенного к нагрузке. К третьему зажиму подключен защитный РЕ-проводник от источника питания (который к УЗО не подключается) и защитный РЕ-проводник питающего кабеля. Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока является катушка, расположенная на торроидальном сердечнике, к которой подключено следящее устройство. На корпусе расположены два стержня вилки (включаемой в розетку), соединенные с силовыми контактами. 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, управляемые дифференциальным током. 6. Каталог «Интерэлектрокомплект» (НЭК). М., 2012, с.272-273).The closest solution in terms of technical nature and the achieved result to the proposed utility model is a single-phase differential switch - DPV (RCD-plug). 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 transformer, 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 from the power source (which is not connected to the RCD) and a protective PE conductor of the power cable are connected to the third terminal. The secondary winding of a differential current transformer is a coil located on a toroidal core to which a tracking device is connected. On the body there are two plug rods (plugged into an outlet) connected to power contacts. 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 circuit breakers controlled by differential current. 6. Interelectrokomplekt catalog (NEC). M., 2012, p.272-273).

Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей, связанных с использованием в качестве средства электропожарозащиты при возникновении токов утечки, превышающих уставку срабатывания для групповой или одиночной защиты электроустановок, т.е. при необходимости регулирования уставки срабатывания и расширения области применения устройства, путем обеспечения высокоэффективных эксплуатационных характеристик УЗО-вилки при работе, в частности, с передвижными, переносными электроустановками, ручным электроинструментом и бытовыми электроприборами.The main disadvantage of the known design is the limitation of the functionality associated with the use of electric fire protection in the event of leakage currents exceeding the tripping threshold for group or single protection of electrical installations, i.e. if necessary, adjust the operation settings and expand the scope of the device by providing highly efficient operating characteristics of the RCD-plug when working, in particular, with mobile, portable electrical installations, hand-held electric tools and household electrical appliances.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции переносного регулируемого выключателя дифференциального тока, используемого в однофазных двух или трехпроводных электрических сетях напряжением 220 В, частотой 50 Гц с регулируемой уставкой отключающего дифференциального тока для защиты людей от поражения электрическим током при возникновении токов утечки, превышающих уставку срабатывания с групповой и одиночной защитой электроустановок 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 a portable adjustable differential current switch used in single-phase two or three-wire electric networks with a voltage of 220 V, frequency of 50 Hz with an adjustable setting of a tripping differential current to protect people from electric shock in the event of leakage currents exceeding the operation threshold with group and single protection of electrical installations and protection against the occurrence of fires during prolonged current flow a ground fault.

Технический результат полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства, уменьшении электротравматизма и предотвращении возникновения пожаров и возгораний по электрическим причинам при эксплуатации стационарных и нестационарных электроустановок, т.е. передвижных, переносных и ручного электроинструмента.The technical result of the utility model is to expand the functionality of the device, reduce electrical injuries and prevent the occurrence of fires and fires for electrical reasons when operating stationary and non-stationary electrical installations, i.e. mobile, portable and hand-held power tools.

Указанный технический результат достигается тем, что в регулируемом выключателе дифференциального тока, содержащем корпус, в котором установлены дифференциальный трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, состоящую из фазного и нулевого проводников, подключенных к контактной группе коммутационного блока и силовым зажимам, и вторичную обмотку, соединенную с пусковым устройством и электронным усилителем, согласно полезной модели к вторичной обмотке через электронный усилитель подключен блок «Ключ» регулирования уставки тока срабатывания, имеющий три входа и один выход, между электронным усилителем и блоком «Ключ», на съемной части корпуса установлен кнопочный переключатель, к которому подключены три резистора.The specified technical result is achieved in that in an adjustable differential current switch containing a housing in which a differential current transformer is installed, having a primary winding consisting of phase and neutral conductors connected to the contact group of the switching unit and power terminals, and a secondary winding connected to starting device and an electronic amplifier, according to a utility model, a “Key” block for adjusting the current setpoint atyvaniya having three inputs and one output, by the electronic amplifier unit and "key", on the removable part of the housing mounted switch, to which are connected three resistors.

Отличием заявляемого устройства является наличие блока «Ключ», имеющего три входа и один выход, наличие кнопочного переключателя, установленного на съемной части корпуса устройства, присоединенного через электронный усилитель к вторичной обмотке дифференциального трансформатора с одной стороны, а с другой - к одному из трех входов блока «Ключ», через один из трех резисторов, подключенных соответственно к кнопкам кнопочного переключателя.The difference of the claimed device is the presence of the “Key” block, which has three inputs and one output, the presence of a push button switch mounted on a removable part of the device’s casing, connected via an electronic amplifier to the secondary winding of the differential transformer on the one hand, and on the other, to one of the three inputs block "Key", through one of the three resistors connected respectively to the buttons of the push button switch.

Выход блока «Ключ», отстроенный на величину тока уставки срабатывания 30 мА подключен к пусковому устройству, присоединенному к катушке отключения и нулевому проводнику. Установка дополнительных элементов, т.е. блока «Ключ», подключенного к пусковому устройству, кнопочного переключателя для регулирования в пределах 5 мА, 10 мА и 30 мА уставки срабатывания дифференциального отключающего тока, трех резисторов, подключенных к трем контактам кнопочного переключателя расширяет функциональные возможности устройства, дает возможность использовать устройство (УЗО) в современных радиальных схемах электроустановок в групповых цепях, а в необходимых случаях и в цепях питания одиночных наиболее опасных по условиям электропоражения потребителей. Это позволяет снизить возникновение электротравматизма при эксплуатации стационарных и нестационарных электроустановок в различных сферах деятельности человека.The output of the "Key" block, tuned to the current value of the operation setpoint of 30 mA, is connected to a starting device connected to a trip coil and a neutral conductor. Installation of additional elements, i.e. the “Key” block connected to the starting device, a button switch for regulation within the limits of 5 mA, 10 mA and 30 mA of the differential trip current setting, three resistors connected to the three contacts of the button switch expand the device’s functionality and make it possible to use the device (RCD ) in modern radial circuits of electrical installations in group circuits, and, if necessary, in power circuits of the single most dangerous consumers under the conditions of electric shock. This allows you to reduce the occurrence of electrical injuries during the operation of stationary and non-stationary electrical installations in various fields of human activity.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором приведена электрическая схема заявляемого устройства.The proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows the electrical diagram of the inventive device.

Регулируемый выключатель дифференциального тока (УЗО-вилка) содержит корпус, в котором установлены дифференциальный трансформатор тока 1, имеющий первичную обмотку, состоящую из фазного 2 и нулевого 3 проводников, пропущенных в окно торроидального сердечника дифференциального трансформатора тока 1. Проводники 2 и 3 подключены к контактам коммутационного блока 4. На торроидальном сердечнике размещена вторичная обмотка 5 дифференциального трансформатора тока 1, с которой соединен электронный усилитель 6, присоединенный к расположенному на съемной части корпуса кнопочному переключателю 7. К кнопочному переключателю 7 подсоединены три резистора 8, которые присоединены к блоку «Ключ» К регулирования уставки тока срабатывания, имеющему три входа и один выход. Блок «Ключ» К подключен к пусковому устройству 9, соединенному с одной из двух полуобмоток катушки отключения 10 и с нулевым проводником 3. Вторая полуобмотка катушки отключения 10 соединена с нулевым проводником 3 и с кнопкой «ВКЛ», присоединенной к фазному проводнику 2. Фазный 2 и нулевой 3 проводники подключаются с одной стороны к двум штырям устройства (на чертеже не показаны), а с другой стороны - к силовым зажимам 11, к которым подключается нагрузка Н. На съемной части корпуса размещены кнопка «ВКЛ», кнопка «Тест» Т, и кнопки 5 мА, 10 мА, 30 мА кнопочного переключателя 7 (на чертеже не показаны), с которым соединены три резистора 8 и блок «Ключ» К.The adjustable differential current switch (RCD plug) contains a housing in which a differential current transformer 1 is installed, having a primary winding consisting of phase 2 and zero 3 conductors passed into the window of the toroidal core of the differential current transformer 1. Conductors 2 and 3 are connected to the contacts the switching unit 4. On the toroidal core there is a secondary winding 5 of the differential current transformer 1, to which an electronic amplifier 6 is connected, connected to of the removable part of the housing to the push button switch 7. Three resistors 8 are connected to the push button switch 7, which are connected to the “Key” block K for adjusting the setpoint of the operating current having three inputs and one output. The “Key” K block is connected to a starting device 9 connected to one of the two half-windings of the trip coil 10 and to the neutral conductor 3. The second half-winding of the trip coil 10 is connected to the neutral conductor 3 and to the “ON” button connected to the phase conductor 2. Phase 2 and neutral 3 conductors are connected on the one hand to two pins of the device (not shown in the drawing), and on the other hand, to the power terminals 11, to which the load N is connected. On the removable part of the housing there is a “ON” button, a “Test” button T, and buttons 5 mA, 10 mA, 30 mA buttons full-time switch 7 (not shown in the drawing), which are connected to three resistors 8 and the block "Key" K.

Заявляемое устройство работает следующим образом. При включении УЗО-вилки в сеть в фазном 2 и нулевом 3 проводниках появляется ток, а на контактах коммутационного блока 4 возникает напряжение. При нажатии на кнопку «ВКЛ» присоединенную к фазному проводнику 2 в катушке отключения 10, подключенной к кнопке «ВКЛ» и нулевому проводнику 3, появляется ток, который замыкает контакты коммутационного блока 4, в результате в фазном 2 и нулевом 3 проводниках от источника питания к нагрузке Н, подключенной к силовым зажимам 11 будет протекать ток, т.е. силовые зажимы и нагрузка находятся под напряжением. Перед нажатием на кнопку «ВКЛ» с помощью кнопочного переключателя 7 устанавливается значение уставки тока срабатывания 5 мА, 10 мА или 30 мА.The inventive device operates as follows. When the RCD plug is connected to the network in phase 2 and neutral 3 conductors, current appears, and voltage appears on the contacts of the switching unit 4. When you press the “ON” button connected to the phase conductor 2 in the trip coil 10 connected to the “ON” button and the neutral conductor 3, a current appears that closes the contacts of the switching unit 4, resulting in phase 2 and zero 3 conductors from the power source a current will flow to the load N connected to the power terminals 11, i.e. power clamps and load are live. Before pressing the “ON” button, using the button switch 7, the setting value of the operating current is set to 5 mA, 10 mA or 30 mA.

В нормальном рабочем режиме работы нагрузки H результирующий магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора тока 1 равен нулю, ток во вторичной обмотке 5 также равен нулю. При прикосновении человека к токоведущим частям или к корпусу электроустановки (нагрузки Н), на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику 2, кроме тока нагрузки будет протекать ток утечки. В результате нарушения баланса токов в фазном 2 и нулевом проводниках 3 суммарный магнитный поток, создаваемый током небаланса или дифференциальным, наводит электродвижущую силу и во вторичной обмотке 5 появляется ток.In the normal operating mode of the load H, the resulting magnetic flux in the core of the differential current transformer 1 is equal to zero, the current in the secondary winding 5 is also equal to zero. When a person touches live parts or to the housing of the electrical installation (load N), on which an insulation breakdown has occurred, a phase conductor 2, in addition to the load current, a leakage current will flow. As a result of the imbalance of the currents in the phase 2 and neutral conductors 3, the total magnetic flux created by the unbalance current or differential current induces an electromotive force and a current appears in the secondary winding 5.

При нажатии кнопки, соответствующей величине уставки срабатывания 5 мА кнопочного переключателя 7 контакты замыкаются и ко вторичной обмотке 5, через электронный усилитель 6 и один из трех резисторов 8, рассчитанный на уставку срабатывания 5 мА, подключается первый вход блока «Ключ» К, определяя амплитуду входного сигнала, а выход этого блока, отстроенный на 30 мА, соединяется с пусковым устройством 9, чувствительность которого также составляет 30 мА. Если возникающий ток утечки будет превышать пороговое значение, т.е. величину уставки срабатывания 5 мА, то на выходе блока «Ключ» К появится ток, превышающий величину уставки тока срабатывания порогового элемента пускового устройства 9, т.е. более 30 мА. В результате пусковое устройство 9 срабатывает, оказывая воздействие на катушку отключения 10, отключая ее питание. Отключенная катушка 10 не удерживает контакты коммутационного блока 4 в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку Н.When you press the button corresponding to the setting value of 5 mA of the push-button switch 7, the contacts are closed and to the secondary winding 5, through the electronic amplifier 6 and one of the three resistors 8, designed for the setting of 5 mA, the first input of the "Key" K unit is connected, determining the amplitude input signal, and the output of this block, tuned to 30 mA, is connected to the starting device 9, the sensitivity of which is also 30 mA. If the occurring leakage current exceeds a threshold value, i.e. the setpoint of operation is 5 mA, then at the output of the “Key” K block a current appears that exceeds the setpoint of the operation current of the threshold element of the starting device 9, i.e. more than 30 mA. As a result, the starting device 9 is triggered, affecting the trip coil 10, turning off its power. The disconnected coil 10 does not hold the contacts of the switching unit 4 in the closed state, and they open under the action of the spring force, de-energizing the faulty load N.

При нажатии кнопок 10 мА или 30 мА кнопочного переключателя 7 контакты замыкаются и ко вторичной обмотке 5 через электронный усилитель 6 и второй или третий резисторы 8, рассчитанные на уставку срабатывания 10 мА или 30 мА, подключается второй вход или третий вход блока «Ключ» К. Если ток утечки в защищаемой сети будет превышать пороговое значение, т.е. величину уставки тока срабатывания 10 мА или 30 мА, то УЗО-вилка также, как указано выше, срабатывает отключая неисправную нагрузку Н.When the 10 mA or 30 mA buttons of the button switch 7 are pressed, the contacts are closed and to the secondary winding 5 through the electronic amplifier 6 and the second or third resistors 8, designed for a setpoint of 10 mA or 30 mA, the second input or third input of the “Key” block is connected . If the leakage current in the protected network exceeds a threshold value, i.e. the setting value of the operating current is 10 mA or 30 mA, then the RCD plug also, as described above, works by disconnecting the faulty load N.

В заявляемом устройстве время отключения нагрузки H при попадании человека под действие электрического тока составляет 0,03 сек.In the inventive device, the load disconnection time H when a person is exposed to an electric current is 0.03 seconds.

Для осуществления контроля исправности (работоспособности) устройства предусмотрена цепь тестирования (кнопка Т, подключенная к фазному проводнику), работающая за счет искусственного создания отключающего дифференциального тока, протекающего через тестовый резистор R_T, подключенный к нулевому проводнику. Тестовый проводник проходит через сердечник дифференциального трансформатора тока, поэтому ток в тестовом проводнике эквивалентен нарушению баланса токов в фазном и нулевом проводниках, т.е. устройство должно отключиться при нажатии на кнопку T. Если устройство отключилось, значит, оно исправно, не отключилось - неисправно.To monitor the operability (operability) of the device, a test circuit is provided (button T connected to the phase conductor), which operates by artificially creating a disconnecting differential current flowing through the test resistor R _T connected to the neutral conductor. The test conductor passes through the core of the differential current transformer, so the current in the test conductor is equivalent to the imbalance of the currents in the phase and neutral conductors, i.e. the device should turn off when the T button is pressed. If the device is turned off, it means it is working, it hasn’t disconnected - it’s faulty.

Claims

An adjustable differential current switch, comprising a housing in which a differential current transformer is installed, having primary and secondary windings, the primary winding consists of phase and neutral conductors, passed through the window of the toroidal core, connected to the contacts of the switching unit and the trip coil connected to power clamps and with pins of a plug, an electronic amplifier and a starting device are connected to the secondary winding, characterized in that to the secondary winding through an electronic amplifier the “Key” block for regulating the setpoint of the operating current, which has three inputs and one output, is connected, between the electronic amplifier and the “Key” block, a push-button switch is installed on the removable part of the housing, to which three resistors are connected.