RU2006951C1

RU2006951C1 - Device warning of dangerous approach to current-carrying parts

Info

Publication number: RU2006951C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Коробанов; П.М. Сви; М.Д. Столяров
Original assignee: Коробанов Станислав Викторович; Сви Павел Максович; Столяров Михаил Давыдович
Priority date: 1991-02-05
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: capacitance transducer is made in form of common electrode connected with screen and common place. As this electrode clothes made of electroconducting material is used. Laid on insulated electrodes embrace cuffs of the clothes, they are also located on the breast and shoulders. Laid on electrodes are connected with input of threshold device of actuating members through signal processing system. The system has sensitivity control unit and one the following devices: commutator which interrogates detectors; unit for realizing OR logic function; adder. EFFECT: improved reliability of warning. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике безопасности в электротехнике, в частности к устройствам для предупреждения человека об опасном приближении к токоведущим частям электрических установок, находящимся под напряжением переменного тока. The invention relates to safety in electrical engineering, in particular to devices for warning a person about a dangerous approach to live parts of electrical installations that are under alternating current voltage.

Известны устройства индивидуального применения (сигнализаторы), реагирующие на напряженность электрического поля и вырабатывающие звуковой сигнал при опасном приближении к токоведущим частям, когда напряженность поля превышает заданное значение. Сигнализатор может быть установлен на каске, расположен в нагрудном кармане одежды или на руке работающего. Known devices for individual use (signaling devices) that respond to electric field strength and generate an audible signal when dangerously approaching live parts when the field strength exceeds a predetermined value. The signaling device can be mounted on a helmet, located in the breast pocket of clothes or on the hand of a worker.

Наиболее близким к изобретению является сигнализатор напряжения индивидуального пользования, содержащий емкост- ный датчик электрического поля и исполнительный орган с пороговым устройством на входе. Closest to the invention is an individual voltage voltage detector comprising a capacitive electric field sensor and an actuator with a threshold input device.

Известное устройство имеет ряд недостатков, приводящих к отказам срабатывания или к ложным сигналам. К основным недостаткам относятся зависимость чувствительности сигнализатора от емкости датчика относительно тела человека, влияние краевого эффекта (местного увеличения напряженности поля на краях датчика) на стабильность работы, отказы из-за экраниро- вания датчика участками тела человека или заземленными конструкциями электроустановки. The known device has a number of disadvantages leading to failure of operation or to false signals. The main disadvantages include the dependence of the detector sensitivity on the sensor capacitance relative to the human body, the influence of the edge effect (local increase in the field strength at the sensor edges) on the stability of the operation, failures due to the screening of the sensor by parts of the human body or grounded electrical installations.

Емкостные связи датчика с телом человека могут меняться при выполнении работы. Если, например, сигнализатор расположен в нагрудном кармане одежды, то его чувствительность зависит от степени прилегания одежды к телу, от того застегнута или расстегнута она, стоит человек прямо или наклонился. Capacitive connections of the sensor with the human body can change during the work. If, for example, the signaling device is located in the breast pocket of the clothes, then its sensitivity depends on the degree to which the clothes fit on the body, on whether it is fastened or unfastened, if the person is standing straight or bent.

Уровень сигнала датчика из-за наличия краевого эффекта зависит от конфигурации электрического поля и может быть разным при одной и той же напряженности в рабочей зоне. Таким образом нарушается однозначность зависимости уровня сигнала датчика от напряженности поля в зоне его расположения. The signal level of the sensor due to the presence of an edge effect depends on the configuration of the electric field and can be different for the same tension in the working area. Thus, the uniqueness of the dependence of the sensor signal level on the field strength in the area of its location is violated.

Значительная доля отказов срабатывания сигнализатора вызвана экранированием датчика. Сигнализатор, установленный на каске спереди, экранируется головой человека, если токоведущие части расположены сзади. Согнувшись, человек экранирует сигнализатор, расположенный в нагрудном кармане одежды. Расположенный на руке сигнализатор экранируется дверью в ячейку распредустройства, открываемой этой рукой. A significant proportion of the failure of the alarm is caused by the shielding of the sensor. The alarm device mounted on the helmet in front is shielded by the head of a person if live parts are located at the rear. Having bent over, a man screens an annunciator located in the breast pocket of clothes. The alarm located on the hand is shielded by the door to the switchgear compartment opened with this hand.

Целью изобретения является повышение надежности сигнализации об опасном приближении человека к находящимся под напряжением частям электроустановки. The aim of the invention is to increase the reliability of signaling about a dangerous approach of a person to live parts of an electrical installation.

Цель достигнута тем, что в сигнализаторе опасного приближения к токоведущим частям, содержащем емкостный датчик напряженности электрического поля, блок регулирования чувствительности, пороговое устройство, исполнительный орган и экран, датчик выполнен в виде единого электрода, в качестве которого использована одежда из электропроводящего материала, и накладных изолированных электродов, расположенных на манжетах, плечах и в области нагрудных карманов. Единый электрод электрически соединен с экраном, а накладные электроды, выводы которых являются выходом емкостного датчика, соединены с блоком регулирования чувствительности. При этом между выходами блока регулирования чувствительности и входом порогового устройства включен элемент, обеспечивающий получение сигнала опасности при приближении на недопустимое расстояние к токоведущим частям хотя бы одного из накладных электродов датчика. Этим элементом могут быть коммутатор цепей, схема логического ИЛИ, а также сумматор токов. The goal is achieved by the fact that in the signaling device of dangerous proximity to live parts containing a capacitive sensor of electric field strength, a sensitivity control unit, a threshold device, an actuator and a screen, the sensor is made in the form of a single electrode, which is used as clothing from an electrically conductive material, and invoices insulated electrodes located on cuffs, shoulders and chest pockets. A single electrode is electrically connected to the screen, and patch electrodes, the terminals of which are the output of the capacitive sensor, are connected to the sensitivity control unit. At the same time, an element is included between the outputs of the sensitivity control unit and the input of the threshold device, which provides a danger signal when approaching an unacceptable distance to the live parts of at least one of the sensor overhead electrodes. This element can be a circuit switch, a logical OR circuit, and also a current adder.

Датчик напряженности электрического поля, выполненный в виде системы накладных изолированных электродов, расположенных на электропроводящей поверхности (едином электроде), исключает возможность отказов и ложных срабатываний сигнализатора. Стабильность работы сигнали- затора обеспечивается за счет нормализации электрического поля в зоне расположения накладных электродов, устранения краевого эффекта и исключения влияния тела человека. The electric field strength sensor, made in the form of a system of insulated overhead electrodes located on an electrically conductive surface (a single electrode), eliminates the possibility of failures and false alarms. The stability of the signaling device is ensured by normalizing the electric field in the area where the patch electrodes are located, eliminating the edge effect and eliminating the influence of the human body.

Вектор напряженности электрического поля независимо от конфигурации последнего и от расположения в пространстве токоведущих и заземленных частей электри- ческой установки, а также от ориентации на них элементов датчика всегда перпендикулярен (нормален) к электропроводящей поверхности (единому электроду) и, следова- тельно, к каждому из накладных элементов (электродов). Краевой эффект не проявляется, так как единый электрод выступает за края накладных электродов на расстояние, значительно превышающее толщину изоляции между ними. Таким образом, независимо от конфигурации электрического поля, создаваемого токоведущими частями электроустановки, все элементы датчика всегда находятся в поле, близком к однородному, что является главным условием обеспечения стабильности срабатывания сигнализатора. The vector of the electric field strength, regardless of the configuration of the latter and the location of the current-carrying and grounded parts of the electrical installation in space, as well as the orientation of the sensor elements on them, is always perpendicular (normal) to the electrically conductive surface (single electrode) and, therefore, to each from overhead elements (electrodes). The edge effect does not occur, since a single electrode protrudes beyond the edges of the patch electrodes by a distance significantly exceeding the thickness of the insulation between them. Thus, regardless of the configuration of the electric field created by the live parts of the electrical installation, all sensor elements are always in a field close to uniform, which is the main condition for ensuring the stability of the operation of the signaling device.

Влияние изменения емкостной связи датчика с телом человека на результат измерений исключается тем, что человека полностью и удобно экранирует общий (единый) электрод, выполненный в виде одежды из электропроводящего материала. Выполнение датчика в виде системы электродов, расположенных в разных точках на поверхности одежды, исключает отказы срабатывания сигнализатора из-за экранирования частями тела человека или заземленными конструкциями электроустановки, так как одновременное экранирование всех электродов практически невозможно. Количество накладных электродов оптимизировано: два основных охватывают манжеты рукавов, четыре дополнительных расположены симметрично на груди и на плечах (в виде погон). The effect of changing the capacitive coupling of the sensor with the human body on the measurement result is eliminated by the fact that the person is completely and conveniently shielded by a common (single) electrode made in the form of clothing from an electrically conductive material. The implementation of the sensor in the form of a system of electrodes located at different points on the surface of the clothing eliminates the failure of the detector due to shielding by human parts or grounded electrical installations, since the simultaneous shielding of all electrodes is almost impossible. The number of patch electrodes is optimized: the two main ones cover the cuffs of the sleeves, four additional are located symmetrically on the chest and shoulders (in the form of shoulder straps).

Важный положительный эффект получен благодаря форме и расположению накладных электродов. Электроды, охватывающие манжеты, выполнены объемными, что исключает возможность их полного экранирования: часть электрода обязательно оказывается неэкранированной при любом положении руки. Это в сочетании с нормализацией электрического поля в зоне расположения электродов позволяет исключить зависимость срабатывания сигнализатора от ориентации датчика относительно токоведущих частей электроустановки. Исключаются также ложные сигналы при перемещении человека по распределительному устройству, так как при опущенных руках в зоне наибольшей напряженности электрического поля, создаваемого верхней ошиновкой, оказываются дополнительные электроды, чувствительность которых соответственно снижена. An important positive effect was obtained due to the shape and location of the patch electrodes. The electrodes covering the cuffs are volumetric, which excludes the possibility of their complete shielding: part of the electrode is necessarily unshielded in any position of the hand. This, combined with the normalization of the electric field in the area of the electrodes, eliminates the dependence of the operation of the detector on the orientation of the sensor relative to the live parts of the electrical installation. False signals are also excluded when a person moves along the switchgear, since with his hands down in the zone of greatest electric field created by the upper busbar, additional electrodes are found whose sensitivity is accordingly reduced.

На фиг. 1 показана структурная схема сигнализатора с коммутатором; на фиг. 2 - с элементом реализации логической функции ИЛИ; на фиг. 3 - с сумматором; на фиг. 4 - расположение отдельных конструктивных элементов сигнализатора. In FIG. 1 shows a block diagram of a signaling device with a switch; in FIG. 2 - with an element of the implementation of a logical function OR; in FIG. 3 - with an adder; in FIG. 4 - the location of the individual structural elements of the detector.

Сигнализатор на фиг. 1 содержит датчик напряженности электрического поля, образованный накладными изолированными электродами 1, расположенными на едином электроде 2, блок 3 регулирования чувствительности, коммутатор 4, пороговое устройство 5 и исполнительный орган 6. Выводы электродов 1, соединены с входами блока 3 регулирования чувствительности, выходы которого соединены с входом коммутатора 4. Выход коммутатора соединен с пороговым устройством 5, выход которого соединен с входом исполнительного органа 6. Единый электрод 2 соединен с общей точкой исполнительного органа 6 и с экраном 7, охватывающим все элементы сигнализатора (кроме датчика). The signaling device of FIG. 1 contains a sensor of electric field strength formed by patch insulated electrodes 1 located on a single electrode 2, a sensitivity control unit 3, a switch 4, a threshold device 5 and an actuator 6. The electrodes 1 are connected to the inputs of the sensitivity control unit 3, the outputs of which are connected with the input of the switch 4. The output of the switch is connected to a threshold device 5, the output of which is connected to the input of the actuator 6. A single electrode 2 is connected to a common point of the actuator organ 6 and with a screen 7, covering all elements of the detector (except for the sensor).

Сигнализатор работает следующим образом. The signaling device operates as follows.

Электрическое поле, создаваемое находящимися под напряжением токоведущими частями электроустановки, индуцирует в элементах 1 и 2 датчика напряжение, пропорциональное напряженности поля. С приближением датчика к токоведущим частям индуцированное напряжение увеличивается. Сигналы датчика, пропорциональные индуцированным в его элементах напряжениям, через блок 3 регулирования чувствительности поступают на коммутатор 4, который с высокой частотой производит опрос элементов датчиков, поочередно связывая выходы блока 3 с входом порогового устройства 5. В случае поступления сигнала датчика, превышающего уставку срабатывания порогового устройства 5, оно воздействует на исполнительный орган 6, вырабатывающий сигнал о недопустимом приближении к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением. Уставка срабатывания порогового устройства 5 выбирается так, чтобы человек успел отреагировать на извещение исполнительного органа 6 и не попасть под поражающее действие напряжения на токоведущих частях. An electric field created by live parts of an electrical installation induces a voltage proportional to the field strength in the sensor elements 1 and 2. As the sensor approaches the live parts, the induced voltage increases. The sensor signals, proportional to the voltages induced in its elements, are sent to the switch 4 through the sensitivity control unit 3, which polls the sensor elements with a high frequency, sequentially linking the outputs of the unit 3 with the input of the threshold device 5. In the case of a sensor signal exceeding the threshold setting device 5, it acts on the actuator 6, which generates a signal about an unacceptable approximation to live parts of an electrical installation that are under voltage. The threshold setting of the threshold device 5 is selected so that the person has time to respond to the notification of the executive body 6 and not fall under the damaging effect of voltage on live parts.

В сигнализаторе на фиг. 2 вместо коммутатора применен элемент 8, реализующий логическую функцию ИЛИ. Логическая связь ИЛИ разрешает прохождение на вход порогового устройства 5 любого из входных сигналов, исключая их воздействие друг на друга. Если сигнал датчика на входе порогового устройства 5 превышает уставку его срабатывания, будет получен сигнал исполнительного органа 6. In the detector of FIG. 2 instead of the switch, element 8 is implemented that implements the logical function OR. Logical communication OR allows the passage to the input of the threshold device 5 of any of the input signals, excluding their impact on each other. If the sensor signal at the input of the threshold device 5 exceeds the setpoint for its operation, the signal of the executive body 6 will be received.

В сигнализаторе на фиг. 3 элементом, обеспечивающим связь выходов блока 3 регулирования чувствительности с входом порогового устройства 5, является сумматор 9. Поскольку в реальных условиях применения сигнализатора получение извещения о недопустимом приближении создает сигнал только одного или двух накладных электродов 1, находящихся в наибольшей близости к токоведущим частям, применение сумматора практически равносильно использованию элемента ИЛИ. In the detector of FIG. 3, the adder 9 is connected to the outputs of the sensitivity control unit 3 with the input of the threshold device 5. Since in real conditions of using the signaling device, receiving an inadmissible approximation signal generates a signal of only one or two overhead electrodes 1 that are in the closest proximity to live parts, application the adder is almost equivalent to using an OR element.

Конструктивно сигнализатор выполнен в виде рабочей одежды электромонтера (фиг. 4). Накладные электроды расположены на поверхности куртки 10 из электропроводящей ткани, которая является общим (единым) электродом. Основные накладные электроды 11 охватывают манжеты рукавов по всей окружности. Дополнительные электроды 12 и 13 расположены симметрично на нагрудных карманах куртки и на плечах (в виде поперечных погон). Исполнительный орган 14 находится в одном из нагрудных карманов. С помощью контактного разъема и проводов он соединен с элементами датчика. В другом нагрудном кармане помещено поверочное устройство 15, с помощью которого контролируется исправность каждого из элементов датчика совместно с остальными элементами сигнализатора. (56) Гусев Ю. Н. , Ушанов В. П. , Чесноков Н. М. Средства и устройства безопасности для работ в электроустановках. М. : Энергоатомиздат, 1988, с. 43, рис. 35. Structurally, the signaling device is made in the form of working clothes of an electrician (Fig. 4). The patch electrodes are located on the surface of the jacket 10 of an electrically conductive fabric, which is a common (single) electrode. The main patch electrodes 11 cover the sleeve cuffs around the entire circumference. Additional electrodes 12 and 13 are located symmetrically on the breast pockets of the jacket and on the shoulders (in the form of transverse shoulder straps). The executive body 14 is located in one of the breast pockets. Using a connector and wires, it is connected to the sensor elements. In another breast pocket, a calibration device 15 is placed, with the help of which the serviceability of each of the sensor elements is monitored together with the rest of the signaling device. (56) Gusev Yu.N., Ushanov V.P., Chesnokov N.M. Means and safety devices for work in electrical installations. M.: Energoatomizdat, 1988, p. 43, fig. 35.

Claims

1. A hazardous proximity signaling device containing a capacitive sensor of electric field strength, the output of which is connected to the input of the sensitivity control unit, a threshold device, the output of which is connected to the input of the actuator, and a screen, characterized in that the switch is inserted into it, and the capacitive the electric field strength sensor is made in the form of a single electrode, which is used as clothing from an electrically conductive material, and overhead insulated electrodes, located GOVERNMENTAL cuffs, shoulders and in breast pockets, which are output terminals of the capacitive sensor of the electric field, a common electrode is connected with the screen, the sensitivity adjustment unit outputs are connected to inputs of a switch, whose output is connected to the input of the threshold device.

2. A hazardous proximity signaling device containing a capacitive electric field strength sensor, the output of which is connected to the input of the sensitivity control unit, a threshold device, the output of which is connected to the input of the actuator, and a screen, characterized in that the OR element is inserted into it, and the capacitive sensor of the electric field is made in the form of a single electrode, which is used as clothing from an electrically conductive material, and overhead insulated electrodes, located On the cuffs, shoulders and chest pockets, the findings of which are the output of a capacitive electric field strength sensor, a single electrode is connected to the screen, the outputs of the sensitivity control unit are connected to the inputs of the OR element, the output of which is connected to the input of the threshold device.

3. A signaling device of dangerous proximity to live parts, comprising a capacitive sensor of electric field strength, the output of which is connected to the input of the sensitivity control unit, a threshold device, the output of which is connected to the input of the executive body, and a screen, characterized in that the adder is inserted into it, and the capacitive the sensor is made in the form of a single electrode, which is used clothing from an electrically conductive material, and patch insulated electrodes located on the cuffs, shoulders and in the chest pockets, the findings of which are the output of a capacitive sensor of electric field strength, a single electrode is connected to the screen, the outputs of the sensitivity control unit are connected to the inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the threshold device.