RU2040840C1

RU2040840C1 - Method for safe use of electric appliances and device for its implementation

Info

Publication number: RU2040840C1
Application number: RU93040283A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Аронович Гринсон; Константин Константинович Балаев
Original assignee: Анатолий Аронович Гринсон; Константин Константинович Балаев
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: when electric appliance is disconnected from protected de-energizing device, current runs through working circuit of electric appliance so that level of this current is safe for human. Current level in appliance circuit that is connected to appliance housing is controlled. If current level in this circuit is below pre-set level when device can be turned on, device is supplied. Level of current when electric power is turned on is significantly less than level for protected de-energizing. Current clippers are connected in parallel to terminals of device. These terminals are connected to supply line and working circuit of electric appliance. EFFECT: increased functional capabilities. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к аппаратуре защиты, и может быть использовано для обеспечения безопасной эксплуатации различных электроприборов, в том числе бытовых, и электроинструмента (в дальнейшем электроприборов), в тех случаях, когда требуется автоматическое включение питания электроприборов после временного исчезновения питающего напряжения в сети, или исчезновения факторов, вызвавших срабатывание устройства защитного отключения (например холодильники). The invention relates to electrical engineering, and more specifically to protection equipment, and can be used to ensure the safe operation of various electrical appliances, including household appliances, and power tools (hereinafter referred to as electrical appliances), in cases where it is necessary to automatically turn on the power of electrical appliances after a temporary disappearance of the supply voltage in the network, or the disappearance of the factors that triggered the tripping of the residual current device (e.g. refrigerators).

Известен и широко применяется в технике способ защиты людей от поражения электрическим током путем заземления корпуса электроприбора [1] однако в этом случае необходимо наличие в электропроводке третьего, защитного провода, соединенного с землей, который отсутствует в бытовой электропроводке в странах СНГ и некоторых других странах. Известен также способ защиты людей от поражения электрическим током в сетях, не имеющих третьего, защитного провода путем использования специальных устройств защитного отключения [2, 3, 4] но при срабатывании их защищаемый электроприбор отключается от сети и остается отключенным даже после того, как прекратилось действие факторов, вызвавших отключение, после временного исчезновения напряжения в питающей сети электроприбор также остается отключенным, так как для включения питания на защищаемый прибор после подачи напряжения на входные клеммы устройства защитного отключения, либо после срабатывания защиты необходимо нажать кнопку включения. Это ограничивает область применения устройств защитного отключения, так как существуют приборы, для нормальной работы которых недопустимы неоправданные перерывы в электроснабжении. Known and widely used in technology is a method of protecting people from electric shock by grounding the body of an electrical appliance [1]; however, in this case, it is necessary to have a third, protective wire connected to the ground in the wiring, which is not available in household wiring in the CIS countries and some other countries. There is also a method of protecting people from electric shock in networks that do not have a third protective wire by using special protective shutdown devices [2, 3, 4] but when triggered, their protected electrical device is disconnected from the network and remains disconnected even after the action has stopped the factors that caused the shutdown, after a temporary disappearance of voltage in the supply network, the appliance also remains disconnected, since to turn on the power to the protected device after applying voltage to the input emmy protective device, or after the operation of protection is necessary to press the power button. This limits the scope of the residual current circuit breakers, as there are devices for the normal operation of which unjustified interruptions in power supply are unacceptable.

В известных устройствах защитного отключения [2, 3, 4] после срабатывания защиты устройство обесточивается вместе с защищаемым электроприбором, и для повторного включения электроприбора после исчезновения причин, вызвавших срабатывание защиты, должна быть нажата кнопка включения. При временном исчезновении напряжения в сети защищаемый электроприбор также останется выключенным до тех пор, пока не будет нажата кнопка включения. Это существенно ограничивает область применения устройства, так как для многих электроприборов недопустимы неоправданные длительные перерывы в подаче питающего напряжения (например холодильники). In the known devices of the protective shutdown [2, 3, 4] after the protection is activated, the device is de-energized together with the protected electrical appliance, and to turn the appliance back on after the disappearance of the reasons that caused the protection to be activated, the power button must be pressed. In the event of a temporary loss of voltage in the network, the protected appliance will also remain off until the power button is pressed. This significantly limits the scope of the device, since for many electrical appliances unjustified long interruptions in the supply of power supply (for example, refrigerators) are unacceptable.

К недостаткам устройства [2] относится то, что оно не отключает электроприбор сразу после нарушения изоляции, а срабатывает лишь только после того, как по телу человека, прикоснувшегося к корпусу неисправного электроприбора и заземленному предмету, потечет опасный для жизни ток. The disadvantages of the device [2] include the fact that it does not turn off the appliance immediately after a violation of insulation, and only works after a life-threatening current flows through the body of a person who touches the body of a faulty appliance and a grounded object.

Недостатками устройства [3] является то, что оно реагирует не на ток утечки, а на потенциал на корпусе устройства, что вызывает ложные срабатывания, а также необходимость фиксированного подключения к нулевому и фазному проводу питающей электросети, что исключает использование устройства для защиты бытовых электроприборов. The disadvantages of the device [3] is that it does not respond to the leakage current, but to the potential on the device’s case, which causes false positives, as well as the need for a fixed connection to the neutral and phase wires of the power supply network, which eliminates the use of the device to protect household electrical appliances.

Устройство [4] свободно от указанных выше недостатков устройств [2] и [3] но имеет общий с ними недостаток после включения питающего напряжения (например после временного его исчезновения), или срабатывания по какой либо причине, электроприбор остается отключенным от сети до его принудительного включения человеком, даже если исчезли причины, вызвавшие срабатывание устройства. Это существенно ограничивает область применения устройства, так как существуют электроприборы, которые должны быть все время подключены к электросети, а их неоправданное отключение на длительный срок может привести к нежелательным последствиям (например холодильники). The device [4] is free from the above drawbacks of the devices [2] and [3] but has a common drawback with them after turning on the supply voltage (for example, after its temporary disappearance), or tripping for some reason, the appliance remains disconnected from the network until it is forced switching on by a person, even if the reasons that caused the device to go off have disappeared. This significantly limits the scope of the device, as there are electrical appliances that must be connected to the mains all the time, and their unjustified shutdown for a long period of time can lead to undesirable consequences (for example, refrigerators).

Цель изобретения состоит в обеспечении безопасной эксплуатации электроприборов, корпус которых не заземляется, в сети с заземленной нейтралью, для нормальной работы которых недопустимы неоправданные перебои в электроснабжении, их обесточиванием при появлении факторов, могущих вызвать поражение электрическим током (уменьшении сопротивления изоляции, прикосновении человека к корпусу электроприбора и к заземленному предмету), и автоматическим включением питания электроприбора после прекращения действия указанных выше факторов, а также после появления напряжения в питающей сети. The purpose of the invention is to ensure the safe operation of electrical appliances, the case of which is not grounded, in a network with a grounded neutral, for the normal operation of which unreasonable power outages are unacceptable, they are disconnected from power supply when factors that may cause electric shock appear (decrease in insulation resistance, a person touches the case the appliance and to a grounded object), and automatically turning on the power of the appliance after the termination of the above factors, and But after the appearance of voltage in the supply network.

Указанная цель достигается тем, что после отключения питания защищаемого электроприбора при срабатывании устройства защитного отключения, по рабочей цепи электроприбора пропускается ток, величина которого ограничена на безопасном для человека уровне, при это контролируют величину тока в цепи, связанной с корпусом электроприбора, и, в случае, если величина тока в этой цепи ниже тока уставки, при котором включается питание, вновь подают напряжение питания на защищаемый электроприбор, при этом величина тока уставки, при котором включается питание, существенно ниже тока уставки срабатывания защиты устройства защитного отключения. This goal is achieved by the fact that after turning off the power of the protected electrical device when the protective shutdown device is triggered, a current is passed through the working circuit of the electrical device, the value of which is limited to a level that is safe for humans, while the current in the circuit associated with the housing of the electrical device is controlled, and, in the case of if the current value in this circuit is lower than the set current at which the power is turned on, the supply voltage is again applied to the protected electrical appliance, while the value of the set current at which the power is turned on power supply, significantly lower than the current of the trip setting of the protection of the residual current device.

Устройство для осуществления способа свободно от указанных выше недостатков устройств [2, 3, 4] но сохранило все их положительные качества, то есть обеспечение отключения электроприбора от сети при появлении предпосылок поражения электрическим током: уменьшение сопротивления изоляции ниже заданного предела или замыкание через тело человека корпуса электроприбора на любой из проводов сети или заземленный предмет даже при нормальном сопротивлении изоляции, а также автоматическое включение питания защищаемого электроприбора после появления напряжения на входе устройства либо после исчезновения причин, вызвавших его срабатывание. A device for implementing the method is free from the above-mentioned disadvantages of devices [2, 3, 4] but has retained all their positive qualities, that is, ensuring that the appliance is disconnected from the network when the prerequisites for electric shock appear: reducing insulation resistance below a predetermined limit or shorting the case through the human body electrical appliance on any of the wires of the network or a grounded object even with normal insulation resistance, as well as automatic power-up of the protected electrical appliance after voltage at the input of the device or after the disappearance of the reasons that caused its operation.

Устройство содержит в качестве исполнительного элемента реле, нормально замкнутые контакты которого одним концом подключены к питающей сети, а другим к защищаемому электроприбору, параллельно контактам реле подключены элементы, ограничивающие ток, реле подключено к выходу ключевого элемента, вход ключевого элемента через пороговый элемент соединен с блоком контроля тока в цепи корпуса защищаемого электроприбора, блок контроля тока подключен к корпусу электроприбора и к питающей сети. При этом либо пороговый элемент, либо другие блоки обладают гистерезисом. The device contains a relay as an actuating element, normally closed contacts of which are connected to the mains by one end and current protected by the other end of the protected electrical appliance, current limiting elements are connected to the relay contacts, the relay is connected to the output of the key element, the input of the key element through the threshold element is connected to the unit current control in the circuit of the housing of the protected electrical appliance, the current control unit is connected to the housing of the electrical appliance and to the mains. In this case, either the threshold element or other blocks have hysteresis.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 принципиальная схема одного из вариантов устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2 is a schematic diagram of one of the device options.

Разъем 1, 2 подключен к питающей сети, рабочая цепь защищаемого прибора 8 через контакты исполнительного элемента 4 и 6 соединена с питающей сетью. Параллельно контактам 4 и 6 подключены элементы 5 и 7, которые ограничивают ток в цепи защищаемого прибора после срабатывания защиты. Корпус электроприбора 9 соединен с блоком контроля тока в цепи корпуса прибора 10, имеющим также соединение с питающей сетью, выход блока 10 подключен через пороговый элемент 11 к ключевому элементу 13, который через выпрямитель 12 соединен с разъемом 1, 2, к выходу ключевого элемента подключена обмотка исполнительного элемента 3. Connector 1, 2 is connected to the mains, the working circuit of the protected device 8 through the contacts of the actuator 4 and 6 is connected to the mains. In parallel to contacts 4 and 6, elements 5 and 7 are connected, which limit the current in the circuit of the protected device after the protection is activated. The appliance body 9 is connected to a current control unit in the circuit of the device body 10, which also has a connection to the mains, the output of the unit 10 is connected via a threshold element 11 to the key element 13, which is connected through a rectifier 12 to the connector 1, 2, and the output of the key element is connected actuator winding 3.

Рассмотрим работу устройства на примере блок-схемы. При подаче питающего напряжения на разъем 1, 2, оно через контакты исполнительного элемента подается на рабочую цепь защищаемого прибора 8. Если сопротивление изоляции обеспечивает ток в цепи, связанной с корпусом защищаемого электроприбора, меньше тока уставки срабатывания защиты, то сигнала, снимаемого с корпуса электроприбора 9, регистрируемого блоком контроля 10, недостаточно для открывания ключевого элемента 11, на его выходе сигнала нет, ключевой элемент 13 остается закрытым, а обмотка 3 исполнительного элемента обесточенной. При этом рабочая цепь защищаемого прибора остается запитанной через нормально замкнутые контакты 4 и 6 исполнительного элемента. При уменьшении сопротивления изоляции ниже предела, при котором ток в цепи корпуса электроприбора 9 становится больше тока уставки срабатывания защиты, сигнал на выходе блока контроля тока 10 становится больше порога срабатывания порогового элемента 11, на его выходе появляется сигнал, который открывает ключевой элемент 13, на выходе которого появляется напряжение, которое, попадая на обмотку исполнительного элемента 3, вызывает его срабатывание, контакты 4 и 6 исполнительного элемента размыкаются, и рабочая цепь защищаемого прибора отключается от сети. При этом, однако, ток по рабочей цепи продолжает течь за счет элементов, ограничивающих ток 5 и 7, причем величина этого тока ограничивается на безопасном для человека уровне. Хотя ток в цепи, связанной с корпусом электроприбора 9, уменьшился, если он остался больше тока уставки, при котором включается питание, пороговый элемент 11 и ключевой элемент 13 остаются открытыми, обмотка исполнительного элемента находится под током, и рабочая цепь электроприбора 8 остается подключенной к сети только через ограничивающие ток элементы 5 и 7. В этом состоянии устройство остается до тех пор, пока сопротивление изоляции не увеличится настолько, чтобы ток утечки стал меньше тока уставки, при котором включается питание. Тогда пороговый элемент 11 закроется, что вызовет закрывание ключевого элемента 13 и обесточивание обмотки исполнительного элемента 3. При этом контакты 4 и 6 исполнительного элемента замкнутся и на рабочую цепь электроприбора 8 будет подано напряжение питания. Выпрямитель 12 обеспечивает питание ключевого элемента 13 и, в случае если он открыт, обмотки исполнительного элемента 3. Consider the operation of the device on the example of a block diagram. When supplying voltage to the connector 1, 2, it is supplied through the contacts of the actuating element to the working circuit of the protected device 8. If the insulation resistance provides a current in the circuit connected to the housing of the protected electrical device, it is less than the protection setting current, then the signal taken from the electrical housing 9, registered by the control unit 10, is not enough to open the key element 11, there is no signal at its output, the key element 13 remains closed, and the winding 3 of the actuator is de-energized. In this case, the working circuit of the protected device remains powered through normally closed contacts 4 and 6 of the actuator. When the insulation resistance decreases below the limit at which the current in the circuit of the appliance body 9 becomes greater than the protection setting current, the signal at the output of the current control unit 10 becomes larger than the threshold of the threshold element 11, a signal appears at its output that opens the key element 13, by the output of which voltage appears, which, getting on the winding of the actuator 3, causes it to trip, the contacts 4 and 6 of the actuator open, and the working circuit of the protected device is disconnected etsya from the network. In this case, however, the current along the working circuit continues to flow due to elements limiting the current 5 and 7, and the magnitude of this current is limited to a level safe for humans. Although the current in the circuit connected to the body of the electric device 9 has decreased if it remains more than the set current at which the power is turned on, the threshold element 11 and the key element 13 remain open, the coil of the actuator is energized, and the working circuit of the electric device 8 remains connected to network only through the current limiting elements 5 and 7. In this state, the device remains until the insulation resistance increases so that the leakage current becomes less than the set current at which the power is turned on. Then the threshold element 11 is closed, which will cause the key element 13 to close and the winding of the actuator element 3 to be de-energized. In this case, the contacts 4 and 6 of the actuator element will be closed and a supply voltage will be applied to the working circuit of the electric device 8. The rectifier 12 provides power to the key element 13 and, if it is open, the windings of the actuating element 3.

Если человек даже при нормальном сопротивлении изоляции прикоснется к корпусу электроприбора и к заземленному предмету, то, так как один из проводов сети с глухозаземленной нейтралью заземлен, при прикосновении к корпусу прибора и заземленному предмету человек своим телом замыкает цепь между одним из проводов, идущих к защищаемому электроприбору 8 и корпусом прибора 9, при этом происходит срабатывание защиты и электроприбор отключается от сети. Как только человек перестанет касаться корпуса прибора 9, указанная цепь разомкнется, и на электроприбор вновь будет подано напряжение питания. Устройство работает при этом как было рассмотрено выше, только роль сопротивления утечки играет сопротивление тела человека. Надо подчеркнуть, что все блоки, связанные с корпусом прибора, должны содержать элементы, ограничивающие ток в указанной цепи на безопасном для человека уровне. If a person, even with normal insulation resistance, touches the body of the electrical appliance and a grounded object, then, since one of the wires of the network with a grounded neutral is grounded, when you touch the body of the device and a grounded object, a body closes the circuit between one of the wires going to the protected the appliance 8 and the appliance body 9, while the protection is triggered and the appliance is disconnected from the network. As soon as a person ceases to touch the body of the device 9, this circuit will open, and the power supply will again be supplied to the appliance. The device works in this case as discussed above, only the role of leakage resistance is played by the resistance of the human body. It must be emphasized that all the blocks connected with the device body must contain elements that limit the current in the specified circuit to a level safe for humans.

Ясно, что ток уставки, при котором включается питание, должен быть существенно меньше тока уставки срабатывания защиты. Необходимый для этого гистерезис может быть обеспечен как использованием в качестве ключевого элемента, имеющего гистерезис напряжений включения и выключения (динистор, однопереходный транзистор, ионный прибор и т.д.), так и схемным решением блоков устройства, обеспечивающим необходимый гистерезис. It is clear that the setpoint current at which the power is turned on must be substantially less than the protection setpoint current. The hysteresis necessary for this can be ensured both by using as a key element a hysteresis of the on and off voltages (dynistor, single-junction transistor, ion device, etc.), as well as by circuit design of the device blocks providing the necessary hysteresis.

Из рассмотрения блок-схемы устройства видно, что, так как питание на блоки устройства подается, минуя контакты исполнительного элемента 4 и 6, устройство начинает работать с момента, как только на входной разъем 1, 2 подается напряжение. При этом, если ток в цепи, связанной с корпусом электроприбора 9, меньше тока уставки срабатывания защиты, с момента, как только на входной разъем 1, 2 подается напряжение питания, запитывается и рабочая цепь защищаемого прибора 8. From the consideration of the block diagram of the device, it can be seen that, since the power to the device blocks is supplied, bypassing the contacts of the actuating element 4 and 6, the device starts to work from the moment the voltage is applied to the input connector 1, 2. Moreover, if the current in the circuit associated with the body of the appliance 9 is less than the current of the protection trip setting, from the moment the supply voltage is applied to the input connector 1, 2, the working circuit of the protected device 8 is also powered.

Исполнительный элемент представляет собой электромагнитное реле или магнитный пускатель, в качестве элементов, ограничивающих ток могут быть использованы резисторы или конденсаторы соответствующих номиналов. Блок контроля тока должен иметь в своем составе резистор, включенный последовательно в цепь корпуса защищаемого электроприбора. Напряжение, снимаемое с указанного выше резистора через пороговый элемент, в качестве которого может использоваться один из известных элементов, обладающих порогом срабатывания (стабилитрон, динистор, однопереходный транзистор или его аналог, ионный прибор и т.д.), управляет ключевым элементом, представляющим собой усилитель, который может быть охвачен обратной связью, нагрузкой которого является управляющая обмотка исполнительного элемента. Гистерезис, необходимый для исключения периодических срабатываний У30 при токах утечки, близких к току уставки, может быть обеспечен как использованием в качестве ключевого элемента, элемента, имеющего гистерезис напряжений включения и выключения (динистор, однопереходный транзистор, ионный прибор и т.д.), так и включением последовательно с ограничивающими ток элементами диодов так, чтобы при включенной нагрузке использовалось однополупериодное выпрямление, а при выключенной двухполупериодное выпрямление. The actuating element is an electromagnetic relay or a magnetic starter, resistors or capacitors of the corresponding ratings can be used as elements limiting the current. The current control unit must include a resistor connected in series to the circuit of the enclosure of the protected electrical appliance. The voltage removed from the above resistor through a threshold element, which can be used as one of the known elements with a threshold (zener diode, dinistor, single-junction transistor or its analogue, an ionic device, etc.), controls the key element, which is an amplifier that can be covered by feedback, the load of which is the control winding of the actuator. The hysteresis necessary to exclude periodic trips of U30 at leakage currents close to the set current can be ensured by using as a key element an element having hysteresis of the on and off voltages (dynistor, single-junction transistor, ion device, etc.), and by switching in series with the current-limiting elements of the diodes so that when the load is turned on, half-wave rectification is used, and when half-wave rectification is turned off.

Принципиальная схема одного из вариантов устройства, реализующего предложенный способ, приведена на фиг. 2. A schematic diagram of one embodiment of a device that implements the proposed method is shown in FIG. 2.

Блоки, показанные на фиг. 1, состоят из следующих элементов, приведенных на фиг. 2:
Разъем 1, 2 Разъем 1, 2
Защищаемый прибор 8 Подключается к разъему 35, 30
Корпус защищаемого прибора 9 Подключается к разъему 22
Контакты исполнительного элемента 4 и 6 Контакты реле и 6
Токоограничивающие элементы 5 и 7 Резисторы 5 и 7 диоды 15, 16
Блок контроля тока (датчик тока) Элементы 17, 18, 19, 20, 21, 23
Пороговый элемент 11 Стабилитрон 11
Ключевой элемент 13 Элементы 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33
Выпрямитель 12 Диодный мостик 12
Обмотка исполнительного элемента 3 Обмотка реле 3.The blocks shown in FIG. 1 consist of the following elements shown in FIG. 2:
Connector 1, 2 Connector 1, 2
Shielded device 8 Connects to connector 35, 30
Case of the protected device 9 Connects to connector 22
Actuator Contacts 4 and 6 Relay Contacts and 6
Current-limiting elements 5 and 7 Resistors 5 and 7 diodes 15, 16
Current control unit (current sensor) Elements 17, 18, 19, 20, 21, 23
Threshold element 11 Zener diode 11
Key element 13 Elements 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33
Rectifier 12 Diode bridge 12
Actuator winding 3 Relay winding 3.

Защищаемый электроприбор через разъем 35, 36, 22 соединяется с У30, при этом вывод 22 соединяется с корпусом защищаемого электроприбора. Устройство через выводы 1, 2 и предохранитель 14 соединяется с питающей сетью. У30 содержит электромагнитное реле 3 со своими нормально замкнутыми контактами 4 и 6, диоды 15, 16, 18 и 20 с включенными последовательно с ними ограничивающими ток резисторами 5, 7, 17 и 19, конденсатор 21, резистор 23, диодный мост 12, электролитический конденсатор 24, балластный резистор 25, стабилитрон 24, стабилитрон 11, первый и второй усиливающий транзисторы 28 и 32 со своими резисторами 27, 30, 29 и 31, представляющие собой ключевой элемент, а также диод 33. The protected electrical appliance through the connector 35, 36, 22 is connected to the U30, while the terminal 22 is connected to the housing of the protected electrical appliance. The device through terminals 1, 2 and fuse 14 is connected to the mains. U30 contains an electromagnetic relay 3 with its normally closed contacts 4 and 6, diodes 15, 16, 18 and 20 with resistors 5, 7, 17 and 19 connected in series with them, limiting current, a capacitor 21, a resistor 23, a diode bridge 12, an electrolytic capacitor 24, a ballast resistor 25, a zener diode 24, a zener diode 11, the first and second amplifying transistors 28 and 32 with their resistors 27, 30, 29 and 31, which are a key element, as well as a diode 33.

Устройство работает следующим образом: после включения в сеть, если сопротивление изоляции обеспечивает ток в цепи, связанной с корпусом защищаемого электроприбора, меньше тока уставки, падение напряжения на резисторе 23 меньше напряжения открывания стабилитрона 11, транзисторы 28 и 32 закрыты, ток по обмотке реле не течет, и электроприбор через нормально замкнутые контакты 4 и 6 соединен с сетью. При уменьшении сопротивления между электрической цепью прибора и корпусом (например выводом 36 и 22) по цепи: клемма 2-замкнутый контакт реле 6-клемма 36-сопротивление изоляции электроцепи прибора-клемма 22-резистор 23-диод 18-резистор 17-клемма 1 течет ток. Диод 18 выпрямляет ток, и на резисторе 23 возникает падение напряжения, которое заряжает конденсатор 21. Величина этого напряжения определяется током, текущим по резистору 23 и величиной сопротивления этого резистора. Если падение напряжения на резисторе 23 превысит напряжение открывания стабилитрона 11, он открывается, часть тока с вывода 22 ответвляется через стабилитрон 11 и резистор 30 в цепь базы транзистора 28, который при этом открывается, на резисторе 29 появляется падение напряжения, которое через резистор открывает транзистор 32, реле 3 срабатывает, контакты 4 и 6 размыкаются, и основная цепь защищаемого электроприбора отключается от сети. При этом, однако, ток по основной цепи продолжает течь, хотя его величина и уменьшается за счет резисторов 5 и 7 до величины, не превышающей тока уставки. Хотя ток в цепи, связанной с корпусом электроприбора (вывод 22), уменьшился, падение напряжения на резисторе 23 увеличится из-за того, что после размыкания контактов 4 и 6 в выпрямлении сетевого напряжения участвуют все четыре диода 15, 16, 18 и 20 образующие мост, обеспечивающий двухполупериодное выпрямление (при замкнутых контактах 4 и 6 в выпрямлении участвует только один из диодов 18 или 20 в зависимости от того, с каким из проводов сети 1 или 2 уменьшилось сопротивление изоляции). The device operates as follows: after connection to the network, if the insulation resistance provides a current in the circuit connected to the housing of the protected appliance, it is less than the set current, the voltage drop across the resistor 23 is less than the zener diode opening voltage 11, transistors 28 and 32 are closed, the current through the relay winding is not flowing, and the appliance is connected through the normally closed contacts 4 and 6 to the network. When the resistance decreases between the electrical circuit of the device and the housing (for example, terminal 36 and 22) along the circuit: terminal 2-closed relay contact 6-terminal 36-insulation resistance of the device electrical circuit-terminal 22-resistor 23-diode 18-resistor 17-terminal 1 flows current. The diode 18 rectifies the current, and a voltage drop occurs on the resistor 23, which charges the capacitor 21. The value of this voltage is determined by the current flowing through the resistor 23 and the resistance value of this resistor. If the voltage drop across the resistor 23 exceeds the opening voltage of the zener diode 11, it opens, part of the current from terminal 22 branches off through the zener diode 11 and the resistor 30 into the base circuit of the transistor 28, which opens, a voltage drop appears on the resistor 29, which opens the transistor through the resistor 32, relay 3 is activated, contacts 4 and 6 are opened, and the main circuit of the protected appliance is disconnected from the network. In this case, however, the current along the main circuit continues to flow, although its value decreases due to resistors 5 and 7 to a value not exceeding the set current. Although the current in the circuit connected to the body of the appliance (terminal 22) has decreased, the voltage drop across the resistor 23 will increase due to the fact that after the opening of contacts 4 and 6, all four diodes 15, 16, 18 and 20 are involved in rectifying the mains voltage a bridge providing half-wave rectification (with closed contacts 4 and 6, only one of the diodes 18 or 20 is involved in the rectification, depending on which of the wires of the network 1 or 2 the insulation resistance decreased).

Устройство будет оставаться в этом состоянии до тех пор, пока ток в цепи вывода 22, соединенного с корпусом прибора, не уменьшится до уровня, при котором падение напряжения на резисторе 23 не станет меньше напряжения открывания стабилитрона 11. При этом ток в цепи базы транзистора 28 прекратится, он закроется, падение напряжения на резисторе 29 упадет до нуля, транзистор 32 также закроется, реле 3 отпустит, нормально замкнутые контакты 4 и 6 вновь подключат электроприбор к питающей сети. Таким образом ток в цепи корпуса электроприбора, при котором устройство отключат питание защищаемого прибора (ток уставки при срабатывании защиты), будет больше, чем ток, при котором устройство вновь подает питание на защищаемый электроприбор (ток отпускания защиты). The device will remain in this state until the current in the output circuit 22 connected to the housing of the device decreases to a level at which the voltage drop across the resistor 23 does not decrease below the opening voltage of the zener diode 11. In this case, the current in the base circuit of the transistor 28 it will stop, it will close, the voltage drop across the resistor 29 will drop to zero, the transistor 32 will also close, relay 3 will release, normally closed contacts 4 and 6 will reconnect the appliance to the mains. Thus, the current in the circuit of the electrical appliance case, at which the device turns off the power of the protected device (set current when the protection is triggered), will be greater than the current at which the device again supplies power to the protected electrical device (protection release current).

Это необходимо для устранения периодических срабатываний устройства при увеличении тока в цепи корпуса электроприбора, так как при срабатывании защиты ток в главной цепи электроприбора резко уменьшается за счет включения последовательно ограничивающих ток резисторов 5 и 7, которые окажутся включенными последовательно с сопротивлением утечки (выводы 35-22 либо 36-22). Это приведет к уменьшению тока в цепи, связанной с корпусом электроприбора через вывод 22, и отпусканию защиты, ток в главной цепи опять возрастет, защита опять сработает и так далее. При этом на корпусе электроприбора при каждом отпускании реле 3 в случае, если сопротивление изоляции уменьшено ниже допустимого предела, будет появляться опасное напряжение, что недопустимо. This is necessary to eliminate the periodic trips of the device when the current in the circuit of the electrical appliance increases, since when the protection is activated, the current in the main circuit of the electrical appliance decreases sharply due to the inclusion of series-limiting resistors 5 and 7, which turn out to be connected in series with the leakage resistance (pins 35-22 or 36-22). This will lead to a decrease in the current in the circuit connected to the body of the appliance through terminal 22, and the protection is released, the current in the main circuit will increase again, the protection will trip again and so on. At the same time, on each case of the relay 3 when the insulation resistance is reduced below the permissible limit, a dangerous voltage will appear, which is unacceptable.

Величины сопротивления резисторов 5, 7, 17, 19 и 30 выбраны таким образом, чтобы ток в цепи, связанной с корпусом прибора через клемму 22 в любом случае не превышал порога чувствительности человека и был совершенно безопасен (порядка 0,7 мА, что соответствует нормам МЭК). The resistance values of resistors 5, 7, 17, 19 and 30 are selected so that the current in the circuit connected to the device body through terminal 22 in any case does not exceed the human sensitivity threshold and is completely safe (about 0.7 mA, which corresponds to the standards IEC).

При уменьшении сопротивления изоляции между корпусом и другим проводом сети (клемма 35) устройство работает аналогично. При этом ток течет по элементам 1, 4 (после срабатывания 5, 15), 35, сопротивление изоляции, 22, 23, 20, 19, 14, 2. By decreasing the insulation resistance between the case and the other network wire (terminal 35), the device works similarly. In this case, the current flows through elements 1, 4 (after operation 5, 15), 35, insulation resistance, 22, 23, 20, 19, 14, 2.

Устройство работает аналогично, если человек даже при нормальном сопротивлении изоляции прикоснется к корпусу электроприбора и к заземленному предмету: так как один из проводов сети с глухозаземленной нейтралью заземлен, то при прикосновении к корпусу прибора и заземленному предмету человек своим телом замыкает цепь 35 или 36-22, и устройство отключает прибор от сети. При этом величина тока через тело человека ограничена, как указывалось выше, резисторами 17, 19 на уровне ниже порога чувствительности. Резистор 34 обеспечивает нормальное функционирование устройства в случае, когда электрическая цепь внутри защищаемого прибора разомкнута (например пауза в работе компрессора холодильника). Диод 33 защищает транзистор 32 от выбросов самоиндукции реле. Диодный мост 12, конденсатор 24, резистор 25 и стабилитрон 26 обеспечивают питание транзисторов 28 и 32 и реле. Резисторы 30 и 31 ограничивают ток базы транзисторов. Предохранитель 14 обеспечивает защиту от коротких замыканий. The device works similarly, even if a person with normal insulation resistance touches the body of the appliance and a grounded object: since one of the wires of the network with a grounded neutral is grounded, when you touch the body of the device and a grounded object, a person closes the circuit 35 or 36-22 with his body , and the device disconnects the device from the network. Moreover, the current through the human body is limited, as indicated above, by resistors 17, 19 at a level below the sensitivity threshold. The resistor 34 ensures the normal operation of the device when the electrical circuit inside the protected device is open (for example, a pause in the compressor operation of the refrigerator). A diode 33 protects the transistor 32 from surges of the self-induction relay. A diode bridge 12, a capacitor 24, a resistor 25, and a zener diode 26 provide power to transistors 28 and 32 and a relay. Resistors 30 and 31 limit the base current of the transistors. Fuse 14 provides short circuit protection.

Таким образом, устройство срабатывает при появлении одной из предпосылок поражения электрическим током: либо уменьшении сопротивления изоляции ниже допустимого уровня, либо замыкание цепи корпус прибора-земля через тело человека даже при нормальном сопротивлении изоляции. Так как для поражения током необходимо одновременное выполнение этих двух условий, то рассматриваемое устройство обеспечивает чрезвычайно высокую степень защиты. В то же время устройство автоматически включает питание защищаемого прибора при первоначальном включении в сеть после временного исчезновения напряжения в питающей сети, а также после исчезновения причин, вызвавших его срабатывание. Thus, the device is triggered when one of the prerequisites for electric shock appears: either the insulation resistance decreases below an acceptable level, or the circuit of the device-ground circuit through the human body is closed even with normal insulation resistance. Since it is necessary to simultaneously fulfill these two conditions for electric shock, the device in question provides an extremely high degree of protection. At the same time, the device automatically turns on the power of the protected device upon initial inclusion in the network after a temporary disappearance of voltage in the supply network, as well as after the disappearance of the reasons that caused its operation.

Устройство предназначено для обеспечения безопасной эксплуатации электропотребителей (холодильники, стиральные машины, утюги, пылесосы, микроволновые печи и т.д.). The device is designed to ensure the safe operation of electrical consumers (refrigerators, washing machines, irons, vacuum cleaners, microwave ovens, etc.).

По коммутируемой мощности устройство принципиальных ограничений не имеет она определяется типом исполнительного элемента (реле). According to the switched power, the device does not have fundamental restrictions; it is determined by the type of actuator (relay).

Claims

1. A way to ensure the safe operation of electrical appliances, the case of which is not grounded, in a network with a grounded neutral, in which the electrical appliance is disconnected from the mains in the event of factors that could cause electric shock or voltage failure in the supply network, after the termination of the factors that caused shutdown, reconnect the device to the mains, characterized in that after disconnecting the protected electrical appliance from the mains, a current is passed through the working circuit of the electrical appliance , the value of which is limited at a level that is safe for humans, control the amount of current in the circuit associated with the body of the device, and the termination of the factors that caused the disconnection of the appliance or the temporary disappearance of the supply voltage is fixed if the value of the monitored current is lower than the setting that determines the admissibility of connecting power to electrical appliances and the connection of electrical appliances to the mains is carried out automatically, while the value of the set current at which the power is connected is significantly lower than the set and protective shutdown.

2. A device for the safe operation of electrical appliances, comprising a current monitoring unit connected to the housing of the electrical appliance and connected through a threshold element to a key element, to the output of which an actuating element is connected, the contacts of which are connected between the mains and the working circuit of the protected electrical appliance, and the key element is connected through a rectifier with a supply network, characterized in that parallel to the contacts of the actuating element are connected current limiters, which are sequentially о connected resistor and diode, the current control unit additionally contains a capacitor connected in parallel with the measuring resistor, two diodes connected in series with the resistors and forming a diode bridge together with the diodes of the current limiters and providing a lower value of the current setting when connecting the appliance to the network than the current setting at protective shutdown