RU208655U1

RU208655U1 - Устройство защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей, в которых может отсутствовать защитный проводник

Info

Publication number: RU208655U1
Application number: RU2021122866U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Купцов; Борис Николаевич Зубов
Original assignee: Владимир Дмитриевич Купцов
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2021-12-29

Abstract

Полезная модель относится к противопожарному электротехническому оборудованию и решает проблему перегрева штепсельных соединителей электрических сетей, в которых может отсутствовать защитный проводник (РЕ). Проблема решается Устройством защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей, в которых может отсутствовать защитный проводник, посредством формирования, при перегреве, последовательности коротких сигнальных импульсов напряжения между фазным и нулевым проводниками. Устройство защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей, в которых может отсутствовать защитный проводник, состоит из последовательно соединенных конденсатора, газового разрядника, нормально разомкнутого термореле, и подключается между фазным и нулевым контактами штепсельного соединителя. При перегреве термореле замыкается, что приводит к формированию импульсов напряжения между фазным и нулевым контактами штепсельного соединителя. Импульсы, например, могут детектироваться детектором импульсов напряжения для отключения электрической сети, другими устройствами или их комбинацией.

Description

Устройство защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей решает проблему перегрева штепсельных соединителей в электрических сетях, имеющих в своем составе фазный проводник (L), нулевой проводник (N), а также имеющих или не имеющих защитный проводник (РЕ). Термины, обозначения и определения приводятся в соответствии с:

ГОСТ IEC 60051-151-2014

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ

СЛОВАРЬ Часть 151

Электрические и магнитные устройства

ГОСТ IEC 60051-195-2005

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Термины и определения

ГOCT IEC/TR60755-2017

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНЫЕ, УПРАВЛЯЕМЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛНЫМ

(ОСТАТОЧНЫМ ТОКОМ)

Общие требования

Под термином "Напряжение сети" будет пониматься действующее значение фазного переменного напряжения (U) между нулевым проводником (N) и фазным проводником (L).

Из предшествующего известно "Устройство защиты контактов штепсельного соединения от перегрева", описанное в патенте RU 17473577, которое мы будем использовать для сравнения и называть в дальнейшем "Сравниваемым устройством". В Сравниваемом устройстве, в качестве контактов штепсельного соединения рассматриваются контакты штепсельной розетки. Вводные контакты розетки соединены с нулевым (N), фазным (L) и защитным (РЕ) проводниками. Для защиты электрической сети используется УЗО. В Сравниваемом устройстве используется термоэлемент, состоящий из:

1. Вариант

нормально разомкнутого термореле, соединенного последовательно с резистором, которые подключены между фазным (L) и защитным (РЕ) проводниками

2. Вариант

термистор, подключенный между фазным (L) и защитным (РЕ) проводниками

В Варианте 1, при превышении температурой значения, равного температуре срабатывания термореле, через резистор протекает ток, превышающий по значению номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО, и УЗО отключается.

В Варианте 2, при превышении температурой порогового значения для термистора, сопротивление термистора резко падает, вследствие чего через него протекает ток, превышающий по значению номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО, и УЗО отключается.

Недостатки в Варианте 1:

- При отсутствии защитного проводника (РЕ) в Сравниваемом устройстве, оно не может функционировать

- При нарушении целостности защитного (РЕ) проводника или отсутствия его соединения на вводном распределительном устройстве (ВРУ) с нулевым проводником (N), ток утечки, превышающий номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО, отсутствует, УЗО не срабатывает, на корпусах приборов и оборудования появляется фазное напряжение.

- При не срабатывании УЗО по какой либо причине, например неисправности, через резистор протекает ток, который с учетом напряжения на резисторе, равного напряжению сети, вызывает нагрев резистора, если он не рассчитан на мощность в несколько Ватт. Например, при номинале резистора 6600 Ом при напряжении сети 220 Вольт на резисторе выделяется энергия, равная 7,3 Ватт/сек. Резисторы, рассчитанные на мощность 7,3 Ватт, имеют большие габариты, что делает их монтаж в бытовую штепсельную розетку (используемую в загородных домах, квартирах для подключения различного оборудования) невозможным. Использование малогабаритных резисторов меньшей мощности, приведет к их нагреву, перегреву и выходу из строя, с вероятностью возгорания.

Недостатки в Варианте 2

- аналогичные недостаткам Варианта 1

- возможность ложного срабатывания УЗО, вследствие того, что характеристика термистора отличается от характеристики идеального ключа, и ток утечки через термистор будет суммироваться с токами утечки в термисторах аналогичных Сравниваемых устройствах, установленных в той же сети, и может превысить значение номинального отключающего дифференциального тока УЗО.

Особенностью Устройства защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей, в которых может отсутствовать защитный проводник (в дальнейшем Устройство), является использование только нулевого проводника (N) и фазного проводника (L) для формирования при перегреве сигнальной последовательности коротких импульсов напряжения между ними, которые, могут быть использованы для отключения сети.

Для описания работы Устройства, в качестве примера, рассмотрим электрическую сеть, изображенную на Фиг. 1. Сеть состоит из фазного (L) 1, нулевого (N) 2 проводников, УЗО 6, штепсельного соединителя 20 с Устройством 17, нагрузкой 19, детектором импульсов напряжения 9. Устройство 17 устанавливается в штепсельный соединитель 20 и подключается внутри него к фазному проводнику 18 и нулевому проводнику 12.

В нормальном режиме при отсутствии перегрева контактов штепсельного соединителя 20, контакты УЗО находятся в положении 4.

При превышении температурой порогового значения, срабатывает термореле 14, положение контактов термореле переходит из состояния 16 в состояние 15, что приводит к росту напряжения на газовом разряднике 22, и он срабатывает. Значение емкости газового разрядника не превышает 4 пФ. Значение емкости конденсатора 13 подбирается исходя из условия, при котором максимальный ток в момент разряда в газовом разряднике 22 зависит от типа газового разрядника и, как правило, не превышает 1А. В противном случае, разряд в газовом разряднике из состояния Тлеющего перейдет в состояние Дугового. Дуговой разряд послужит причиной быстрого выхода из строя газового разрядника. Длительность фронта импульса в газовом разряднике определяется его типом. Для примера, выберем длительность фронта импульса в газовом разряднике 22 равной 10 нс. В этом случае соответствующая частота будет рана F=25 МГц. Реактивное сопротивление емкости равно 1/(2πFC). При напряжении сети равном 220 В, амплитуда напряжения равна 311 В, следовательно, C<1/(2πF)/311=20 пФ. Емкость сети Сс 21, в месте установки штепсельного соединителя, будем считать равной Сс=2 нФ. В этом случае импульс напряжения на газовом разряднике 22 амплитудой 140 В, вызовет импульс напряжения Ui между контактами 10 и 11 с амплитудой 140/(Сс/С)=1,4 В. Последовательность импульсов Ui детектируется детектором импульсов напряжения 9, который формирует ток утечки на входе 3 УЗО 6, что приводит к отключению УЗО 6, контакты которого переходят из состояния 4, в состояние 5 и сеть обесточивается.

Если в качестве штепсельного соединителя рассматривать штепсельную розетку, целесообразно устанавливать Устройство на внутреннюю поверхность корпуса рядом с отверстиями под контакты штепсельного соединения.

Рассмотренный вариант конфигурации сети и ее состав, для описания работы Устройства, не исчерпывает все возможные варианты использования Устройства защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей в которых может отсутствовать защитный проводник.

Claims

Устройство защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей, в которых может отсутствовать защитный проводник, состоит из последовательно соединенных конденсатора, газового разрядника и нормально разомкнутого термореле и, при перегреве, вследствие замыкания термореле, формирует сигналы сигнализации для отключения сети в виде последовательности коротких импульсов напряжения между фазным и нулевым контактами штепсельного соединителя.