RU214913U1 - SAFETY DEVICE FOR SHIP ELECTRIC NETWORK - Google Patents

SAFETY DEVICE FOR SHIP ELECTRIC NETWORK Download PDF

Info

Publication number
RU214913U1
RU214913U1 RU2022109932U RU2022109932U RU214913U1 RU 214913 U1 RU214913 U1 RU 214913U1 RU 2022109932 U RU2022109932 U RU 2022109932U RU 2022109932 U RU2022109932 U RU 2022109932U RU 214913 U1 RU214913 U1 RU 214913U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
electrical
transformer
phase
ship
Prior art date
Application number
RU2022109932U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Андреевич Катанович
Вячеслав Александрович Цыванюк
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Application granted granted Critical
Publication of RU214913U1 publication Critical patent/RU214913U1/en

Links

Images

Abstract

Настоящая полезная модель относится к области электротехники, а именно к технике электробезопасности, и может быть использована на кораблях, судах и других подвижных объектах.This utility model relates to the field of electrical engineering, namely to electrical safety engineering, and can be used on ships, ships and other moving objects.

Техническим результатом является обеспечение электробезопасности в электрических сетях с изолированной нейтралью за счет применения дополнительных конденсаторов, емкость которых определяется установкой срабатывания, напряжением, частотой и числом фаз питающей сети с учетом емкостной проводимости на стороне нагрузки. Что является особенностью применения УЗО совместно с разделительным трансформатором в сетях с изолированной нейтралью. 1 ил.

Figure 00000001
The technical result is to ensure electrical safety in electrical networks with isolated neutral through the use of additional capacitors, the capacity of which is determined by the operation setting, voltage, frequency and number of phases of the supply network, taking into account capacitance on the load side. What is a feature of the use of RCDs in conjunction with an isolating transformer in networks with an isolated neutral. 1 ill.
Figure 00000001

Description

Настоящая полезная модель относится к области электротехники, а именно к технике электробезопасности, и может быть использована на кораблях, судах и других подвижных объектах.This utility model relates to the field of electrical engineering, namely to electrical safety engineering, and can be used on ships, ships and other moving objects.

Известно, что замыкания в электрических сетях с изолированной нейтралью одной из фаз на корпус могут приводить не только к возникновению перенапряжений и импульсных помех, но и к ухудшению состояния электробезопасности.It is known that short circuits in electrical networks with an isolated neutral of one of the phases on the case can lead not only to the occurrence of overvoltages and impulse noise, but also to a deterioration in the state of electrical safety.

Обеспечение электробезопасности на кораблях является проблемой, так как на кораблях широко используется специальное электрическое оборудование. Характерно также применение электрифицированных передвижных средств механизации и электрического переносного оборудования и электроинструмента различного назначения, что требует особого внимания при решении проблемы электробезопасности на кораблях и судах. Корабельные электрические сети переменного тока, как правило, выполняются с изолированной от корпуса корабля нейтралью. При нормальном состоянии изоляции между фазами и отсутствием емкостных токов утечки на корпус повреждение изоляции одной фазы не вызывает аварийного срабатывания защиты от недопустимых токов, обеспечивая непрерывность электроснабжения, что является достоинством таких сетей. В то же время, при наличии однофазного замыкания на корпус, возникает опасность электрического поражения человека при одновременном прикосновении к корпусу корабля и любой другой, неповрежденной фазе.Ensuring electrical safety on ships is a problem, as special electrical equipment is widely used on ships. The use of electrified mobile mechanization equipment and electric portable equipment and power tools for various purposes is also typical, which requires special attention when solving the problem of electrical safety on ships and vessels. Shipboard electrical AC networks, as a rule, are made with a neutral isolated from the ship's hull. In the normal state of the insulation between the phases and the absence of capacitive leakage currents on the case, damage to the insulation of one phase does not cause an emergency operation of the protection against inadmissible currents, ensuring the continuity of the power supply, which is an advantage of such networks. At the same time, in the presence of a single-phase short circuit to the hull, there is a danger of electric shock to a person while simultaneously touching the ship's hull and any other undamaged phase.

В реальных корабельных сетях, кроме сопротивления изоляции, необходимо принимать во внимание наличие емкостей фаз сети относительно корпуса корабля. Она образуется как собственной распределенной емкостью применяемого электрооборудования, в том числе электрических кабелей, так и емкостью фильтров защиты электронной аппаратуры от помех.In real ship networks, in addition to insulation resistance, it is necessary to take into account the presence of network phase capacitances relative to the ship's hull. It is formed both by its own distributed capacitance of the electrical equipment used, including electrical cables, and by the capacitance of filters to protect electronic equipment from interference.

На кораблях и судах уровень емкостей фаз значительно превышает уровень электробезопасности, а ряде случаев и уровень пожаробезопасности.On ships and vessels, the level of phase capacitances significantly exceeds the level of electrical safety, and in some cases, the level of fire safety.

Применение переносного и передвижного электрооборудования напряжением 220 В и 380 В, частотой 50 Гц приводит к необходимости использования дополнительных средств защиты, а именно использовать устройства защиты отключения.The use of portable and mobile electrical equipment with a voltage of 220 V and 380 V, a frequency of 50 Hz leads to the need to use additional means of protection, namely, the use of trip protection devices.

Такое устройство должно отключать питание, если ток утечки на корпус превысит величину 30 мА (отключающий ток).Such a device must turn off the power if the leakage current to the case exceeds 30 mA (breaking current).

В береговых электросетях в настоящее время накоплен достаточный опыт применения устройств защиты отключения (УЗО), прежде всего в сетях с заземленной нейтралью электроустановок жилых и общественных зданий. Аналоги: 1. odinelectric.ru>equipment/circuit-breaker…uzo…vidy. 2. ГОСТ 12.1.038-82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов», М., Изд. Стандартов, 1984 г. Известно устройство защиты отключения. Прототип. Источник: https://odinelectric.ru/equipment/circuit-breaker/chto-takoe-uzo-naznachenie-m. Оно состоит из: дифференциального трансформатора тока, порогового элемента, исполнительного механизма и цепи тестирования.Sufficient experience has been accumulated in coastal power networks in the use of trip protection devices (RCDs), primarily in networks with a grounded neutral in electrical installations of residential and public buildings. Analogues: 1. odinelectric.ru>equipment/circuit-breaker…uzo…vidy. 2. GOST 12.1.038-82 “SSBT. Electrical safety. Maximum allowable values of contact voltages and currents”, M., Izd. Standards, 1984. A trip protection device is known. Prototype. Source: https://odinelectric.ru/equipment/circuit-breaker/chto-takoe-uzo-naznachenie-m. It consists of: differential current transformer, threshold element, actuator and test circuit.

Принцип действия УЗО.The principle of operation of the RCD.

Функционирование устройства построено на фиксации тока утечки на «землю» и отключении электросети в случае такого ЧП. Наличие утечки прибор фиксирует только по разнице между токами: теми, что вышли из прибора, и теми, что вернулись обратно. Если с электросетью все в порядке, то токи идентичны по величине, однако разнятся по направлению. Как только появляется утечка - к примеру, вы дотронулись до незаизолированного на 100% провода - часть тока уходит «на землю» по другому контуру (в данном случае - посредством тела человека). Как результат, ток, вернувшийся в УЗО через нейтраль, будет меньше вышедшего. То же самое происходит, если в одном из электрических приборов повредилась изоляция. Тогда под напряжением оказываются корпус или другая деталь. Задевая их, человек создает еще один контур «на землю». В этом случае часть тока будет двигаться по нему, то есть, баланс разрушится.The operation of the device is based on fixing the leakage current to the "ground" and turning off the power grid in the event of such an emergency. The device detects the presence of leakage only by the difference between the currents: those that left the device and those that returned back. If everything is in order with the power grid, then the currents are identical in magnitude, but differ in direction. As soon as a leak appears - for example, you touched a 100% uninsulated wire - part of the current goes "to the ground" along another circuit (in this case, through the human body). As a result, the current returned to the RCD through the neutral will be less than the current that came out. The same thing happens if the insulation is damaged in one of the electrical appliances. Then the housing or other part is under tension. Touching them, a person creates another contour "to the ground". In this case, part of the current will move along it, that is, the balance will collapse.

Недостатком, как аналога, так и прототипа является то, что УЗО требует наличие отдельного провода защитного заземления наряду с проводом рабочего заземления. Провод защитного заземления в этом случае подводится к электроприемнику таким образом, что позволяет создать обходной конур и обеспечит наличие разностного тока, формирующего сигнал отключение питания при превышении током утечки заранее установленного значения.The disadvantage of both analog and prototype is that the RCD requires a separate protective earth wire along with a working ground wire. In this case, the protective earth wire is connected to the power receiver in such a way that it allows creating a bypass circuit and ensures the presence of a differential current that generates a signal to turn off the power when the leakage current exceeds a predetermined value.

В корабельных сетях переменного тока, выполненных по схеме с изолированной нейтралью, создание обходного контура тока утечки вызывает определенные трудности.In ship AC networks, made according to the isolated neutral circuit, the creation of a leakage current bypass circuit causes certain difficulties.

Целью полезной модели является обеспечение электробезопасности в электрических сетях с изолированной нейтралью.The purpose of the utility model is to ensure electrical safety in electrical networks with an isolated neutral.

Поставленная цель достигается тем, что в корпус устройства безопасности корабельной электросети введено устройства защитного отключения, при этом устройство защиты отключения соединено с входом и выходом разделительного трансформатора, который изменяет условие протекания различных токов утечки через сопротивление Rиз или сопротивление человека Rч со стороны нагрузки в сети питания, при этом лишь часть тока утечки, а именно через емкости Со, формирует сигнал срабатывания, а другая часть возвращается в источник питания через емкости нагрузки Сн, не влияя на работу устройства защитного отключения, причем ток утечки через емкости Со выше установки срабатывания, как только сопротивление станет ниже допустимого уровня, при этом электроприбор соединяется с выходом трансформатора.This goal is achieved by the fact that a residual current device is introduced into the body of the safety device of the ship's electrical network, while the protective device is connected to the input and output of an isolation transformer, which changes the condition for the flow of various leakage currents through the resistance R from or the human resistance R h from the load side in power supply network, while only part of the leakage current, namely through the capacitance C o , generates a trip signal, and the other part returns to the power source through the load capacitance C n without affecting the operation of the residual current device, and the leakage current through the capacitance C o is higher operation settings, as soon as the resistance falls below the permissible level, while the appliance is connected to the output of the transformer.

Предлагаемое устройство состоит изThe proposed device consists of

1 - корпуса;1 - housing;

2 - устройство защиты отключения (УЗО);2 - trip protection device (RCD);

3 - электроприбора;3 - electrical appliances;

4 - напряжение питающей сети (Uc);4 - supply voltage (U c );

5 - емкости фаз относительно корпуса на стороне питающей сети (Uо);5 - phase capacities relative to the housing on the side of the supply network (U about );

6 - емкости фаз относительно корпуса на стороне подключающей нагрузки (Uн);6 - phase capacities relative to the housing on the side of the connecting load (U n );

7 - сопротивление тела человека (Rч);7 - resistance of the human body (R h );

8 - сопротивление изоляции в цепи питания (Rиз1; Rиз2);8 - insulation resistance in the power circuit (R out of 1; R out of 2);

9 - защитного заземления.9 - protective earth.

Сопротивление Rиз - это сопротивление изоляции в цепи питания УЗО. При нахождении УЗО во влажной камере с относительной влажностью воздуха 91-95% в течение 48 часов сопротивление изоляции его главной цепи должно быть не менее 2 Мом, сопротивление изоляции между металлическим частями механизма и корпусом - не менее 5 мОм. Измерение сопротивления изоляции проводят при напряжении 500 В постоянного тока. Изоляция УЗО также должна выдерживать испытания на стойкость к импульсным перенапряжениям. Испытания включают в себя приложение десяти импульсов тока (1,2/50 мкс) с пиковым напряжением 6 кВ между соединенными вместе фазными полюсами и нейтральным полюсом. Вторую серию испытаний проводят при пиковым напряжении импульсов 8 кВ.The resistance R of is the insulation resistance in the RCD supply circuit. When the RCD is in a humid chamber with a relative humidity of 91-95% for 48 hours, the insulation resistance of its main circuit must be at least 2 MΩ, the insulation resistance between the metal parts of the mechanism and the case must be at least 5 MΩ. The measurement of insulation resistance is carried out at a voltage of 500 V DC. The RCD insulation must also withstand surge tests. The test involves the application of ten current pulses (1.2/50 µs) with a peak voltage of 6 kV between the phase poles connected together and the neutral pole. The second series of tests is carried out at a peak pulse voltage of 8 kV.

Емкость Со - суммарная емкость фаз относительно корпуса корабля. На стороне питающей сети емкость может достигать до 20 мкФ на фазу при несимметрии не более: 30% для сети 380 В; 40% для сети 220 В.Capacitance C o - the total capacitance of the phases relative to the ship's hull. On the side of the supply network, the capacitance can reach up to 20 μF per phase with asymmetry of not more than: 30% for a 380 V network; 40% for a 220 V network.

Протекающий ток в нейтральном проводе равен сумме токов, которые протекают в фазах для трехфазной четырехпроводной цепи. Когда в таком контуре из-за случайного прикосновения человека к неизолированным частям токопроводящих элементов цепи или при контакте оголенной части проводки (из-за повреждения) с другими токопроводящими предметами, образующими новую электрическую цепь, происходит так называемая утечка тока - равенство входящего и выходящего токов нарушается. Это нарушение регистрируется и используется как команда на отключение всей электрической цепи. На этом процессе конструируется УЗО. Ток «утечки» называется дифференциальным током. При включении УЗО включается соленоид и удерживает шток контактной группы аналогично электромагниту. Так как в этот же момент приходят в контакт клеммы обмотки самого соленоида и клеммы питающих проводов. Но в схеме питания соленоида установлены транзитные контакты размыкания, которые управляются магнитоэлектрическим реле и на реле дается функция самостоятельного отключения УЗО.The current flowing in the neutral wire is equal to the sum of the currents that flow in the phases for a three-phase four-wire circuit. When in such a circuit, due to a person accidentally touching the non-insulated parts of the conductive elements of the circuit or upon contact of the bare part of the wiring (due to damage) with other conductive objects forming a new electrical circuit, the so-called current leakage occurs - the equality of the incoming and outgoing currents is violated . This violation is registered and used as a command to turn off the entire electrical circuit. In this process, an RCD is constructed. The "leakage" current is called differential current. When the RCD is turned on, the solenoid turns on and holds the rod of the contact group in the same way as an electromagnet. Since at the same moment the terminals of the winding of the solenoid itself and the terminals of the supply wires come into contact. But in the power circuit of the solenoid, transit opening contacts are installed, which are controlled by a magnetoelectric relay and the relay is given the function of self-shutdown of the RCD.

Выходящий и входящий ток сети, протекая в соответствующих обмотках трансформатора, за счет произведенной электродвижущей силы (ЭДС) создает в магнитопроводе (сердечнике) два равных, но разнонаправленных магнитных потока. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. По причине полной компенсации магнитных потоков, в намотанной на сердечник вторичной обмотке, питающей контрольное реле, не возникает ЭДС и реле находится в пассивном состоянии.The outgoing and incoming current of the network, flowing in the corresponding windings of the transformer, due to the produced electromotive force (EMF), creates two equal but oppositely directed magnetic fluxes in the magnetic circuit (core). The resulting magnetic flux is zero, the current in the secondary winding of the differential transformer is also zero. Due to the complete compensation of magnetic fluxes, no EMF occurs in the secondary winding wound on the core, which feeds the control relay, and the relay is in a passive state.

В момент касания оголенной части фазного провода или корпуса какого-либо бытового прибора, на который произошел пробой фазы, через входящую обмотку трансформатора будет протекать дополнительный дифференциальный ток. Нарушение равенства входящего и выходящего токов мгновенно создают некомпенсированный магнитный поток в сердечнике трансформатора. И как следствие, мгновенное появление ЭДС во вторичной обмотке, связанной с реле как источник его питания. Если этот ток превышает значение порогового элемента пускового органа, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм. Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. Реле, получив электропитание, сразу же срабатывает и отключает питание соленоида (транзитные клеммы размыкаются), удерживающего основные контакты в замкнутом положении. Контакты размыкаются, соленоид обесточивается и отпускает подпружиненный шток контактной группы, и электроснабжение сети прерывается. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.At the moment of touching the bare part of the phase wire or the case of any household appliance, on which a phase breakdown has occurred, an additional differential current will flow through the incoming winding of the transformer. Violation of the equality of the incoming and outgoing currents instantly creates an uncompensated magnetic flux in the core of the transformer. And as a result, the instantaneous appearance of EMF in the secondary winding connected to the relay as its power source. If this current exceeds the value of the threshold element of the trigger, the latter operates and acts on the actuator. The actuator, usually consisting of a spring drive, a release mechanism and a group of power contacts, opens the electrical circuit. The relay, having received power, immediately operates and turns off the power to the solenoid (the transit terminals open), which holds the main contacts in the closed position. The contacts open, the solenoid de-energizes and releases the spring-loaded rod of the contact group, and the power supply to the network is interrupted. As a result, the electrical installation protected by the RCD is de-energized.

Чем чувствительнее контрольное магнитоэлектрическое реле к значениям сигнала сбрасывания дифференциального тока, тем эффективней защитная функция УЗО, классифицирующаяся по выполняемым функциям:The more sensitive the control magnetoelectric relay is to the values of the differential current reset signal, the more effective the protective function of the RCD, classified according to the functions performed:

АС - реагирование на внезапно появляющийся или нарастающий постепенно переменный ток утечки;AC - response to a suddenly appearing or gradually increasing alternating leakage current;

А - дополнительно срабатывает на постоянный пульсирующий дифференциальный ток, который может появляться неожиданно или нарастать постепенно;A - additionally triggered by a constant pulsating differential current, which may appear unexpectedly or increase gradually;

В - реагирование на постоянный и переменный пульсирующие токи утечки;B - response to direct and alternating pulsating leakage currents;

S - селективное УЗО с дополнительной временной выдержкой на отключение;S - selective RCD with additional time delay for shutdown;

G - аналогично S, но с меньшей задержкой.G - similar to S, but with less delay.

Формируемый сигнал сбрасывания характеризуется временем отключения - промежутком от появления отключающего тока утечки до момента гашения дуги и предельным временем несрабатывания для устройства типа S - временным интервалом между началом возникновения тока утечки и размыканием контактов. Последний параметр определяет селективность действия УЗО. Его предельная величина составляет 0,5 с. При этом следует учитывать, что для защиты людей размыкание должно происходить в течение 10-40 мс и для предотвращения возгорания изоляции - до 40-500 мс. УЗО селективного типа S применяется для исключения ложного срабатывания от влияния помех или скачков напряжения.The generated reset signal is characterized by the trip time - the interval from the appearance of the tripping leakage current until the arc is extinguished, and the limiting non-operation time for the S type device - the time interval between the onset of the leakage current and the opening of the contacts. The last parameter determines the selectivity of the RCD. Its limit value is 0.5 s. In this case, it should be taken into account that for the protection of people, opening should occur within 10-40 ms and to prevent ignition of the insulation - up to 40-500 ms. RCD selective type S is used to prevent false operation from the influence of interference or power surges.

Токи утечки всегда имеют место в электрических цепях. В сумме они не должны быть выше 1/3 от номинального тока утечки устройства. Считается, что на 1 А нагрузки приходится 0,4 мА тока утечки потребителя, а на 1 м длины фазного провода - 10 мкА. Защитный прибор настраивается по величине суммарного тока естественной утечки. Если этого не делать, могут происходить частые ложные срабатывания. При этом следует учитывать, что устройство с током утечки свыше 100 мА уже не защитит человека от поражения током.Leakage currents always take place in electrical circuits. In sum, they should not exceed 1/3 of the rated leakage current of the device. It is believed that for 1 A of load there is 0.4 mA of consumer leakage current, and for 1 m of the length of the phase wire - 10 μA. The protective device is adjusted according to the total natural leakage current. If this is not done, frequent false positives may occur. In this case, it should be borne in mind that a device with a leakage current of more than 100 mA will no longer protect a person from electric shock.

В конструкции трансформатора дифференциального тока учтены механизмы по устранению ложных срабатываний от разрядов во время грозы и чувствительность по дифференциальному току до 30 mA. При этом габаритные размеры УЗО позволяют размещать его в электрических шкафах на DIN-рейке. Быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке, отключает потребителя от питающей сети, если произойдет утечка тока на заземляющий проводник «землю». Дифференциальный трансформатор имеет три обмотки. Первичная и вторичная обмотки включены в фазные и нулевой провод соответственно, а третья обмотка - к пусковому органу, который выполняется на чувствительных реле или электронных компонентах. Пусковой орган связан с исполнительным управляющим устройством, который включает в себя силовую контактную группу с механизмом привода. Тестовая кнопка служит для проверки и контроля исправности УЗО. В нормальном режиме, при отсутствии тока утечки, в цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока, протекает рабочий ток нагрузки. Именно эти проводники образуют встречно включенные первичную и вторичную обмотки трансформатора тока. Данные токи будут равны по величине и противоположны по направлению. Они наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но встречно направленные магнитные потоки. Получается, что результирующий магнитный поток равен нулю, ток в третьей (исполнительной) обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю и пусковой орган находится в состоянии покоя и УЗО функционирует в нормальном режиме.The design of the differential current transformer takes into account the mechanisms to eliminate false positives from discharges during a thunderstorm and sensitivity to differential current up to 30 mA. At the same time, the overall dimensions of the RCD allow it to be placed in electrical cabinets on a DIN rail. A high-speed protective switch that reacts to differential current in the conductors supplying electricity to the protected electrical installation disconnects the consumer from the supply network if a current leakage occurs to the grounding conductor "ground". The differential transformer has three windings. The primary and secondary windings are included in the phase and neutral wires, respectively, and the third winding is connected to the starting element, which is performed on sensitive relays or electronic components. The starting body is connected to the executive control device, which includes a power contact group with a drive mechanism. The test button is used to check and monitor the health of the RCD. In normal mode, in the absence of leakage current, the operating current of the load flows in the circuit along the conductors passing through the window of the magnetic circuit of the current transformer. It is these conductors that form the back-to-back primary and secondary windings of the current transformer. These currents will be equal in magnitude and opposite in direction. They induce equal but oppositely directed magnetic fluxes in the magnetic core of the current transformer. It turns out that the resulting magnetic flux is zero, the current in the third (executive) winding of the differential transformer is also zero, and the starting element is at rest and the RCD is operating in normal mode.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроустройства, на который произошел пробой изоляции по фазной (первичной) обмотке трансформатора тока кроме тока нагрузки протекает дополнительный ток, являющийся для трансформатора тока дифференциальным. Получается, что токи у нас неравны, следовательно, неравны и магнитные потоки, которые уже не компенсируют друг друга. Из-за этого в третьей обмотке возникает ток. Если этот ток превышает установленное значение 30 мА, то срабатывает пусковой орган, который воздействует на исполнительный механизм.When a person touches open conductive parts or the body of an electrical device, on which an insulation breakdown has occurred along the phase (primary) winding of the current transformer, in addition to the load current, an additional current flows, which is differential for the current transformer. It turns out that our currents are unequal, therefore, magnetic fluxes are also unequal, which no longer compensate each other. Because of this, a current appears in the third winding. If this current exceeds the set value of 30 mA, then the starting element is activated, which acts on the actuator.

Исполнительный механизм, состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь, в результате чего установка отключается от сети. Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) в УЗО предусмотрена кнопка тестирования. Она включена последовательно с резистором. Номинал резистора подобран, таким образом, чтобы разностный ток был равен паспортному току утечки срабатывания УЗО. Если при нажатии на эту кнопку УЗО срабатывает, значит, оно исправно.The actuator, consisting of a spring drive, a trigger mechanism and a group of power contacts, opens the electrical circuit, as a result of which the installation is disconnected from the network. To carry out periodic monitoring of serviceability (operability), a test button is provided in the RCD. It is connected in series with a resistor. The value of the resistor is selected so that the differential current is equal to the passport tripping leakage current of the RCD. If, when you press this button, the RCD is triggered, then it is working properly.

В трехфазных УЗО через окно сердечника проходят четыре провода - три фазных и нулевой. При равенстве нагрузки в нулевом и в трех фазных проводах их геометрическая сумма равна нулю (ток в фазном проводе УЗО течет в одном направлении, а ток в нулевом проводе точно такого же значения течет в противоположном направлении). При утечке тока на заземленный корпус электроприемника, а также при случайном прикосновении стоящего на токопроводящем полу человека к фазному проводу электрической сети, равенство токов в первичной обмотке трансформатора тока нарушится, поскольку по фазному проводу, помимо тока нагрузки, будет проходить ток утечки, и в его вторичной обмотке появится ток, протекающий во вторичной обмотке трансформатора, ток воздействует на управляющий элемент, который через выключатель отключает потребителя от питающей сети.In three-phase RCDs, four wires pass through the core window - three phase and zero. If the load is equal in the zero and in the three phase wires, their geometric sum is zero (the current in the phase wire of the RCD flows in one direction, and the current in the neutral wire of exactly the same value flows in the opposite direction). In the event of a current leakage to the grounded housing of the electrical receiver, as well as in the event of a person standing on the conductive floor accidentally touching the phase wire of the electrical network, the equality of currents in the primary winding of the current transformer will be violated, since the phase wire, in addition to the load current, will carry a leakage current, and in its the secondary winding, the current flowing in the secondary winding of the transformer will appear, the current acts on the control element, which, through the switch, disconnects the consumer from the mains.

Все элементы конструкции плотно соединены с корпусом. В устройстве обработка и формирование сигналов осуществляется с применением полупроводниковой и микроэлектронной техники. Для формирования тактового сигнала используется трансформаторный датчик тока. В качестве исполнительного органа использован малогабаритный контактор типа ПМ 12 в морском исполнении. ТУ3426-077-05758109-2014. Указанный контактор обеспечивает требуемое быстродействие (время отключение), необходимый ресурс работы и приемлемые массогабаритные параметры. В корпусе устройства защиты 2 размещаются платы электронных блоков, трансформаторный датчик тока утечки, предназначенные для определения силы переменного или постоянного тока в электрических цепях. Он состоит из магнитопровода с зазором и компенсационной обмотки, датчика Холла и электронной платы обработки электрических сигналов. Контактор и зажимы для подключения внешних электрических кабелей (цепи питания и цепи нагрузки).All structural elements are tightly connected to the body. In the device, the processing and generation of signals is carried out using semiconductor and microelectronic technology. To generate a clock signal, a transformer current sensor is used. As an executive body, a small-sized contactor of the PM 12 type in a marine version was used. TU3426-077-05758109-2014. The specified contactor provides the required speed (off time), the necessary service life and acceptable weight and size parameters. In the body of the protection device 2, there are boards of electronic blocks, a transformer leakage current sensor, designed to determine the strength of alternating or direct current in electrical circuits. It consists of a magnetic circuit with a gap and a compensation winding, a Hall sensor and an electronic board for processing electrical signals. Contactor and clamps for connecting external electrical cables (supply and load circuits).

Устройство защиты отключения 2 работоспособно при суммарной емкости относительно корпуса корабля до 20 мкФ на фазу при несимметрии не более: 30% для сети 380 В; 40% для сети 220 В.Shutdown protection device 2 is operational with a total capacitance relative to the ship's hull up to 20 μF per phase with asymmetry of not more than: 30% for a 380 V network; 40% for a 220 V network.

Время срабатывания при возникновении дифференциального тока не превышает значений: 1.. 2 Iном - 200 мс; 250 - 100 мс; >500 - 90 мс.The response time in the event of a differential current does not exceed the following values: 1.. 2 Inom - 200 ms; 250 - 100 ms; >500 - 90 ms.

Применение устройство при решении проблемы электробезопасности на кораблях, несомненно, положительно скажется на состоянии электробезопасности кораблей и судов.The use of the device in solving the problem of electrical safety on ships will undoubtedly have a positive effect on the state of electrical safety of ships and vessels.

Claims (1)

Устройство электробезопасности корабельной электросети, состоящее из корпуса, в котором содержатся электроприбор, соединенный с выходом трансформатора; устройство защитного отключения, в котором размещены дифференциальный трансформатор, имеющий три обмотки, пусковой орган, исполнительное управляющее устройство, первичная и вторичная обмотки дифференциального трансформатора включены в фазный и нулевой провода, а третья обмотка соединена с пусковым органом, который связан с исполнительным управляющим устройством; при этом устройство защитного отключения соединено с входом и выходом разделительного трансформатора, который изменяет условия протекания различных токов утечки через сопротивление изоляции в цепи питания УЗО (Rиз) или через сопротивление тела человека (Rч) со стороны нагрузки, при этом одна часть тока утечки через емкости фаз относительно корпуса корабля (Со) формирует сигнал срабатывания устройства защитного отключения, как только сопротивление станет ниже допустимого уровня, и ток утечки через емкости фаз относительно корпуса корабля (Со) будет выше уставки срабатывания, при этом другая часть тока утечки возвращается в источник питания через емкости нагрузки Сн, не влияя на работу устройства защитного отключения, причем все элементы конструкции плотно соединены с корпусом.The electrical safety device of the ship's electrical network, consisting of a housing that contains an electrical appliance connected to the output of the transformer; a protective shutdown device in which a differential transformer with three windings is placed, a starting element, an executive control device, the primary and secondary windings of the differential transformer are included in the phase and neutral wires, and the third winding is connected to the starting element, which is connected to the executive control device; at the same time, the residual current device is connected to the input and output of an isolation transformer, which changes the conditions for the flow of various leakage currents through the insulation resistance in the RCD power circuit (R out ) or through the resistance of the human body (R h ) from the load side, while one part of the leakage current through the phase capacitances relative to the ship's hull (С o ) generates a trip signal of the residual current device, as soon as the resistance becomes below the permissible level, and the leakage current through the phase capacitances relative to the ship's hull (С o ) will be higher than the trip setting, while the other part of the leakage current returns into the power source through the load capacitance C n , without affecting the operation of the residual current device, and all structural elements are tightly connected to the housing.
RU2022109932U 2022-04-12 SAFETY DEVICE FOR SHIP ELECTRIC NETWORK RU214913U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU214913U1 true RU214913U1 (en) 2022-11-21

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU221437U1 (en) * 2023-05-25 2023-11-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Device for measuring the amount of electricity in a leakage current circuit of a three-phase electrical network

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2375804C2 (en) * 2008-01-09 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Ship electric power system
RU2377581C1 (en) * 2008-08-27 2009-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ"СЭС") Method of measurement and monitoring of insulation resistance of unearthed power electrical ac networks under operation voltage and device for its implementation
RU2460080C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Device to measure and monitor equivalent resistance of insulation of power dc electric circuits under working voltage insulated from ground
US20120229098A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Tesla Motors, Inc. Charging efficiency using selectable isolation
CN207801574U (en) * 2017-08-14 2018-08-31 江苏星亚迪环境科技有限公司 A kind of ship power distribution control system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2375804C2 (en) * 2008-01-09 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Ship electric power system
RU2377581C1 (en) * 2008-08-27 2009-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ"СЭС") Method of measurement and monitoring of insulation resistance of unearthed power electrical ac networks under operation voltage and device for its implementation
RU2460080C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Device to measure and monitor equivalent resistance of insulation of power dc electric circuits under working voltage insulated from ground
US20120229098A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Tesla Motors, Inc. Charging efficiency using selectable isolation
CN207801574U (en) * 2017-08-14 2018-08-31 江苏星亚迪环境科技有限公司 A kind of ship power distribution control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU221437U1 (en) * 2023-05-25 2023-11-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Device for measuring the amount of electricity in a leakage current circuit of a three-phase electrical network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2805652C (en) Continuous uninterruptable ac grounding system for power system protection
JP5466302B2 (en) System and method for a multiphase ground fault circuit breaker
AU2006303971B2 (en) A ground-fault circuit-interrupter system for three-phase electrical power systems
US10985559B2 (en) Method and system for improved operation of power grid components in the presence of direct current (DC)
CA1079841A (en) Sensor for a ground fault circuit interrupter
PL189410B1 (en) Protective device for an overvoltage protector
CN211428100U (en) Circuit protection device
US20110178649A1 (en) Method for preventing electric shock by contact with connected-to-ground electric appliances and installations, and apparatus therefor
US4200897A (en) Ground leakage current interrupter
RU214913U1 (en) SAFETY DEVICE FOR SHIP ELECTRIC NETWORK
US6747856B1 (en) Protective device against fault currents
RU2619777C2 (en) Device for protection of electrical consumers from overvoltage in single-phase ac networks
JP2009224285A (en) Circuit breaker unit
RU2779137C2 (en) Shutdown protection device for solving problem of electrical safety on ships
RU2300165C1 (en) Device for protecting persons against electric shock from ac distribution center
KR102411894B1 (en) Insulation separation type mechanical latch monitoring protection device of secondary commercial circuit of current transformer for switchgear
RU2317623C1 (en) Device for selective protection from one-phased and multi-phased ground short circuits of electric cable network with isolated neutral
RU2183375C2 (en) Device to protect and test resistance of insulation of electric apparatuses
RU2271059C1 (en) Differential device for ground fault detection and protection of electrical machines and apparatuses
RU181036U1 (en) NEUTRAL GROUNDING DEVICE
RU2246160C1 (en) Protective circuit-breaking device
RU2050659C1 (en) Electric installation incorporating safety device for disconnecting from a.c. mains
RU18807U1 (en) HUMAN PROTECTION DEVICE FOR ELECTRIC SHOCK
CN2142613Y (en) Low voltage safety cut-out device
RU166203U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS