RU221437U1 - Устройство для измерения количества электричества в цепи утечки тока трехфазной электрической сети - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к измерительным средствам, в частности к устройствам для измерения токов или напряжений с индикацией их наличия, и предназначена для измерения количества электричества, протекающего через искусственную цепь замыкания, имитирующую включение человека в электрическую сеть, за время срабатывания устройства защитного отключения (УЗО), генерирования обратной ЭДС отключаемыми электродвигателями и разряда батарей статических конденсаторов. Техническим результатом, достигаемым в полезной модели, является измерение количества электричества, протекающего через искусственную цепь замыкания, имитирующую включение человека в электрическую сеть, за время срабатывания устройства защитного отключения, генерирования обратной ЭДС отключаемыми электродвигателями и разряда батарей статических конденсаторов. Технический результат достигается тем, что устройство для измерения количества электричества в цепи утечки тока трехфазной электрической сети, состоящее из блока имитации режима утечки тока с предохранителем, имитатором электрических параметров сопротивления тела человека и шунтирующим сопротивлением, содержит выпрямитель, состоящий из операционного усилителя, включенных в его обратную связь точечных диодов и конденсаторного фильтра, интегратор, состоящий из операционного усилителя, включенного в его обратную связь конденсатора и резисторов, преобразователь напряжение-частота, состоящий из операционного усилителя, регулировочного резистора, транзистора, включенного параллельно конденсатору обратной связи операционного усилителя интегратора, блок управления, состоящий из выключателей, переключателей и сигнальной лампы, балластные сопротивления и миллиамперметр регистрирующего прибора, цифровой индикатор, блок питания операционных усилителей, блок контроля исправности устройства, включающий конденсатор и кнопку проверки. Применение предлагаемой полезной модели позволит осуществить проверку исправности УЗО, повысить уровень защиты человека, прикоснувшегося к токоведущей части или корпусу электрооборудования, находящегося под напряжением, и обеспечить безопасность эксплуатации электрических сетей.

Description

Полезная модель относится к измерительным средствам, в частности к устройствам для измерения токов или напряжений с индикацией их наличия, и предназначена для измерения количества электричества, протекающего через искусственную цепь замыкания, имитирующую включение человека в электрическую сеть, за время срабатывания устройства защитного отключения (УЗО), генерирования обратной ЭДС отключаемыми электродвигателями и разряда батарей статических конденсаторов.

Серийно выпускаемые УЗО оснащены блоком проверки исправности, состоящим из кнопки проверки и активного сопротивления, имитирующего прикосновение человека к фазе электрической сети. Измерение контролируемых параметров осуществляется на специализированных стендах путем измерения тока в цепи исполнительного реле и определения времени срабатывания УЗО, что увеличивает трудоемкость проведения проверки и испытания.

Известно устройство проверки исправности защиты от утечки на землю в электрической сети, содержащее источник оперативного питания, к которому подключен элемент включения, соединенный со входом блока автоматического управления проверкой, на выходе которого включен элемент искусственной утечки и регистратор времени, связанный с источником оперативного питания нейтралью [АС. №741340, опубл. 15.06.1980 г.].

Недостатком данного устройства является то, что в нем не обеспечивается контроль количества электричества в цепи утечки тока после срабатывания УЗО, при генерировании обратной ЭДС отключаемыми электродвигателями и разряде батарей статических конденсаторов в трехфазных электрических сетях.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство в виде блока проверки исправности УЗО, применяемое в аппаратах защиты от токов утечки, принцип действия которого заключается в имитации включения человека в электрическую сеть при помощи кнопки проверки и подачи напряжения в цепь утечки тока через эквивалентное сопротивление 1 кОм и дополнительный заземлитель. [Аппараты защиты от токов утечки в шахтных электрических сетях. Дзюбан B.C. - М.: Недра, 1982. - 152 с.].

Недостатком данного устройства является то, что при его включении в цепи измерителя задается ток срабатывания исполнительного реле, эквивалентный току утечки через имитатор, действующее значение и продолжительность которого не регистрируется, а фиксируется только непосредственное срабатывание исполнительного реле защиты и время отключения сетевого автоматического выключателя.

Техническим результатом, достигаемым в полезной модели, является измерение количества электричества, протекающего через искусственную цепь замыкания, имитирующую включение человека в электрическую сеть, за время срабатывания устройства защитного отключения, генерирования обратной ЭДС отключаемыми электродвигателями и разряда батарей статических конденсаторов.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения количества электричества в цепи утечки тока трехфазной электрической сети состоящее из блока имитации режима утечки тока с предохранителем, имитатором электрических параметров сопротивления тела человека и шунтирующим сопротивлением, содержит выпрямитель, состоящий из операционного усилителя, включенных в его обратную связь точечных диодов и конденсаторного фильтра, интегратор, состоящий из операционного усилителя, включенного в его обратную связь конденсатора и резисторов, преобразователь напряжение-частота, состоящий из операционного усилителя, регулировочного резистора, транзистора, включенного параллельно конденсатору обратной связи операционного усилителя интегратора, блок управления, состоящий из выключателей, переключателей и сигнальной лампы, балластные сопротивления и миллиамперметр регистрирующего прибора, цифровой индикатор, блок питания операционных усилителей, блок контроля исправности устройства, включающий конденсатор и кнопку проверки.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения количества электричества в цепи утечки тока трехфазной электрической сети; на фиг. 2 приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Предлагаемое устройство для измерения количества электричества в цепи утечки тока трехфазной электрической сети, состоящее из блока имитации 1 режима утечки тока с предохранителем 10, имитатором 12 электрических параметров сопротивления тела человека и шунтирующим сопротивлением 11, содержит выпрямитель 2, состоящий из операционного усилителя 13, включенных в его обратную связь точечных диодов 16 и конденсаторного фильтра 17, интегратор 3, состоящий из операционного усилителя 14, включенного в его обратную связь конденсатора 19 и резисторов 18, 20, преобразователь напряжение-частота 4, состоящий из операционного усилителя 15, регулировочного резистора 21, транзистора 22, включенного параллельно конденсатору 19 обратной связи операционного усилителя 14 интегратора 3, блок управления 9, состоящий из выключателей 25,28, переключателей 26, 27 и сигнальной лампы 29, балластные сопротивления 23 и миллиамперметр 24 регистрирующего прибора 5, цифровой индикатор 6, блок питания 7 операционных усилителей 13,14,15, блок 8 контроля исправности устройства, включающий конденсатор 30 и кнопку 31 проверки.

Устройство работает следующим образом. Устройство подключается к трехфазной электрической сети, оборудованной УЗО и автоматическим выключателем, между фазой и землей.

Перед подключением устройства к сети выключатель 25 блока управления 9 находится в положении «Откл.», переключатель 26 в положении «Вкл.». Выключателем 28 включается блок питания 7 операционных усилителей 13,14,15 и блок 8 контроля исправности устройства, что приводит к зарядке конденсатора 30. На блоке управления 9 загорается сигнальная лампа 29. После нажатия кнопки 31 «Проверка» на вход выпрямителя 2 подается импульсный сигнал тока разряда конденсатора 30, который, в случае исправности устройства, проходит через выпрямитель 2, интегратор 3 и преобразователь напряжение-частота 4 (ПНЧ). На миллиамперметре 24 регистрирующего прибора 5 стрелка отклоняется до контрольной отметки и загорается контрольная цифра на цифровом индикаторе 6.

Для измерения в количества электричества в цепи утечки тока трехфазной электрической сети, переключатель 26 устанавливается в положение «Вкл.». Выключателем 28 включается блок питания 7 операционных усилителей 13,14,15. Включением выключателя 25 в положение «Режим» создается утечка тока через блок имитации 12, что приводит к срабатыванию УЗО. После отключения сети автоматическим выключателем начинается разряд батареи статических конденсаторов в цепь утечки тока, электродвигатели переходят в режим генерирования обратной ЭДС, за время затухания которой через блок имитации 1 проходит количество электричества, эквивалентное произведению тока утечки на время затухания остаточного напряжения в электрической сети. Напряжение, пропорциональное току утечки через имитатор 12 снимается с шунтирующего сопротивления 11 и подается на выпрямитель 2. При этом на выходе операционного усилителя 13 сигнал после прохождения через диоды 16 обратной связи примет форму затухающего двухполупериодного тока. На вход интегратора 3 подается сглаженный конденсаторным фильтром 17 выпрямленный сигнал, который интегрируется операционным усилителем 14 в сигнал, пропорциональный количеству электричества, протекающего через имитатор 1. Формирование частотного сигнала в блоке 4 ПНЧ осуществляется посредством включения в цепь обратной связи операционного усилителя 14 электронного ключа, выполненного на базе транзистора 22. Выходной сигнал с блока ПНЧ 4 поступает на миллиамперметр 24 регистрирующего прибора 5 и цифровой индикатор 6.

В случае если контакты переключателя 26 разомкнуты, блок ПНЧ 4 и цифровой индикатор 6 отключены, на выходе операционного усилителя 14 появляется сигнал, эквивалентный количеству электричества, протекающего через блок имитации 1 включения человека в электрическую цепь. Этот сигнал через переключатель 27 фиксируется только миллиамперметром 24 регистрирующего прибора 5, регулировка диапазона измерения которого осуществляется балластными сопротивлениями 23.

Необходимость двух регистрирующих приборов обусловлена тем, что если в сети есть статические заряды или включены аппараты с нелинейными характеристиками, то это искажает показание цифрового индикатора 6, и необходимо пользоваться миллиамперметром 24 регистрирующего прибора 5. В остальных случаях используется цифровой индикатор 6, фиксирующий и запоминающий полученное значение, т.к. регистрирующий прибор 5 фиксирует только максимальную амплитуду эквивалентного выходного сигнала, после чего стрелка миллиамперметра 24 снова возвращается в нулевое положение.

Если положение стрелки регистрирующего прибора 5 и показание цифрового индикатора 6 превысит значение 50 мА⋅с, то данная сеть опасна, и установленная аппаратура защитного отключения не обеспечивает условий безопасной эксплуатации данной сети.

Защита полезной модели от повышенного напряжения в трехфазной электрической сети осуществляется предохранителем 10 блока имитации 1 режима утечки тока.

Применение предлагаемой полезной модели позволит осуществить проверку исправности УЗО, повысить уровень защиты человека, прикоснувшегося к токоведущей части или корпусу электрооборудования, находящегося под напряжением, и обеспечить безопасность эксплуатации электрических сетей.

Claims (1)

1. Устройство для измерения количества электричества в цепи утечки тока трехфазной электрической сети, состоящее из блока имитации режима утечки тока с предохранителем, имитатором электрических параметров сопротивления тела человека и шунтирующим сопротивлением, отличающееся тем, что содержит выпрямитель, состоящий из операционного усилителя, включенных в его обратную связь точечных диодов и конденсаторного фильтра, интегратор, состоящий из операционного усилителя, включенного в его обратную связь конденсатора и резисторов, преобразователь напряжение-частота, состоящий из операционного усилителя, регулировочного резистора, транзистора, включенного параллельно конденсатору обратной связи операционного усилителя интегратора, блок управления, состоящий из выключателей, переключателей и сигнальной лампы, балластные сопротивления и миллиамперметр регистрирующего прибора, цифровой индикатор, блок питания операционных усилителей, блок контроля исправности устройства, включающий конденсатор и кнопку проверки.

Images