RU2496202C2

RU2496202C2 - Signalling device of dangerous approach to high-voltage plants

Info

Publication number: RU2496202C2
Application number: RU2011152411/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Жарков; Станислав Дмитриевич Мрыхин; Дмитрий Станиславович Мрыхин; Евгений Петрович Фигурнов
Original assignee: Юрий Иванович Жарков; Станислав Дмитриевич Мрыхин; Дмитрий Станиславович Мрыхин; Евгений Петрович Фигурнов
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-10-20
Also published as: RU2011152411A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device includes antenna, rectifier, threshold element with S-shaped current-versus-voltage characteristic and piezoelectric converter; besides, antenna is connected to the first input of rectifier on the alternating current side, and threshold element is connected to the first and the second outputs of rectifier on rectified current side. In addition, device includes ground wire connected to the second input of rectifier on alternating current side, and piezoelectric acoustic transducer is parallel connected to threshold element.

EFFECT: improving reliability and stability of actuation.

1 dwg

Description

Изобретение касается охраны труда и предназначено для сигнализации о приближении к частям электроустановок переменного тока, находящихся под напряжением.The invention relates to labor protection and is intended for signaling the approach to parts of alternating current electrical installations under voltage.

Известно устройство для сигнализации об опасном приближении к высоковольтным установкам, прикрепленное к каске электромонтера (Патент США №3309890, кл. 340-385, 1967). Устройство содержит антенну, усилитель низкой частоты, выпрямитель, исполнительную часть, содержащую пороговый элемент и звуковой генератор. При приближении к проводам линии электропередачи в антенне наводится электродвижущая сила (ЭДС), которая усиливается и подается на исполнительный блок, в котором срабатывает пороговый элемент, запускающий звуковой генератор.A device for signaling a dangerous approach to high-voltage installations, attached to the helmet of an electrician (US Patent No. 3309890, CL 340-385, 1967). The device comprises an antenna, a low-frequency amplifier, a rectifier, an executive part containing a threshold element and a sound generator. When approaching the wires of the power line in the antenna, an electromotive force (EMF) is induced, which is amplified and fed to the executive unit, in which a threshold element is triggered, which starts the sound generator.

Недостатком этого устройства является нестабильность и низкая надежность. Нестабильность обусловлена наличием усилителя, свойства которого, как известно, зависят от температуры и напряжения источника питания. При отрицательных температурах параметры усилителя и источника питания меняются особенно заметно, что сказывается на изменении расстояния до высоковольтной установки, при котором устройство срабатывает. Это снижает условия электробезопасности. Возможен зимой и полный отказ устройства.The disadvantage of this device is instability and low reliability. The instability is due to the presence of an amplifier, the properties of which, as you know, depend on the temperature and voltage of the power source. At low temperatures, the parameters of the amplifier and power supply change especially noticeably, which affects the change in the distance to the high-voltage installation at which the device operates. This reduces electrical safety conditions. Possible in the winter and a complete failure of the device.

Низкая надежность обусловлена наличием большого количества элементов, а также источника питания, который нуждается в постоянном обслуживании - контроле уровня напряжения, подзарядке или своевременной замене.Low reliability is due to the presence of a large number of elements, as well as a power source that needs constant maintenance - monitoring the voltage level, recharging or timely replacement.

Известно устройство для сигнализации о приближении на опасное расстояние к токоведущим частям электроустановок RU 92003055 A, Н02Н 5/12, 10.03.1995). Устройство содержит электрическую антенну, присоединенную к входу узла защиты, выход которого связан с входом повторителя напряжения, а его выход соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом выпрямителя, а также пьезоэлектрический звукоизлучатель, выключатель питания и аккумуляторную батарею. Кроме того, в устройство введен генератор, управляемый напряжением, функционально объединенный с пороговым элементом, причем его вход соединен с выходом выпрямителя, а его выход соединен с пьезоэлектрическим звукоизлучателем и одновременно с входом узла световой сигнализации. Устройство подает тревожные звуковые и световые сигналы с нарастающей частотой по мере приближения к токоведущим частям электроустановок напряжением от 0,4 кВ до 500 кВ.A device for signaling the proximity of a dangerous distance to the live parts of electrical installations RU 92003055 A, Н02Н 5/12, 03/10/1995). The device contains an electric antenna connected to the input of the protection node, the output of which is connected to the input of the voltage follower, and its output is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the input of the rectifier, as well as a piezoelectric sound emitter, a power switch, and a battery. In addition, a voltage-controlled generator functionally combined with a threshold element is introduced into the device, its input connected to the output of the rectifier and its output connected to a piezoelectric sound emitter and simultaneously with the input of the light signaling unit. The device delivers alarm sound and light signals with increasing frequency as it approaches the live parts of electrical installations with voltage from 0.4 kV to 500 kV.

Известно устройство для сигнализации об опасном приближении к высоковольтным установкам, не содержащее источника питания (АС СССР №758360, МПК Н02Н 5/12. Н.И. Азаров, А.С. Бочев, С.М. Голутвин и Е.П. Фигурнов. Заявка №2608714, заявл. 25 апреля 1978 г., опубл. 23.08.80, Бюл. №31). Оно содержит антенну и корпус, в котором размещены выпрямитель и подключенные к нему со стороны выпрямленного тока сигнальный блок, блок индикации и конденсатор, при этом конденсатор включен параллельно сигнальному блоку и блоку индикации, соединенным последовательно, а со стороны переменного тока один из выводов выпрямителя подключен к антенне, а другой - к корпусу. Сигнальный блок выполнен в виде элемента (прибора) с S-образной вольтамперной характеристикой (порогового элемента).A device for signaling a dangerous approach to high-voltage installations is known that does not contain a power source (USSR AS No. 758360, IPC Н02Н 5/12. NI Azarov, AS Bochev, SM Golutvin and EP Figurnov Application No. 2608714, declared April 25, 1978, publ. 23.08.80, Bull. No. 31). It contains an antenna and a housing in which a rectifier and a signal unit, an indication unit and a capacitor connected to it from the rectified current side are located, wherein the capacitor is connected in parallel with the signal unit and the indication unit connected in series, and one of the rectifier leads is connected from the AC side to the antenna, and the other to the body. The signal unit is made in the form of an element (device) with an S-shaped current-voltage characteristic (threshold element).

При приближении антенны устройства к частям электроустановки, находящихся под высоким напряжением, за счет разности потенциалов между антенной и корпусом конденсатор начинает заряжаться выпрямленным емкостным током. Когда напряжение на конденсаторе достигнет заданного уровня, срабатывает сигнальный блок и конденсатор разряжается на контур, состоящий из соединенных последовательно сигнального блока и блока индикации. Сигнальный блок закрывается и конденсатор начинает снова заряжаться. Периодический разряд конденсатора (с периодичностью от одного разряда за несколько периодов частоты переменного тока высоковольтной установки до нескольких разрядов за один период) вызывает протекание импульсов тока через блок индикации. Если этот блок выполнен в виде громкоговорителя, зуммера, звонка и т.п., то протекающие через него импульсы тока разряда конденсатора вызывают звучание. Возникновение звучания является признаком опасного приближения к высоковольтной электроустановке.When the antenna of the device approaches the parts of the electrical system that are under high voltage, due to the potential difference between the antenna and the housing, the capacitor begins to be charged with a rectified capacitive current. When the voltage on the capacitor reaches a predetermined level, the signal unit is triggered and the capacitor is discharged to a circuit consisting of a signal unit and an indication unit connected in series. The signal unit closes and the capacitor starts charging again. Periodic discharge of the capacitor (with a frequency of from one discharge over several periods of the AC frequency of the high-voltage installation to several discharges in one period) causes the flow of current pulses through the display unit. If this unit is made in the form of a loudspeaker, a buzzer, a bell, etc., then the pulses of the capacitor discharge current flowing through it cause a sound. The appearance of sound is a sign of a dangerous approach to a high-voltage electrical installation.

Недостатком двух последних устройств является нестабильность, приводящая к изменению расстояния до электроустановки, на котором оно срабатывает, и недостаточная надежность. Нестабильность обусловлена тем, что срабатывание устройства зависит от разности потенциалов ЭДС, наведенных в антенне, и на корпусе, при этом потенциал корпуса не зафиксирован. Если корпус находится в руке, то его потенциал может зависеть от наличия перчаток (зимой) и свойств обуви. Надежность может быть повышена за счет снижения числа элементов устройства, присоединенных к выпрямителю.The disadvantage of the last two devices is instability, leading to a change in the distance to the electrical installation at which it operates, and insufficient reliability. The instability is due to the fact that the response of the device depends on the potential difference of the EMF induced in the antenna and on the housing, while the potential of the housing is not fixed. If the case is in the hand, then its potential may depend on the availability of gloves (in winter) and the properties of the shoes. Reliability can be improved by reducing the number of device elements connected to the rectifier.

В этом устройстве, принятом в качестве аналога, имеются следующие признаки, совпадающие с заявляемым изобретением: антенна, выпрямитель, пороговый элемент с S-образной вольтамперной характеристикой и пьезоэлектрический преобразователь, причем антенна подключена к первому входу выпрямителя со стороны переменного тока, а пороговый элемент подключен к первому и второму выводам выпрямителя со стороны выпрямленного тока.In this device, adopted as an analogue, there are the following features that match the claimed invention: an antenna, a rectifier, a threshold element with an S-shaped current-voltage characteristic, and a piezoelectric transducer, the antenna being connected to the first input of the rectifier on the AC side, and the threshold element being connected to the first and second terminals of the rectifier on the side of the rectified current.

Техническим результатом является повышение стабильности срабатывания и надежности устройства.The technical result is to increase the stability of operation and reliability of the device.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что в устройство, содержащее антенну, выпрямитель, пороговый элемент с S-образной вольтамперной характеристикой и пьезоэлектрический преобразователь, причем антенна подключена к первому входу выпрямителя со стороны переменного тока, а пороговый элемент подключен к первому и второму выводам выпрямителя со стороны выпрямленного тока, дополнительно введен заземлитель, присоединенный ко второму входу выпрямителя со стороны переменного тока, а пьезоэлектрический звуковой преобразователь подключен к пороговому элементу параллельно.The essence of the proposed device is that in a device containing an antenna, a rectifier, a threshold element with an S-shaped current-voltage characteristic and a piezoelectric transducer, the antenna being connected to the first input of the rectifier on the AC side, and the threshold element being connected to the first and second terminals of the rectifier from the rectified current side, an earthing switch connected to the second input of the rectifier from the alternating current side is additionally introduced, and the piezoelectric sound converter spruce connected to the threshold element in parallel.

Схема устройства изображена на приведенной фигуре, где приняты следующие обозначения: 1 - антенна; 2 - выпрямитель; 3 - пороговый элемент; 4 - блок индикации (пьезоэлектрический звуковой преобразователь); 5 - заземлитель; 6 - земля.The device diagram is shown in the figure, where the following notation is accepted: 1 - antenna; 2 - rectifier; 3 - threshold element; 4 - display unit (piezoelectric sound transducer); 5 - ground electrode; 6 - earth.

Устройство содержит антенну 1, подключенную к первому выводу выпрямителя 2 со стороны переменного тока, к выводам выпрямителя со стороны постоянного тока подключены соединенные параллельно пороговый элемент 3 и блок индикации 4. Дополнительно введенный заземлитель 5 присоединен ко второму входу выпрямителя со стороны переменного тока и заземлитель соединен с землей 6.The device contains an antenna 1 connected to the first output of the rectifier 2 from the AC side, to the terminals of the rectifier from the DC side are connected a parallel threshold element 3 and an indication unit 4. An additionally introduced ground electrode 5 is connected to the second input of the rectifier from the AC side and the ground electrode is connected with the earth 6.

Элементы 1, 2, 3 могут быть выполнены известным образом, например как в аналоге. Блок 4 выполняется в виде пьезоэлектрического звукового преобразователя, например телефона, громкоговорителя или другого известного пьезоакустического прибора. Элемент 5 может быть выполнен в виде гибкого проводника с заостренным штырем на одном из концов для вдавливания в землю или с приспособлением для его крепления к металлической опоре высоковольтной линии, рельсам железнодорожного пути, другим заземленным конструкциям.Elements 1, 2, 3 can be made in a known manner, for example as in the analogue. Block 4 is made in the form of a piezoelectric sound transducer, for example, a telephone, speaker or other known piezo-acoustic device. Element 5 can be made in the form of a flexible conductor with a pointed pin at one end for pushing it into the ground or with a device for attaching it to the metal support of the high-voltage line, rails of the railway track, and other grounded structures.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При приближении антенны 1 к частям электроустановки, находящейся под напряжением, в антенне относительно земли наводится переменная ЭДС с частотой напряжения электроустановки, которая прикладывается к выпрямителю 2. Выпрямленный выпрямителем 2 ток заряжает естественную емкость пьезоэлектрического преобразователя 4 и напряжение на нем начинает возрастать. Когда это напряжение достигнет уровня срабатывания порогового элемента 3, последний открывается и емкость преобразователя 4 разряжается на образовавшийся при этом замкнутый контур. После разряда пороговый элемент 3 закрывается, а емкость пьезоэлектрического преобразователя снова начинает заряжаться и весь процесс повторяется снова. При каждом разряде емкости возникающий импульс тока разряда преобразуется в пьезоэлектрическом звуковом преобразователе в звуковой сигнал. Таким образом, при приближении к частям электроустановки, находящимся под напряжением, сигнализатор начинает издавать звуковой сигнал, состоящий из отдельных звуковых импульсов, следующих друг за другом с частотой заряда естественной емкости пьезоэлектрического преобразователя, чем и обеспечивается бесконтактная индикация наличия (или отсутствия) напряжения на контролируемой электроустановке.When the antenna 1 approaches the parts of the electrical installation that is under voltage, an EMF variable is induced in the antenna relative to the ground with the frequency of the electrical installation voltage, which is applied to the rectifier 2. The rectified rectifier 2 charges the natural capacitance of the piezoelectric transducer 4 and the voltage on it begins to increase. When this voltage reaches the threshold level of the threshold element 3, the latter opens and the capacitance of the converter 4 is discharged to the resulting closed loop. After the discharge, the threshold element 3 closes, and the capacitance of the piezoelectric transducer starts charging again and the whole process is repeated again. At each discharge of the capacitance, the emerging pulse of the discharge current is converted into a sound signal in a piezoelectric sound transducer. Thus, when approaching the parts of the electrical installation that are energized, the detector starts to emit an audio signal consisting of separate sound pulses following each other with a frequency frequency of the natural capacity of the piezoelectric transducer, which provides a non-contact indication of the presence (or absence) of voltage on the monitored electrical installation.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и фиксирует потенциал корпуса на уровне земли. Тем самым повышается стабильность работы и надежность устройства.The proposed device has a simple design and captures the potential of the housing at ground level. This increases the stability and reliability of the device.

Claims

A hazardous proximity detector for high voltage installations comprising an antenna, a rectifier, a threshold element with an S-shaped current-voltage characteristic, and a piezoelectric transducer, the antenna being connected to the first input of the rectifier on the AC side, and the threshold element connected to the first and second terminals of the rectifier on the side rectified current, characterized in that an additional ground electrode is connected to it, connected to the second input of the rectifier on the AC side, and a piezoelectric the sound transducer is connected to the threshold element in parallel.