RU2708378C1 - Устройство защитного отключения комбинированное - Google Patents
Устройство защитного отключения комбинированное Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708378C1 RU2708378C1 RU2019114220A RU2019114220A RU2708378C1 RU 2708378 C1 RU2708378 C1 RU 2708378C1 RU 2019114220 A RU2019114220 A RU 2019114220A RU 2019114220 A RU2019114220 A RU 2019114220A RU 2708378 C1 RU2708378 C1 RU 2708378C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistor
- output
- leakage current
- current sensor
- comparator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим устройствам для защиты людей от поражения электрическим током и для отключения электропотребителей при отклонении показателей качества электроэнергии от нормированных ГОСТ 32144-2013 значений. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей, а именно в обеспечении автоматического отключения потребителей в случае, если несинусоидальность питающего напряжения, превышает нормированные ГОСТ значения. Для этого в устройство защитного отключения, содержащее датчик тока утечки (1), пиковый выпрямитель-усилитель (2), инерционную RC-цепь с времязадающими резистором и конденсатором (3), пороговый элемент (4), исполнительный орган (5), источник питания (6), стабилитрон (7), компаратор (8), элемент логического ИЛИ (9), второй времязадающий резистор (10), регулируемый делитель (11) и резистор (12), дополнительно введены избирательные фильтры пятой (13) и седьмой (14) гармоник напряжения питания и две обмотки (15) и (16), размещенные на сердечнике датчика тока утечки. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим устройствам для защиты людей от поражения электрическим током при снижении сопротивления изоляции и появлении тока утечки в землю, а также для отключения электропотребителей при превышении действующим значением фазного напряжения питающей сети предельно допустимого уровня 242 В, установленного ГОСТ 32144-2013. За счет введения в устройство дополнительных элементов оно приобретает способность отключать защищаемые электроприемники при несинусоидальности питающего напряжения, которая характеризуется превышением установленных ГОСТ 32144-2013 предельных значений коэффициентов пятой и седьмой гармоник, т.е. соответственно шести и пяти процентов от значения основной гармоники.
Известны электронные устройства защитного отключения (УЗО), содержащие усилитель сигнала датчика тока утечки, источник питания и стабилизатор напряжения [1, 2]. Их недостатками являются влияние напряжения сети на порог срабатывания по току утечки и отсутствие способности отключения защищаемых электроприемников при недопустимом повышении напряжения сети.
Известно устройства защитного отключения комбинированное, содержащее датчик тока утечки, пиковый выпрямитель-усилитель, инерционную RC-цепь с времязадающими резистором и конденсатором, пороговый элемент с исполнительным органом и стабилизатор напряжения питания на стабилитроне, соединенные так, что выход датчика тока утечки присоединен ко входу пикового выпрямителя-усилителя, выход которого соединен с времязадающим резистором, а времязадающий конденсатор соединен с входом порогового элемента с исполнительным органом, компаратор, элемент логического ИЛИ, второй времязадающий резистор, регулируемый делитель и резистор, при этом резистор одним выводом присоединен к аноду стабилитрона и неинвертирующему входу компаратора, другой вывод резистора присоединен к минусу источника питания и первому выводу регулируемого делителя, второй вывод которого присоединен к катоду стабилитрона, а третий к инвертирующему входу компаратора, выходы пикового выпрямителя-усилителя и компаратора через первый и второй времязадающие резисторы присоединены ко входам элемента логического ИЛИ, а его выход присоединен к времязадающему конденсатору [3].
Недостатком этого устройства является отсутствие способности отключения защищаемых электроприемников при недопустимо высокой несинусоидальности питающего напряжения.
Искажение формы питающего напряжения является результатом подключения с сети мощных нелинейных нагрузок, к которым относятся широко распространенные вентильные преобразователи различного назначения, например, управляемые выпрямители и преобразователи частоты электроприводов, устройства питания сварочных аппаратов и др. Несинусоидальность питающего напряжения приводит к увеличению уровня вихревых токов в сердечниках всех электромагнитных устройств, их перегреву, снижению к.п.д. и выходу из строя, а также отрицательно влияет на работу большинства электронных устройств. Для питания электрических сетей 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью применяются трехфазные трансформаторы 10(6)/0,4 кВ, первичные обмотки которых соединены по схеме «треугольник». В случае подключения к таким трансформаторам нелинейных нагрузок к потребителям поступает напряжение несинусоидальной формы, содержащее кроме основной гармоники с частотой 50 Гц нечетные и некратные трем высшие гармоники. Основной вклад в искажение формы напряжения вносят высшие гармоники с наибольшими амплитудами: пятая с частотой 250 Гц, и седьмая с частотой 350 Гц. ГОСТ 32144-2013 устанавливает предельно допустимые значения коэффициентов пятой и седьмой гармоник на уровне, соответственно, шести и пяти процентов (от значения основной гармоники).
Целью изобретения является расширение защитных функций УЗО, а именно, придание дополнительной функции отключения защищаемых электроприемников при недопустимой несинусоидальности питающего напряжения.
Указанная цель достигается тем, что дополнительно введены избирательные фильтры пятой и седьмой гармоник, входы которых присоединены к входным проводам сети, а также обмотки пятой и седьмой гармоник, размещенные на сердечнике датчика тока утечки и присоединенные к выходам избирательных фильтров соответствующих гармоник.
На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемого устройства. Приняты следующие обозначения: 1 - датчик тока утечки, 2 - пиковый выпрямитель-усилитель, 3 - инерционная RC-цепь с времязадающими резистором и конденсатором, 4 - пороговый элемент, 5 - исполнительный орган, 6 - источник питания, 7 - стабилитрон, 8 - компаратор, 9 - элемент логического ИЛИ, 10 - второй времязадающий резистор, 11 - регулируемый делитель, 12 - резистор, 13 - избирательный фильтр пятой гармоники, 14 - избирательный фильтр седьмой гармоники, 15 и 16 обмотки, размещенные на сердечнике датчика тока утечки, 17 - входные провода сети, 18 - нагрузка.
Устройство защитного отключения комбинированное содержит датчик тока утечки 1, пиковый выпрямитель-усилитель 2, инерционную RC-цепь с первым времязадающими резистором и конденсатором 3, пороговый элемент 4 с исполнительным органом 5, источник питания 6, стабилитрон 7, компаратор 8, элемент логического ИЛИ 9, второй времязадающий резистор 10, регулируемый делитель 11, резистор 12, избирательный фильтр пятой гармоники 13, избирательный фильтр седьмой гармоники 14, обмотки 15 и 16, соединенные так, что выход датчика тока утечки 1 присоединен ко входу пикового выпрямителя-усилителя 2, выход которого соединен с первым времязадающим резистором инерционной RC-цепи 3, а времязадающий конденсатор инерционной RC-цепи 3 соединен со входом порогового элемента 4 с исполнительным органом 5, при этом резистор 12 одним выводом присоединен к аноду стабилитрона 7 и неинвертирующему входу компаратора 8, другой вывод резистора 12 присоединен к минусу источника питания 6 и первому выводу регулируемого делителя 11, второй вывод которого присоединен к катоду стабилитрона 7, третий вывод регулируемого делителя 11 подключен к инвертирующему входу компаратора 8, выходы пикового выпрямителя-усилителя 2 и компаратора 8 через первый и второй времязадающие резисторы присоединены ко входам элемента логического ИЛИ 9, а его выход подключен к времязадающему конденсатору инерционной RC-цепи 3, входы избирательных фильтров пятой и седьмой гармоник 13 и 14 присоединены к входным проводам сети 17, а к выходам избирательных фильтров подключены обмотки пятой и седьмой гармоник 15 и 16, размещенные на сердечнике датчика тока утечки 1.
Устройство работает следующим образом. Функционирование устройства по каналам формирования отключающих сигналов при превышении током утечки и напряжением питающей сети предельно допустимых значений (уставок) не отличается от работы прототипа. На фиг. 2 представлен датчик тока утечки с нанесенными на его сердечник обмоткой пятой гармоники 15 и обмоткой седьмой гармоники 16. При отсутствии тока утечки I0 токи I1 и I2 в проводах, к которым подключена нагрузка 18, равны. Магнитные потоки Ф1 и Ф2, вызванные этими токами, компенсируют друг друга, т.к. равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на 180°. Если напряжение в сети синусоидально, то выходные напряжения избирательных фильтров 13 и 14 и токи в подключенных к их выходам обмотках 15 и 16 отсутствуют. Магнитные потоки Ф3 и Ф4 равны нулю. В этом случае отсутствует и выходной сигнал Uвых датчика тока утечки 1, устройство остается во включенном состоянии. При появлении тока утечки устройство, работая аналогично прототипу, производит отключение. В результате расширения защитных функций заявляемого устройства по сравнению с прототипом в случае появления несинусоидальности напряжения сети, при котором происходит превышение установленных ГОСТ 32144-2013 предельно допустимых значений коэффициентов пятой и седьмой гармоник, выходные напряжения избирательных фильтров 13 и 14 создают в обмотках 15 и 17 токи, значения которых достаточны для того, чтобы вызванные ими магнитные потоки Ф5 и Ф7 навели выходной сигнал Uвых датчика тока утечки 1, вызывающий срабатывание устройства.
При испытании опытного образца УЗО были проведены прямые измерения с многократными (n=75) наблюдениями коэффициентов пятой и седьмой гармоник, вызывающих срабатывание устройства. Статистическая обработка результатов измерений показала, что при доверительной вероятности 95% доверительные границы отклонения значений коэффициентов пятой и седьмой гармоник, вызывающих срабатывание УЗО, от значений, определенных ГОСТ, лежат в диапазоне ±0,2%.
Источники информации
1. Монаков В.К. УЗО. Теория и практика. М.: Энергосервис. 2007. - 368 с. Режим доступа: http://dl.lux.booksee.org/genesis/215000/46efdb15c97bfb33676b1dd0117ca554/_as/[Monakov_V._K.]_UZO._Teoriya_i_praktika(BookSee.org).pdf.
2. Устройство защитного отключения сети переменного тока. Патент РФ на изобретение №2124795, МПК Н02Н 3/00, опубл. 1999.01.10.
3. Устройство защитного отключения комбинированное. Патент РФ на изобретение №2214664, МПК Н02Н 3/32, опубл. 2002.07.27.
Claims (1)
- Устройство защитного отключения комбинированное, содержащее датчик тока утечки, пиковый выпрямитель-усилитель, инерционную RC-цепь с времязадающими резистором и конденсатором, пороговый элемент с исполнительным органом и стабилизатор напряжения питания на стабилитроне, соединенные так, что выход датчика тока утечки присоединен к входу пикового выпрямителя-усилителя, выход которого соединен с времязадающим резистором, а времязадающий конденсатор соединен с входом порогового элемента с исполнительным органом, компаратор, элемент логического ИЛИ, второй времязадающий резистор, регулируемый делитель и резистор, при этом резистор одним выводом присоединен к аноду стабилитрона и неинвертирующему входу компаратора, другой вывод резистора присоединен к минусу источника питания и первому выводу регулируемого делителя, второй вывод которого присоединен к катоду стабилитрона, а третий - к инвертирующему входу компаратора, выходы пикового выпрямителя-усилителя и компаратора через первый и второй времязадающие резисторы присоединены к входам элемента логического ИЛИ, а его выход присоединен к времязадающему конденсатору, отличающееся тем, что содержит избирательные фильтры пятой и седьмой гармоник, входы которых присоединены к входным проводам сети, а также обмотки пятой и седьмой гармоник, размещенные на сердечнике датчика тока утечки и присоединенные к выходам избирательных фильтров соответствующих гармоник.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019114220A RU2708378C1 (ru) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | Устройство защитного отключения комбинированное |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019114220A RU2708378C1 (ru) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | Устройство защитного отключения комбинированное |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2708378C1 true RU2708378C1 (ru) | 2019-12-06 |
Family
ID=68836636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019114220A RU2708378C1 (ru) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | Устройство защитного отключения комбинированное |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2708378C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1532814A (en) * | 1974-10-09 | 1978-11-22 | Gen Signal Corp | Protection device for disconnecting a current supply from a load in response to a ground fault current |
| RU2124795C1 (ru) * | 1997-03-25 | 1999-01-10 | Слободкин Адольф Ходосович | Устройство защитного отключения электрической сети переменного тока |
| RU2214664C2 (ru) * | 2000-06-15 | 2003-10-20 | Слободкин Адольф Ходосович | Устройство защитного отключения комбинированное |
-
2019
- 2019-05-07 RU RU2019114220A patent/RU2708378C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1532814A (en) * | 1974-10-09 | 1978-11-22 | Gen Signal Corp | Protection device for disconnecting a current supply from a load in response to a ground fault current |
| RU2124795C1 (ru) * | 1997-03-25 | 1999-01-10 | Слободкин Адольф Ходосович | Устройство защитного отключения электрической сети переменного тока |
| RU2214664C2 (ru) * | 2000-06-15 | 2003-10-20 | Слободкин Адольф Ходосович | Устройство защитного отключения комбинированное |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Moran et al. | A fault protection scheme for series active power filters | |
| US8223468B2 (en) | Power conditioning circuit utilizing high oersted rating inductors | |
| RU2017130266A (ru) | Система ограничения перенапряжений для среднего и высокого напряжения | |
| EP2293402A1 (en) | Protective system for voltage transformers | |
| KR101540998B1 (ko) | 친환경 절전형 하이브리드 변압기 | |
| CA2394853C (en) | A three stage power conditioning circuit | |
| TW201351865A (zh) | 電壓轉換電路 | |
| Jacobson et al. | Grounding considerations for DC and mixed DC and AC power systems | |
| JP6609063B2 (ja) | 電力変換装置、電力変換システム、および電力変換システムの使用方法 | |
| RU2708378C1 (ru) | Устройство защитного отключения комбинированное | |
| US9343996B2 (en) | Method and system for transmitting voltage and current between a source and a load | |
| KR102349343B1 (ko) | 3상 결상 및 n상 보호기능을 갖는 배전반 | |
| RU2717080C1 (ru) | Многомостовой выпрямитель | |
| CN111600295B (zh) | 一种应用于可控逆变的工频变压器励磁涌流抑制策略 | |
| CA2910674C (en) | Apparatus for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer | |
| US8446701B2 (en) | Single-phase transient voltage suppression circuit | |
| RU2319269C1 (ru) | Устройство для защитного отключения в электрической сети с заземленной нейтралью (варианты) | |
| RU2356153C1 (ru) | Реле для дифференциальной отсечки трансформатора | |
| RU2711217C1 (ru) | Цифровое устройство защитного отключения комбинированное | |
| RU2335082C1 (ru) | Электромагнитный компенсатор гармоник | |
| Chand et al. | EMC evaluation and analysis of UPS | |
| KR101034989B1 (ko) | 전원품질개선장치 | |
| KR100882856B1 (ko) | 노이즈필터가 구비된 전원안정화회로 | |
| RU2677244C1 (ru) | Электромагнитный компенсатор тока третьей гармоники в трехфазных четырехпроводных сетях | |
| KR101429465B1 (ko) | 삼상 다선식 전력라인의 전력 품질 개선 장치 |