SU1089689A1 - Устройство дл защиты человека от поражени электрическим током в сети с электродвигателем - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В СЕТИ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее блок заземлени  каждой фазы, выполненный на двух йстречно-параллельных тиристорах и последовательно соединенном с ними резисторе, реле времени, замыкающий контакт которого включен в цепь питани  отключающей катушки автоматического выключател , магнитный пускатель, определитель поврежденной фазы, выполненный на разделительном трансформаторе, первична  обмотка которого через диод соединена с управл ющим электродом и катодом соответствующаго тиристора блока заземлени , а вторична  обмотка через первый транзистор и формирователь положительных имп:ульсов, состо щий из последовательно соединенных стабилитрона , резистора и диода, - с вторичными обмотками первого входного трансформатора н импульсного трансформатора с пр моугольной петлей гистерезиса, первична  обмотка которого пoдключeнaJ через второй транзистор , стабилитрон и диод к вторичной обмотке второго БХОДНОГО трансформатора , первична  обмотка которого включена между фазой и землей, отличающеес  тем, что, С целью повьшени  электробезопасности путем задержки времени на размыкание силовых контактов магнитного пускател  и повьшени  надежности электроснабжени , в него введень.1 источник оперативного тока - выпр мительный мост, присоединительный фильтр, пороговый элемент, два блокировочных реле, ключевой блок, блок распознава НИН причин утечки тока, выполненный в виде дифференцирующего звена, к С выходу которого подключен его реагирующий орган, элемент И, к выходу которого присоединен исполнительный орган,на первый вход элемента И включен первый замыкающий контакт первого блокировочного реле, в SStSffl& , цепи питани  последнего включены ±5 два параллельно соединенных замыкаю«ssf щих контакта первый контакт порогового элемента и второй контакт первого блокировочного реле, а на второй вход элемента И включен первый 00 замыкающий контакт второго блокиро вочного реле, в цепи питани  которого включены два папаллельно соеди ненных зa шкaющиx контакта - контакт реагирующего органа блока распознавани  причины утечки тока и второй контакт второго блокировочного реле, при этом ключевой блок вьшолнен в виде выпр мительного моста , включённого со стороны электродвигател , резистора и конденсатора. Подключенного на выход вьтр мительного моста и параллельно катушке магнитного :пускател : через после

Description

довательно соединенные размыкающий контакт вновь введенного промеж точного реле, подключаемого к сетиз и первый выходной зa fыкaющий кон-такт исполнительного органа элемента И, вторые вьгходные замыкающие контакты которого включены в каждую

фазу блока заземлени , а источник оперативного тока присоединен между сетью и землей через последовательно соединенные присоединительный фильтр, пороговый элемент, второй выходной замыкающий контакт которого включен в цепи питани  реле времени.

Изобретение относитс  к устройствам защиты человека от поражени  электрическим током и кожет быть использовано в системах электроснабжени  с изолированной нейтралью,

Известно устройство, содержащее определитель поврежденнойфазы сети определитель поврежденного фидераэ выключатель питани  фидера, источник оперативного тока, блок искусственного заземлени  поврежденной фазы фидера П ,

К недостаткам данного устройст}за относитс  то, что опо не отличает однополюсное прикосновение человека к фазе сети от снижени  изол ции, что приводит к неоправданному увеличению перенапр жений в сети.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предла1гаемому  вл етс  устроЛство, содержащее блок определител  поврежденной фазы, блок заземлени  каждой фазы, реле времени и автоматический выключатель 2 ,

Недостатком указанного устройств защиты  вл етс  то, что при прикосновении человека к ответвленшо элекрической сети пускатель-электродвигатель и отключении пускател  (при снижении напр жени  до 60% от номинального линейного) человек попадае под напр жение, которое /длительное врем  продолжает поддерживатьс  асинхронным электродвигателем т.е. защитного шунтировани  в этом случае не будет. К недостатка устройства следует отнести также то, что замыкание фазы осушествл етс  и при прикосновении к ней человека и при повреждении или увлажнении изол ции фазы. В последнем случае замыкание фазы на землю производить нет необходимости , тем более, что при замыкании одной из фаз на двух других возникает бросок перенапр жени  от 1,7 4 Уф , который снижает иадеж ж.-ть и долговечность работы

изол циии электрической сети и приводит к ее пробою.

Цель изобретени  - повьшение электробезопасности путем задержки времени на размыкание силовых контактов магнитного пускател  и повышение надежности электроснабжени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  защиты человека от поражени  электрически током в сети с электродвигателем, содержащее блок заземлени  каждой фазы, выполненный на двух встрёчно-параллельньпс тиристорах и последовательно соединенном с ними резисторе, реле времени , замыкающий контакт которого включен в цепь питани  отключающей катушки автоматического выключател , магнитный пускатель, определитель поврежденной фазы, выполненный на разделительном трансформаторе, первична  обмотка которого через диод соединена с. управл ющим электродом и катодом соответствующего тиристора блока заземлени , а вторична  обмотка через первый транзистор и формирователь положительных импульсов, состо щий из последовательно соединенных стабилитрона, резистора и диода , с вторичными обмотками первого входного трансформатора и импульсного траггсформатора с пр моугольной петлей гистерезиса, первична  обмотка которого подключена через второй транзистор , стабилитрон и диод к вторичной обмотке второго входного трансформатора , первична  обмотка которого включeнa между фазой и землей, введены источник оперативного тока вьшр мительный мост, присоединительный фильтр, пороговый элемент, два блокировочных реле, ключевой блок, блок распознавани  причины утечки тока, выполненный в виде дифференцирующегс звена, к выходу которого подключен его реагируюпдай орган, логический элмент И, к выходу которого присоединен исполнительный орган, на первый вход элемента И включен пер вый замыкающий контакт первого блокировочного реле, в цепи питани  последнего включены два параллельно соединенных замыкающих контакта первый контакт порогового элемента и второй контакт первого блокировочного реле, а на второй вход элемента И, включен первый замыкающий контакт второго блокировочного реле, в цепи питани  которого включены два параллельно соединенных замыкающих контак та - контакт реагирующего органа бло ка распознавани  причины утечки тока и второй контакт второго блокировочн го реле, при этом ключевой блок выполнен в виде вьтр мительного моста, включенного со стороны электродвигател , резистора и конденсатора, подключенного на вход вьтр мительного моста и параллельно катушке магнитного пускател  через последовательно соединенные размьжающий контакт вновь введенного промежуточного реле подключенного к сети, и первый выходной замыкающий контакт исполнител ного органа логического элемента И, вторые выходные замыкающие контакты которого включены в каждую фазу блок заземлени , а источник оперативного тока присоединен между сетью и земле через последовательно соединенные присоединительный фильтр и пороговый элемент, второй выходной замыкающий контакт, которого включен в цепи пита ни  реле времени. На чертеже изображена схема устро ства на примере одной фазы совместно со схемой электрической сети. Устройство состоит из нормально закрытых тиристоров 1-6, замыкающих фазу с прикоснувшимс  человеком на земли через ограничивающие сопротивл ни  7-9 (соответственно дл  фаз А,В и С) и через замыкающие конакты 10 исполнительного органа 1 логическог элемента И 12. Управл ющий электрод каждого тиристора 1-6 через диод 13, разделительный трансформатор 14, резистор 15 и транзистор 16, а также через резисторы 17 и 18 соединен как с формирователем положительных -импульсов , состо щим из стабилитрона 19, диода 20, резистора 21 и обмотки cd трансформатора 22, так и с вторичной обмоткой импульсного трансформатора 23. Первична  обмотка импульсного трансформатора 23 подключена через транзистор 24 и формирователь отрицательных импульсов, состо щий из диода 25, стабилитрона 26 и обмотки аЬ входного трансформатора 27. Трансформаторы 28 и 29  вл ютс  входными дл  фаз В и С. Дл  питани  цепей устройства служат источники .30 питани . Источник 31 оперативного тока выпр мительный мост включен между трехфазной сетью и землей последовательно соединенные и источником 31 оперативного тока пороговый элемент 32, присоединительный фильтр 33 и блок 34 распознавани  причины утечки тока с реагирующим, органом 35. Пороговый элемент 32 воздействует на замыкающие контакты 36 в цепи питани  первого блокировочного реле 37, которое самоблокируетс  своим замыкающим контактом 38 и замыкает замьшающий контакт 39 в первой входной цепи логического элемента И 12, а также контакт 40 в цепи питани  реле 41 времени. Реагирующий орган 35 блока 34 распознавани  причины утечки тока воздействует на первый замыкающий контакт 42 в цепи питани  второго блокировочного реле 43, которое самоблокируетс  своим контактом 44 и замыкает замыкающий контакт 45 во второй входной цепи логического элемента И 12. .Распознавание причины утечки тока основано на том, что ток утечки через повреждение изол ции достигает практически мгновенно установившегос  значени , а через прикоснувшегос  к фазе человека нарастает с определенной скоростью. Блок 34 распознавани  причины утечки тока служит дл  контрол  скорости нарастани  оперативного тока через человека и выполнен в виде дифференцирующего звена. Пороговый элемент 32 предназначен дл  контрол  нижнего предела сопротивлени  изол ции электрической сети относительно земли. К.пючевой блок 46 выполнен в виде выпр мительного моста 47, включенного на линейное напр жение сети со стороны электродвигател  48, резистора . 49 и ко нденсатора 50, подключенного на выход выпр мительного моста 47 и параллельно контакторной кйтушке 51 магнитного пускател  52 через последо

вательно соединенные выходной замыкающий контакт 53 исполнительного органа 1 логического элемента И 12 и . размыкающий контакт 54 промежуточного реле, наход щегос  в схеме управле- 15 ни  магнитного пускател  52,

При замыкании контактов 55 реле 41 времени, замыкаюп их цепь питани  отключающей катушки 56, происходит отключение автоматического выключател  57, 20 включенного на выход силового понижающего трансформатора 58. Устройство работает следующим образом . Если человек не касаетс  фазы, то на вход устройства, например на зажимы q и Ь , трансформатора 27 (фаза А) поступает синусоидальное напр жение пор дка 10 В. Напр жение база - эмиттер транзистора 24 име.ет форму отрицательных пр моугольных импульсов, причем напр жение запирани  стабилитрона 26  вл етс  уставкой срабатывани  устройства.Первична  обмотка импульсного трансформатора 23,  вл  сь нагрузкой транзистора 24, при поступлении отрицательных импульсов размагничивает сердечник трансформатора. По окончании каждого отрицательного импульса сердечник трансформатора будет находитьс  в отри цательной части петли гистерезиса. В промежутках между размагничиваю-щими импульсами во вторичную обмотку трансформатора 23 посылаютс  формиро вателем 19-21 положительные намагничивающие импульсы s, открывающие тиристоры , например, 1 или 2 фазы А. Амплитуда напр жени  этих импульсов поДбираетс  резистором 18 такой, чтобы в отсутствии касани  человеком токове дущей фазы намагничивание сердечника трансформатора 23 шло от отрицательной области петли гистерезиса в положитель ную до точки, близкой к точке насьпцени  сердечника. В этой точке индуктив ное сопротивление вторичной обмотки трансформатора 23 таково, что напр же HHQ управлени  тиристором, снимаемое

ного пускател  52 замкнуты, а конденсатор 50 находитс  в .зар женном состо нии.

в случае возникновени  утечки, например, на фазе А, вызванной прикосновением человека к фазе ответвлени  электрической сети пускательэлектродвигатель (условно показано одно ответвление), и невозможности с резистора 17 через транзистор 16, резистор 15 и разделительный трансформатор 14, недостаточно дл  его отпирани  . При нормальном рабочем состо нии сопротивление изол ции электрической сети относительно земли достаточно высокое и через пороговый элемент 32 протекает ток, недостаточный дл его срабатывани , силовые контакты магнитсамосто тельного освобождени  человека от фазы напр жение фазы по отношению к земле снижаетс . Поэтому стабилитрон 26 и транзистор 24 будут закрыты и размагничивающие импульсы не будут поступать в первичную обмотку трансформатора 23. Положительный импульс от формировател  19-21 приведет сердечник в состо ние насыщени , при котором индуктивное сопротивление вторичной обмотки импульсного трансформатора 23 достаточно велико, что, в свою очередь, приведет к отпиранию транзистора 1, если контакты 10 исполнительного органа 11 логического элемента И 12 будут замкнуты , то к замьжанию фазы А на землю через ограничивающий резистор 7. Напр жение фазы еще раз снизитс , поэтому размагничивающа  обмотка будет бездействовать. Положительные импульсы продолжают поступать во вторичную обмотку трансформатора 23 и тиристор 1 в эти полупериоды будет открыт. Поскольку в перерывах между положительными импульсами этот тиристор saKpHsaeTcflj то дл  устране1да  протекани  через человека тока недопустимой величины в эти отрезки времени в схеме предусматриваетс  еще один (идентичный рассмотренному ) полуканал с тиристором 2, открывающимс  синхронно с запиранием первого тиристора. В этом полуканале питание формирователей импульсов снимаетс  с зажимов аЬ и cdc входных трансформаторов 27 и 22. Величина оперативного тока утечки через пороговый элемент 32 при однополюсном прикосновении человека к сети достигает величины срабатывани , и выходные контакты 40 замыкают с  в цепи питани  реле 41 времени, а контакты 36 - в цепи питани  блоки ровочного реле 37, Последнее в свою очередь самоблокируетс  контактами 38 и замыкает контакты 39 на первом входе логического элемента И 12. При замыкании контактов 39 и 45 на исполнительном органе 11 логического элемента И 12 по вл етс  напр жение и его замыкающие контакты 10 в цепи блока заземлени  и 53 в цепи ключевого блока 46 замыкаютс . В это случае тиристор 1 открыт и через него

замыкаетс  фаза А на землю, осуществл   защитное щунтирование тела человека .

В этом случае утечки тока за счет повреждени  изол ции или ее недопусти-20 мого увлажнени  на выходе логического элемента И 12 напр жение будет отсутствовать , а контакты 10 исполнительного органа 11 в цепи блока заземлени  и контакты 53 в цепи ключевого блока 46 - разомкнуты. Следовательно, защитного замыкани  фазы на землю не произойдет и не будет броска перенапр жени  на фазах. Бели утечка тока не самоустран етс  в течение 0,75 с, то реле 41 времени замкнет контактами 55 цепь питани  отключающей катушки 56 автоматическог выключател  57, который отключит электрическую сеть от силового понижающего трансформатора 58. Общее врем  срабатывани  реле 41 времени и автоматического выключател  57 соглас но действующим правилам безопасности не должно превьппать 0,2 с. После размыкани  силовых контактов автоматического выключател  57 напр жение в сети не исчезает мгновенно. Начинаетс  групповой выбег электродви гателей, который продолжаетс  до тех пор, пока напр жение в сети не снизитс  до 0,6 Цр при котором отпадзт подвижные магнитные системы контакторов пускателей и разомкнутс  их силовые контакты. После размыкани  силовых контактов магнитного пускател  52

кого элемента 12 будут замкнуты и произойдет разр д конденсатора 50на контакте о Hw: катушку 51, при зтом производитс  задержка времени на разначинаетс  индивидуальный выбег электродвигател , при котором напр жение в сети будет также длительное врем  поддерживатьс  за счет вращающегос  по инерции электродвигател . При достижении напр жени  0,6 UH происходит отпускание  кор  промежуточного реле, наход щегос  в цепи управлени  серийно выпускаемых магнитных пускателей, а замыкание его контактов 54 в цепи разр да конденсатора 50 на контакторнук) катушку 51 магнитного пускател  52. Если на фазе А утечка за счет касани  человека, то контакты 53 исполнительнсго органа 11 логичесмыкание контактов, т.е. замыкание фазы на земоло при индивидуальном выбеге остаетс . Если утечка произошла по причине повреждени  изол ции, то задерлжи времени на размыкание силовых контактов магнитного пускател  52 не произойдет, так как контак- ты 53 исполнительного органа 1I логического элемента И 12 разомкнуты. В предлагаемом устройстве за счет использовани  блока распознавани  утечки тока и логического блока И значительно сокращаетс  число бросков перенапр жений, которые могут быть причиной пробо  изол ции электрической сети, причиной простоев производственных агрегатов. Таким образом, замыкание фазы на землю и задержка времени на отключение пускател  обеспечиваетс  не при любом отключении линии с электродвигателем , а только при прикосновении человека к токоведутцей фазе, тем самым уменьшаетс  частота бросков перенапр жений, вызванных искусственным замыканием фазы при снижении сопротивлени  изол ции относительно зеьши, HanpifMepj из-за ув лажненности.т;е. повышаетс  надежность работы схемы электроснабжени  и уровень электробезопасности при эксплуатации электрических сетей. 57 5в

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В СЕТИ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее блок заземления каждой фазы, выполненный на двух Встречно-параллельных тиристорах и последовательно соеди ненном сними резисторе, реле времени, замыкающий контакт которого включен в цепь питания отключающей катушки автоматического выключателя, магнитный пускатель, определитель поврежденной фазы, выполненный на разделительном трансформаторе, первичная обмотка которого через диод соединена с управляющим электродом и катодом соответствующего тиристора блока заземления, а вторичная обмотка через первый транзистор и формирователь положительных импульсов, состоящий из последовательно соединенных стабилитрона, резистора и диода, - с вторичными обмотками первого входного трансформатора и импульсного трансформатора с прямоугольной петлей гистерезиса, первичная обмотка которого подключена^ через второй транзистор, стабилитрон и диод к вторичной обмотке второго входного трансформатора, первичная обмотка которого включена между фазой и землей, отличающееся тем, что, с целью повышения электробезопасности путем задержки времени на размыкание силовых контактов магнитного пускателя и повышения надежности электроснабжения, в него введень.1 источник оперативного тока - выпрямительный мост, присоединительный фильтр, пороговый элемент, два блокировочных реле, ключевой блок, блок распознавания причин утечки тока, выполненный в виде дифференцирующего звена, к выходу которого подключен его реагирующий орган, элемент И, к выходу которого присоединен исполнительный орган,'на первый вход элемента И включен первый замыкающий контакт первого блокировочного реле, в цепи питания последнего включены два параллельно соединенных замыкающих контакта - первый контакт порогового элемента и второй контакт первого блокировочного реле, а на второй вход элемента И включен первый замыкающий контакт второго блокировочного реле, в цепи питания которого включены два папаллельно соединенных замыкающих контакта — контакт реагирующего органа блока распознавания причины утечки тока и второй контакт второго блокировочного реле, при этом ключевой блок выполнен в виде выпрямительного моста, включённого со стороны электродвигателя, резистора и конденсатора, подключенного на выход выпрямительного моста и параллельно катушке магнитного пускателя· через после довательно соединенные размыкающий контакт вновь введенного промежуточного реле, подключаемого к сети, и первый выходной замыкающий контакт исполнительного органа элемента И, вторые выходные замыкающие контакты которого включены в каждую фазу блока заземления, а источник оперативного тока присоединен между сетью и землей через последовательно соединенные присоединительный фильтр, пороговый элемент, второй выходной замыкающий контакт которого включен в цепи питания реле времени.