SU1695442A1

SU1695442A1 - Electric shock safety facility

Info

Publication number: SU1695442A1
Application number: SU894655319A
Authority: SU
Inventors: Иван Максимович Ефремов; Владимир Михайлович Иноземцев; Александр Николаевич Шалапутов; Александр Иванович Ефремов
Original assignee: Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1991-11-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к технике защиты человека от поражени электрическим током при его касании наход щегос под напр жением токоведущего элемента электрооборудовани в системах электроснабжени с изолированной нейтралью Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и наThe invention relates to electrical engineering, in particular, to a technique for protecting a person from electric shock when it is touched by a current-carrying element of electrical equipment in power supply systems with insulated neutral. The aim of the invention is to increase the sensitivity and

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к технике защиты человека от поражени электрическим током при его касании к наход щимс под напр жением токоведущим элементам электрооборудовани в системах снабжени с изолированной нейтралью.The invention relates to electrical engineering, in particular, to a technique for protecting a person from electric shock when it is touched to current-carrying elements of electrical equipment in supply systems with insulated neutral.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и надежности действи устройства, обеспечение защиты человека от поражени после отключени сети ее разр дным током и ЭДС электродвигателем в течение времени их выбега и сокращение излишних отключений сети при кратковременных самоустран ющихс снижени х изол ции проводов сети относительно земли.The aim of the invention is to increase the sensitivity and reliability of the device, to protect a person from damage after the network has been disconnected by its discharge current and electromotive force in the electric motor during the time of their escape, and to reduce unnecessary network outages during short-term self-removing reductions in the insulation of network wires.

На чертеже представлена функциональна схема одного канала устройства, например фазы А сети.The drawing shows a functional diagram of a single channel device, such as phase A of the network.

Устройство содержит определитель фазы сети 1, к которой прикоснулс человек, состо щий из однофазного измерительного трансформатора напр жени 2, первична обмотка которого выполнена из провода с высоким удельным сопротивлением и одним выводом присоединена к зажиму дл подключени к фазному проводу сети, а вторым через конденсатор 3 - к зажиму дл соединени с землей, а вторична обмотка нагружена выпр мителем 4, фильтрующим конденсатором 5 и установочным резистором переменного сопротивлени 6, компаратора 7, первый вход которого присоединен к скольз щему контакту резистора 6,The device contains a network phase identifier 1, to which a person has touched, consisting of a single-phase measuring transformer voltage 2, the primary winding of which is made of high-resistivity wire and one output connected to the terminal for connection to the network phase wire, and the second through a capacitor 3 - to the terminal for connection with the ground, and the secondary winding is loaded with a rectifier 4, a filtering capacitor 5 and a variable resistor of the variable resistance 6, the comparator 7, the first input of which is connected single to the sliding contact of resistor 6,

а второй к источнику 8 эталонного напр жени , а выход присоединен к инвертору 9 и к первому входу логического элемента 10 2И- НЕ; элемент выдержки времени 11, состо щий из генератора импульсов 12, последовательно соединенных счетчиков импульсов 13 и 14 с входом счетчика 13, подключенным через логический элемент 15 2И-НЕ к выходу генератора 12, а выходомand the second to the source 8 of the reference voltage, and the output connected to the inverter 9 and to the first input of the logic element 10 2I- NOT; the time delay element 11, consisting of a pulse generator 12, pulse meters 13 and 14 connected in series with the input of the counter 13 connected via logic element 15 2И-NOT to the output of the generator 12, and the output

подключенным к первому входу логического элемента 16 2И-НЕ, и выходом счетчика 14, подключенным к первому входу логического элемента 17 2И-НЕ и второму входу элемента 16, выход которого подключен ко второмуconnected to the first input of the logic element 16 2I-NOT, and the output of the counter 14 connected to the first input of the logic element 17 2I-NOT and the second input of the element 16, the output of which is connected to the second

входу элемента 17, короткозамыкатель с электромагнитом 18, включенным в цепь коллектора транзистора 19, база которого через диод 20 присоединена к выходу элемента 10, а через диод 21 - к выходу элемента 17, и контактом 22 в цепи замыкани фазы сети на землю, исполнительный элемент 23, содержащий исполнительное реле 24 с обмоткой, включенной в цепь коллектора транзистора 25, база которого присоединена к выходу логического элемента 26 (И-НЕ) и через конденсатор 27 соединена с его эмиттером, и контактом 28 в цепи электромагнита 29 отключени выключател сети и блок запрета одновременногоthe input element 17, a short circuit with an electromagnet 18 connected to the collector circuit of transistor 19, the base of which through diode 20 is connected to the output of element 10, and through diode 21 to the output of element 17, and the contact 22 in the circuit of the network phase to earth 23, comprising an executive relay 24 with a winding connected to the collector circuit of transistor 25, the base of which is connected to the output of logic element 26 (AND –NE) and connected via capacitor 27 to its emitter, and contact 28 in the circuit breaker electromagnet 29 and block the ban simultaneously

включени короткозамыкателей разных фаз 30, который состоит из логических элементов 31, 32, 33 2И-НЕ, входы которых циклически (попарно) подключены к выходу инвертора 9 канала фазы А и выходам соответствующих инверторов каналов фаз В и С,switching on short-circusers of different phases 30, which consists of logic elements 31, 32, 33 2И-NOT whose inputs are cyclically (in pairs) connected to the output of the inverter 9 of the channel of phase A and the outputs of the corresponding inverters of the channels of phases B and C,

а выходы присоединены ко входам логического элемента 24 (ЗИ-НЕ), выход которого через инвертор 35 подключен ко второму входу элемента 10 канала фазы А и входам соответствующих элементов каналов фаз В и С и ко второму входу элемента 26. На схеме показана также цепь 36 от устройства (датчика) контрол изол ции сети (ДКИ), которое может подключатьс ко второму входу элементов 15 и третьему входу элемента 26, и условно показаны зажимы Е и О источника питани устройства.and the outputs are connected to the inputs of the logic element 24 (ZI-NOT), the output of which through the inverter 35 is connected to the second input of the element 10 of the channel of phase A and the inputs of the corresponding elements of the channels of phases B and C and to the second input of the element 26. The circuit also shows the circuit 36 from the device (sensor) network isolation monitoring (DCI), which can be connected to the second input of the elements 15 and the third input of the element 26, and conditionally shows the terminals E and O of the power source of the device.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При снижении сопротивлени г изол ции провода, например, фазы А до сопротивлени утечки Гут, в частности тела человека, прикоснувшегос к проводу, напр жение провода фазы А относительно земли на первичной обмотке трансформатора 2 снижаетс , выпр мленное напр жение на резисторе 6 (его посто нна составл юща ) становитс меньше напр жени эталонного источника 8, что приводит к срабатыванию компаратора 7 - по влению на его выходе нул , превращающегос в логическую единицу (напр жение + Еп) на выходе инвертора 9 и элемента 10, на втором входе которого единица, поступающа с выхода инвертора 35, Напр жение +ЕП через диод 20 возбуждает ток, открывающий транзистор 19. Срабатывает короткозамы- катель 18 и контактом 22 соедин ет провод фазы А с землей (снижает напр жение с тела человека) на врем (1,28 с), достаточное дл отстранени человека от провода сети, и определ емого счетчиком импульсов 14, запускаемым (как и счетчик 13) логическим нулем на выходе компаратора 7. Логическа единица с выхода счетчика 14, превраща сь в логический нуль элементом 17, на втором входе которого единица с выхода элемента 16, закрывает транзистор 19, происходит возврат короткозамыкател и размыкание его контакта 22.When reducing the resistance g of the wire insulation, for example, phase A, before leakage resistance Gut, in particular the human body touching the wire, the voltage of the phase A wire to earth on the primary winding of transformer 2 decreases, the rectified voltage across the resistor 6 This component becomes less than the voltage of the reference source 8, which leads to the operation of the comparator 7 - the appearance of a zero at its output, which turns into a logical unit (voltage + En) at the output of the inverter 9 and element 10, at the second input which unit, coming from the output of the inverter 35, voltage + EP through diode 20 excites the current opening transistor 19. The short circuit 18 is activated and contact 22 connects the wire of phase A to ground (reduces the voltage from the human body) for a time (1 , 28 s), sufficient for a person to be removed from the network wire, and determined by the pulse counter 14, triggered (like counter 13) by a logical zero at the output of the comparator 7. The logical unit from the output of the counter 14 is turned into the second entrance is a unit from the output of el ment 16, the transistor 19 closes, short-circuiting occurs and the return opening of its contact 22.

Если за указанное врем человек отстранилс от провода, то напр жение фазы А восстанавливаетс до нормального, компаратор 7 и вс схема возвращаетс в исходное состо ние.If, during a specified time, a person is removed from the wire, then the voltage of phase A is restored to normal, comparator 7 and the whole circuit returns to its original state.

Если после указанного времени человек продолжает прикасатьс к проводу, то компаратор 7 после размыкани контакта 22 не возвращаетс и через врем 0,04-0,08 с после по влени логической единицы на выходе счетчика 13, исчезновени единицы на выходе элемента 16 и соответствующем входе элемента 17 на его выходе по вл етс единица и транзистор 19 снова открываетс (под воздействием, как и раньше, логической единицы на выходе элемента 10), ко- роткозамыкатель 18 срабатывает и снова контактом 22 соедин ет провод фазы А с i землей.If after that time the person continues to touch the wire, then the comparator 7 after opening the contact 22 does not return, and after 0.04-0.08 s after the appearance of the logical unit at the output of the counter 13, the unit disappears at the output of the element 16 and the corresponding input of the element 17, a unit appears at its output and transistor 19 reopens (under the influence of the logical unit at the output of element 10, as before), and the coil coupler 18 is activated and again, by contact 22, connects the wire of phase A with i to ground.

Исчезновение логической единицы наDisappearance of logical units on

выходе элемента 16. т.е. поступление логи ческого нул на один из входов элемента 26output element 16. i.e. the arrival of a logic zero at one of the inputs of element 26

при наличии единиц на двух остальных егоin the presence of units on the other two of it

входах, поступающих от инвертора 35 и поinputs from inverter 35 and

цепи 36, приводит к по влению логической единицы на выходе элемента 25 и входе транзистора 25, который с небольшой защитной задержкой, создаваемой конденсатором 27, открываетс , срабатываетcircuit 36, leads to the appearance of a logical unit at the output of the element 25 and the input of the transistor 25, which, with a small protective delay created by the capacitor 27, opens, is triggered

5 исполнительное реле 24 и контактом 28 включает электромагнит отключени выключател 29 сети. Происходит защитное (дл человека) отключение сети при сохранении соединени провода фазы с землей,5, the executive relay 24 and the contact 28 turn on the electromagnet of the opening of the mains switch 29. A protective (for a person) network is disconnected while maintaining the connection of the phase wire to the ground,

0 за счет чего предотвращаетс , воздействие0 thereby preventing impact

на человека разр дного тока сети и тока,per person of the discharge current network and current

возбуждаемого ЭДС продолжающих поexcited emf continuing on

инерции вращатьс электродвигателей.inertia rotate electric motors.

Блок 30 приходит в действие при сниже5 ни х сопротивлени изол ции двух проводов относительно земли и предотвращает возможное замыкание между проводами двух фаз сети через контакты 22 короткоза- мыкателей двух фаз.Block 30 comes into effect when the insulation resistance of two wires is reduced relative to the ground and prevents a possible short circuit between the wires of the two phases of the network through the contacts 22 of the short-circuits of the two phases.

0 При снижении сопротивлени изол ции относительно земли двух фаз, например, А и В на обоих входах элемента 33 от инверторов 9 по вл ютс логические единицы, а на его выходе нуль, который приводит к по- 35 влению единицы на выходе элемента.0 When the insulation resistance decreases relative to the earth of two phases, for example, A and B, logical inputs appear at both inputs of element 33 from inverters 9, and zero at its output, which leads to increasing unit at the output of element.

При срабатывании устройства (датчика) контрол изол ции сети (УДК) также нулем, поступающим на вход элемента 26, формируетс единица - сигнал на отключение се- 0 ти.When the device (sensor) of the network isolation control (UDC) is triggered, a zero is also generated by the input to the element 26, a signal to turn off the network.

Положительный эффект применени предлагаемого устройства состоит в обеспечении защиты человека от поражени током не только при включенной сети, но и послеThe positive effect of the application of the proposed device is to provide protection of a person against electric shock, not only when the network is on, but also after

5 ее отключени за счет повторного соединени фазного привода сети, снимающего с человека напр жение, обусловленное ЭДС вращающихс электродвигателей и разр дным током сети, и в сокращении излишних5 of its disconnection due to the re-connection of the phase-drive network, removing the voltage from the person, due to the EMF of the rotating electric motors and the discharge current of the network, and reducing redundant

0 перерывов электроснабжени за счет от- . ключени сети при кратковременных самоустран ющихс снижени х изол ции одного из проводов сети относительно земли .0 power outages due to ot-. switching off the network in case of short-term self-eliminating reductions in the isolation of one of the wires of the network relative to the ground.

5five

Claims

Claims An apparatus for protecting a person from electric shock, comprising a network phase identifier to which a person touches, shortcuters connected to terminals for connecting to the wires of the network phases and to earth, with electromagnets of their activation, elements of time delays, logic block of simultaneous activation short-circuiting switches of different phases and an actuating element in an electromagnet circuit disconnecting a network switch, characterized in that, in order to increase the sensitivity and reliability of devices, protecting a person from damage after disconnecting the network with its discharge current and electromotive voltage of electric motors for the time of their run-down and reducing unnecessary network disconnections with short-term self-eliminating reductions in the insulation resistance of the phase conductors relative to the earth, the network phase determinant is performed on a single-phase measuring transformers such as primary windings with high resistivity wires and comparators on integral operational amplifiers, the first inputs of which are rectified rer and adjusting resistors connected to the secondary windings of the single-phase voltage measuring transformers, and the latter - to the newly inputted reference voltage source, the output of each comparator is connected to the input

0

five

0

five

element of the time extracts and the short-circuit switch electromagnet through the newly introduced sequentially combined elements 2I-NOT and the diode-transistor element to re-enable the short circuit before disconnecting the network, made in the form of a transistor whose collector is connected to the short-circuit electromagnet - mykash, and two counter-connected diodes, harmonic to the base of the transistor and the anodes of the first diode through the element 2Y-NOT

- to the output of the comparator, and the cathode of the second diode - to the first output of the element of time exposure; the logical block of the prohibition of simultaneous switching on of short-circuits — in different phases with its own inputs through BH © fit; the input inverters are connected to the outputs of the three phase comparators, and the output

- to the second inputs of the 2I-NOT elements, the executing eighth element is designed as a newly introduced series-connected AND-NOT element and a transistor in the circuit of the circuit breaker of the power switch, and the second output of the time delay element is connected to the inputs of the AND-NOT element the output of the logic block to prohibit the simultaneous switching on of short-glands of different phases.