УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ТРЁХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к защитным способам и устройствам и может быть использовано для защиты трехфазного силового оборудования от асимметрии токов, от утечки токов на землю, как с заземленной нейтралью, так и с незаземленной нейтралью или без таковой, человека от поражения электрическим током и обеспечения пожарной безопасности.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство защиты трехфазной нагрузки (патент 73558 RU МПК H02H 3/16; H02H 5/00).
Устройство защиты трехфазной нагрузки от асимметрии фазных токов и человека от поражения электрическим током, содержащее магнитный пускатель, соединенный силовыми входами пофазно с источником питания, реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке, соединенное силовыми входами пофазно с силовыми выходами магнитного пускателя, силовыми выходами - с входами нагрузки, а нормально замкнутым контактом - последовательно с катушкой магнитного пускателя, причем реле оценки степени асимметрии фазных токов содержит сердечник из магнитомягкой электротехнической стали и катушку из трех идентичных обмоток, соединенных пофазно с одной стороны с силовыми выходами магнитного пускателя, а с другой стороны - с входами нагрузки, и нормальнозамкнутые контакты соединены последовательно с катушкой электромагнита магнитного пускателя.
Названное устройств, принятое за ближайший аналог заявляемому, имеет следующие недостатки - усложненную конструкцию (достаточно большой вес сердечника из электротехнической стали, необходимость изготовления трех идентичных обмоток катушки магнитопровода), низкая надежность и чувствительность (известны недостатки магнитопроводов из электротехнической стали: изменения магнитных характеристик под воздействием климатических условий эксплуатации, в частности температуры и влажности, а также изменение характеристик под воздействием токов короткого замыкания, так называемые тепловые и магнитострикционные удары. Кроме того, декларируемое минимальное время срабатывания составляет 0,2 секунды, а стандарт на УЗО требует время отключения от 0,01 до 0,04 сек не более, т.е. устройство для защиты человека от поражения электрическим током непригодно.
Техническим результатом от использования заявленной полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности устройства за счет применения вместо громоздкого сердечника из электромагнитной стали и трех идентичных обмоток гораздо менее объемного круглого магнитопровода из магнитомягкого аморфного материала с одной измерительной обмоткой; повышение чувствительности за счет более высоких и стабильных магнитных характеристик материала магнитопровода, так например, электромагнитная проницаемость магнитомягкого аморфного материала, от которой напрямую зависит уровень выходного напряжения измерительной обмотки в зависимости от разности величин фазных токов в десятки раз выше чем электромагнитной стали. Повышение функциональных возможностей устройства заключается в возможности тестирования его работы с помощью дополнительной обмотки круглого магнитопровода и кнопки «Тест».
Достигается заявленный технический результат тем, что в устройство защиты трехфазной нагрузки от асимметрии фазных токов и от поражения человека электрическим током, содержащее магнитный пускатель, соединенный силовыми входами пофазно с источником питания, реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке, соединенное силовыми входами пофазно с силовыми выходами магнитного пускателя, силовыми выходами - с входами нагрузки, а нормально замкнутым контактом - последовательно с катушкой магнитного пускателя, в реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке взамен сердечника из магнитомягкой электротехнической стали и катушки из трех идентичных обмоток включен круглый магнитопровод из магнитомягкого аморфного материала с двумя обмотками, одна из которых соединена с катушкой выходного реле с нормально замкнутым контактом, а другая обмотка соединена одним концом с одним из фазных проводов, а вторым концом - последовательно с, вновь введенными, кнопкой «Тест» и добавочным резистором с другим фазным проводом.
Представленная схема поясняет заявленное техническое решение (см. фиг.1).
Схема (фиг.2) поясняет работу устройства трехфазной сети с заземленной нейтралью.
Устройство защиты трехфазной нагрузки содержит магнитный пускатель 1 с катушкой 2, реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке 3, с круглым магнитопроводом из магнитомягкого аморфного материала 5, обмотками 4; 6 и выходным реле 7 с нормально замкнутым контактом 8, нагрузку 9, кнопки «Пуск» 10, «Стоп» 11, «Тест» 12, добавочный резистор 13. При этом магнитный пускатель1 соединен силовыми входами пофазно с источником питания, реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке 5 соединен силовыми входами пофазно с силовыми выходами магнитного пускателя 1, силовыми выходами - с входами нагрузки 9, а нормально замкнутым контактом 8 - последовательно с катушкой 2 магнитного пускателя 1, обмотка 6 круглого магнитопровода 5 соединена с выходным реле 7, а обмотка 4 соединена одним концом с фазным проводом, а вторым концом последовательно с кнопкой «Тест» 12 и добавочным резистором 13 с другим фазным проводом.
Устройство защиты трехфазной нагрузки работает следующим образом.
Для подключения нагрузки к источнику питания необходимо нажать кнопку 10 «Пуск», При этом напряжение поступает на катушку пускателя 2, силовые контакты пускателя 1 замыкаются, катушка пускателя 2 после отпускания кнопки «Пуск» 10 удерживается во включенном состоянии через кнопку «Стоп» и кнопку 8 выходного реле 7, напряжение питания поступает на нагрузку 9. Реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке 5 с помощью круглого магнитопровода 5 и обмотки 6, представляющих собой с проходящими через него фазными токами (первичными обмотками), дифференциальный трансформатор тока, осуществляет оценку степени асимметрии фазных токов. При симметричности токов в нагрузке 9, т.е. при равенстве их по модулю и сдвигу по фазе на 120 градусов, напряженность магнитного поля круглого магнитопровода 5 минимальна, а эдс в обмотке 6 недостаточна для включения реле 7. При нарушении симметрии фазных токов, независимо от причины: неравенство фазных сопротивлений нагрузки 9; наличие утечек токов на землю; сдвиг по фазе токов отличный от 120 градусов, напряженность магнитного поля в круглом магнитопроводе 5 увеличивается и при достижении определенного значения в обмотке 6 наводится эдс достаточная для включения реле 7, контакт 8 при этом размыкается, катушка 2 магнитного пускателя 1 обесточивается, нагрузка 9 отключается. Таким образом, предлагаемое устройство защищает нагрузку 9, ровно, как и питающую сеть от короткого замыкания, обрыва фазы, утечки на землю, а человека от поражения электрическим током. При асимметрии фазных токов порядка 20-40 мА время отключения устанавливается, в зависимости от назначения, от 0.03 до 0,15 сек.
При нажатии кнопки 12 «Тест» через обмотку 4 протекает ток порядка 30 мА имитирующий ток утечки, например при попадании человека под напряжение. В этом случае, при исправном устройстве, реле 7 должно включиться и соответственно нагрузка 9 - обесточиваться. Такие проверки по правилам ТБ должны проводиться регулярно. Схема фиг.2 показывает включение устройства в случае питания от трехфазной сети с заземленной нейтралью. Работа схемы принципиально не отличается от работы схемы фиг.1.