РЕГУЛИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам защитного отключения (УЗО), управляемым дифференциальным током, применяемым в однофазных трехпроводных (защитным РЕ-проводником) напряжением не более 230 В и трехфазных четырехпроводных электрических сетях переменного тока напряжением не более 400 В для защиты человека от поражения электрическим током. Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве переносного устройства в производственных и непроизводственных условиях в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, жилых и общественных зданиях и сооружениях, на территории (вне зданий) при эксплуатации электроустановок, ручного электроинструмента, переносных электроприемников. Конструкция УЗО обеспечивает быстрое отключение при защите человека от поражения электрическим током и предотвращение пожаров, возникающих при длительном протекании токов утечки на землю в результате повреждения изоляции токоведущих частей, т.е. выполняет функцию обеспечения пожарной безопасности.
Известно устройство защитного отключения переносное (УЗО-вилка) АСТРО∗УЗОФ-1271 типа А (без встроенной защиты), предназначенное для комплектации бытовых электроприборов - насосов, электроинструмента и т.п., используемое в однофазных электрических сетях напряжением 220 В, частотой 50 Гц, с номинальным током нагрузки 16А, номинальным отключающим дифференциальным током 30 мА, зависящее от напряжения питания (диапазон изменения напряжения составляет 220±22 В). Устройство состоит из корпуса, в котором размещены дифференциальный трансформатор тока; пусковой орган (пороговый элемент), выполненный на электронных компонентах; исполнительный механизм, включающий в себя силовую контактную группу с механизмом привода и соленоид; три зажима к которым подключается питающий кабель нагрузки и защитный РЕ-проводник; фазный и нулевой проводники. На корпусе расположены кнопка «ВКЛ»; кнопка «ТЕСТ» и два штыря вилки, подключаемой в сеть источника питания (см. Устройство защитного отключения. Каталог-справочник. М., 2006, 75 с. Под редакцией Лобановой Л.А.…27-28 с.).
Однако, недостатками указанного УЗО являются сложность конструктивного исполнения, имеющего большое количество элементов, ограниченные функциональные возможности использования в трехфазных электрических сетях для защиты трехфазной нагрузки. Отсутствие возможности регулирования отключающего дифференциального тока при использовании, в качестве дополнительной защиты от прямых контактов с токоведущими частями стационарных и переносных электроустановок, применяемых в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и др. (насосов, ручного электроинструмента, триммеров и т.п.).
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является трехфазное переносное устройство защитного отключения (УЗО-вилка), основными узлами которого являются корпус, дифференциальный трансформатор тока, соленоид, исполнительный механизм, включающий в себя силовую контактную группу с механизмом привода соединенную с соленоидом, пороговый элемент или следящее устройство, имеющее нерегулируемую уставку отключающего дифференциального тока. Первичная обмотка дифференциального трансформатора тока состоит из трех фазных и нулевого проводников, подключенных к контактам силовой контактной группы, а также присоединенных к штырям вилки и к силовым зажимам, а вторичная обмотка, размещенная на торроидальном сердечнике соединена со следящим устройством. Штыри УЗО-вилки включаются в розетку (источник питания), кнопкой «ВКЛ» осуществляется подача напряжения на УЗО, кнопкой «ТЕСТ» в цепи тестирования выполняется периодический контроль исправности УЗО (см. RU №88848, Н01Н 83/00, 20.11.2009).
Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей, связанных с использованием ее как средства защиты при возникновении токов утечки через поврежденную изоляцию, в т.ч. исчерпавшую свои эксплуатационные резервы, и некачественные соединения, превышающих уставку отключающего дифференциального тока, при использовании УЗО в групповых сетях или на отдельной линии, когда появляется необходимость регулирования уставки срабатывания в целях обеспечения высокоэффективных эксплуатационных характеристик УЗО, при эксплуатации трехфазных электроустановок, например, передвижной или переносной мобильной электротехники и др.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции устройства защитного отключения, применяемого в трехфазных электрических сетях напряжением 380 В, частотой 50 Гц с регулируемой уставкой отключающего дифференциального тока для использования в групповых и одиночных линиях в случае возникновении токов утечки, превышающих уставку срабатывания, для защиты людей от поражения электрическим током и защите от возникновения пожаров при длительном протекании токов утечки на землю.
Технический результат полезной модели заключается в расширении возможности использования устройства как средства защиты при эксплуатации трехфазных электроустановок промышленного и аналогичного назначения, достижении значительного снижения уровня электротравматизма людей, снижении возникновении пожаров и возгораний по электрическим причинам при работе со стационарной и мобильной электротехникой.
Указанный технический результат достигается тем, что в регулируемом устройстве защитного отключения, содержащем соленоид, дифференциальный трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, состоящую из трех фазных и нулевого проводников, подключенных к силовой контактной группе и силовым зажимам, и вторичную обмотку, соединенную со следящим устройством, согласно полезной модели к следящему устройству подключен блок коммутатор-транзисторный ключ, имеющий два входа и один выход через дискретный переключатель, соединенный с электронным усилителем.
Отличием заявляемого устройства является наличие блока коммутатор-транзисторный ключ, имеющего два входа и один выход, к которому подключено следящее устройство, наличие дискретного переключателя, установленного на корпусе устройства, для подключения через электронный усилитель вторичной обмотки дифференциального трансформатора к первому входу блока, отстроенному на уставку дифференциального отключающего тока 10 мА или для подключения ко второму входу блока, отстроенному на уставку 30 мА. Выход блока коммутатор-транзисторный ключ, отстроенный на величину тока у ставки 30 мА подключен к следящему устройству, к которому присоединяются соленоид и нулевой проводник. Установка дополнительных элементов, т.е. блока коммутатор-транзисторный ключ, подключенного к следящему устройству, дискретного переключателя для регулирования уставки срабатывания дифференциального отключающего тока дает возможность использовать устройство в групповых сетях или на отдельной линии, как средство защиты при подключении трехфазной нагрузки. Это позволяет снизить электротравматизм при работе со стационарной и мобильной электротехникой.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где приведена электрическая схема заявляемого устройства.
Регулируемое устройство защитного отключения содержит корпус, в котором установлены: дифференциальный трансформатор тока 1, имеющий первичную обмотку, состоящую из трех фазных 2 и нулевого 3 проводников, пропущенных в окно торроидального сердечника дифференциального трансформатора тока 1. Проводники 2 и 3 подключены к силовым контактам 4. На торроидальном сердечнике размещена вторичная обмотка 5, с которой соединен электронный усилитель 6, присоединенный к блоку коммутатор-транзисторный ключ К, имеющему два входа и один выход. Блок К подключен к следящему устройству 7, которое соединено с соленоидом 8, состоящим из двух полуобмоток, и нулевым проводником 3. Устройство имеет силовые зажимы 9, к которым подключается нагрузка Н. На корпусе размещены кнопка «ВКЛ», кнопка «ТЕСТ» Т и ручка дискретного переключателя 10 (на чертеже не показана), с которым соединен блок коммутатор-транзисторный ключ К.
Заявляемое устройство работает следующим образом. При включении устройства в сеть в фазных 2 и нулевом 3 проводниках возникает ток и силовые контакты 4 находятся под напряжением. При нажатии на кнопку «ВКЛ», присоединенную к фазному проводнику 2, в соленоиде 8, подключенном к этой кнопке и к нулевому проводнику 3, появляется ток, который замыкает силовые контакты 4, в результате в фазных проводниках 2 от источника питания к нагрузке Н, подключенной к силовым зажимам 8, протекает ток, т.е. устройство пропускает ток. Одновременно с нажатием на кнопку «ВКЛ» с помощью дискретного переключателя 10, устанавливается значение уставки тока срабатывания 10 мА или 30 мА.
В нормальном режиме работы нагрузки Н при отсутствии тока утечки геометрическая сумма токов в фазных 2 и нулевом 3 проводниках равна нулю и суммарный магнитный поток, создаваемый этими токами тоже равен нулю. В аварийном режиме работы нагрузки Н и прямом однофазном или косвенном попадании человека под действие электрического тока возникает ток утечки в каком-либо фазном проводнике 2 в результате происходит нарушение баланса токов в фазных 2 и нулевом 3 проводниках и суммарный магнитный поток, отличающийся от нуля, наводит ЭДС (электродвижущую силу), создающую ток во вторичной обмотке 5 дифференциального трансформатора тока 1.
При установке дискретного переключателя 10, в положение уставки тока срабатывания 10 мА ко вторичной обмотке 5 через электронный усилитель 6 подключается первый вход блока коммутатор-транзисторный ключ К, отстроенный на уставку тока срабатывания 10 мА, а выход этого блока, отстроенный на 30 мА, соединен со следящим устройством 7, чувствительность которого также составляет 30 мА. Если возникающий ток утечки будет превышать пороговое значение, т.е. величину уставки срабатывания 10 мА, то на выходе блока коммутатор-транзисторный ключ К появится ток, превышающий величину уставки тока срабатывания следящего устройства 7, т.е. более 30 мА. В результате следящее устройство 7 (пороговый элемент) срабатывает, оказывая воздействие на соленоид 8, отключая его питание. Отключенный соленоид 8 не удерживает силовые контакты 4 (исполнительный механизм) в замкнутом состоянии и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку Н.
При установке дискретного переключателя 10 в положение уставки тока срабатывания 30 мА ко вторичной обмотке 5 через электронный усилитель 6 подключается второй вход блока коммутатор-транзисторный ключ К, отстроенный на уставку тока срабатывания 30 мА. Если ток утечки в защищаемой сети будет превышать пороговое значение, т.е. величину уставки тока срабатывания 30 мА, то устройство защитного отключения также, как указано выше, срабатывает, отключая неисправную нагрузку Н.
В заявляемом устройстве время отключения неисправной нагрузки, в которой возникает ток утечки, протекающий через человека, при его контакте с нагрузкой, составляет 0,03 сек.
Т
Для осуществления периодического контроля работоспособности заявляемого устройства предусмотрена цепь тестирования, в которую включен резистор R. При нажатии кнопки «ТЕСТ» Т искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание устройства означает, что оно исправно.