ЗАЩИТНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к устройствам, осуществляющим автоматическое отключение и непосредственно реагирующим на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров, и может быть использовано для защиты людей от поражения электрическим током и повышения пожаробезопасности зданий.
Как известно, поражение людей электрическим током и возникновение пожароопасных ситуаций при эксплуатации электрифицированных бытовых приборов, а также торгово-производственного оборудования, например, холодильников, могут быть вызваны как случайным прикосновением человека к токоведущим частям, так и его контактом с электропроводящими частями оборудования в случае повреждения электроизоляции или обрыва заземляющих проводов; нарушением расчетного теплового режима работы оборудования, недопустимыми изменениями параметров питающей электросети, предаварийным состоянием оборудования и др. Очевидно, что автоматическое защитное устройство, исключающее возможность возникновения нежелательных последствий, должно быть, по возможности, многофункциональным и обеспечивать аварийное отключение оборудования при всевозможных аномальных ситуациях. Кроме того, необходимо, чтобы это устройство позволяло быстро диагностировать возникшую аномалию в работе оборудования с целью ее последующего устранения.
В качестве аналога предлагаемой полезной модели принято «Устройство защитного отключения» (свидетельство на полезную модель №31688 RU кл. Н01Н 71/00, приоритет 19.03.2003). Это устройство содержит датчик дифференциального тока, устройство сравнения и исполнительный орган, в цепь управления которого включен ключ, вход которого подключен к выходу упомянутого устройства сравнения. Устройство также содержит индикатор, отражающий состояние исполнительного органа.
Данное устройство обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током при его случайном прикосновении к токоведущим частям и при его контакте с электропроводящими частями оборудования в случае повреждения электроизоляции или обрыва заземляющих проводов, а также аварийное отключение оборудования при возникновении аномальных ситуаций и индикацию состояния оборудования (включено - выключено). Недостатком данного устройства является ограниченное количество контролируемых параметров работы и состояния подключенного оборудования.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принято «Устройство защитного отключения» (патент на полезную модель №119933 RU кл. Н01Н 71/00, приоритет 06.04.2012). Это устройство содержит датчик дифференциального тока, устройство сравнения, индикатор состояния устройства, исполнительный орган, в цепь управления которого включен ключ, схему временной задержки срабатывания по току утечки, схему срабатывания по превышению напряжения сети и схему питания. Данное устройство обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током при его случайном прикосновении к токоведущим частям и при его контакте с электропроводящими частями оборудования в случае повреждения электроизоляции или обрыва заземляющих проводов, а также аварийное отключение оборудования при возникновении аномальных ситуаций, в т.ч. при недопустимом изменении напряжения питающей электросети, (аварийном уровне напряжения, например, выше 380 В). Предусмотрена также возможность задержки срабатывания устройства по току утечки и индикация состояния оборудования (включено - выключено). Недостатком данного устройства является ограниченное количество контролируемых параметров работы и состояния подключенного оборудования, а именно, не предусмотрен контроль длительности отклонения напряжения питающей электросети за пределы, установленные в паспорте подключенного оборудования, например от 160 до 250 В, которое может быть допущено на ограниченный отрезок времени, например 10 секунд. Предполагается, что при более длительном нарушении предусмотренного режима питания может возникнуть аварийная ситуация. Аналогично не предусмотрен контроль длительности превышения потребляемого тока, например, на 20% выше номинального значения, допустимое также в течение определенного интервала времени. Не предусмотрен контроль теплового режима работы оборудования, который является важным фактором для предотвращения аварийных ситуаций. Отсутствует диагностическая индикация работы устройства, позволяющая определить причину, вызвавшую отключение защищаемого объекта от питания. Использование известного устройства, например, для комплексной защиты холодильника, не может обеспечить высокие эксплуатационные характеристики, такие как надежность и возможность быстрого устранения неполадок вследствие отсутствия диагностической информации об их причинах.
Задачей заявляемой полезной модели является создание защитно-информационного устройства, способного осуществить защитное автоматическое отключение, защищаемого объекта, например, холодильника в случае недопустимого отклонения от заданных рабочих параметров (тока, напряжения, температуры) и осуществить автоматическую диагностику для быстрого устранения повреждений.
Поставленная задача решается тем, что защитно-информационное устройство, содержащее блок питания, блок временной задержки, датчик напряжения, исполнительный элемент и блок информации, снабжено датчиком тока и двумя датчиками температуры, выходы которых соединены со входами соответствующих введенных компараторов, а также тремя компараторами уровней напряжения, входы которых соединены с выходом датчика напряжения, двумя логическими элементами ИЛИ, коммутатором, семью триггерами, блоком имитации тока утечки, формирователем информационных сигналов, УЗО, согласующим блоком, при этом одни выходы компараторов тока, первого датчика температуры, верхнего и нижнего уровней напряжения подключены через первый логический элемент ИЛИ, соединенный последовательно с блоком задержки, ко входу коммутатора, выходы которого а также выход компаратора второго датчика температуры через соответствующие компараторам триггеры соединены с блоком информации и со вторым логическим элементом ИЛИ, выход которого соединен последовательно через блок имитации тока утечки с УЗО, выход которого подключен к силовому входу защищаемого объекта и через последовательно соединенные согласующее устройство и соответствующий триггер ко входу блока информации, причем другие выходы компараторов тока, первого датчика температуры, верхнего и нижнего уровней напряжения подключены непосредственно на входы коммутатора, выход компаратора аварийного напряжения через соответствующий триггер соединен со вторым элементом ИЛИ и блоком информации, а силовой вход устройства через датчик тока последовательно соединен со входом УЗО, устройство также дополнено соединенными последовательно блоком формирования информационных сигналов и радиомодемом, подключенными к выходу блока информации.
Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик защищаемого объекта, например, холодильника, таких как надежность и возможность быстрого устранения неполадок.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство дополнено датчиками различных параметров работы защищаемого объекта, а предлагаемая схема устройства построена таким образом, что аварийное отключение питания защищаемого объекта осуществляется путем имитации тока утечки УЗО.
На фиг. 1 показана часть схемы устройства, на фиг. 2 - вторая часть схемы устройства. Защитно-информационное устройство содержит датчик напряжения 1, датчик тока 2, датчики температуры 3, 4, предназначенные соответственно для контроля температуры компрессора и устройства в целом, компараторы 5, 6, 7 соответственно аварийного, верхнего и нижнего уровней напряжения, компаратор тока 8, компараторы соответственно первого и второго датчиков температуры 9, 10, первый логический элемент ИЛИ 11, коммутатор 12, блок задержки 13, триггеры, в качестве которых использованы RS-триггеры 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, блок сброса триггеров в исходное положение 21, второй логический элемент ИЛИ 22, блок информации 23, блок имитации тока утечки 24, блок формирования информационных сигналов 25, радиомодем 26,. согласующее устройство 27, стандартное устройство защитного отключения, далее УЗО 28, блок питания 29.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение сети 220 В подается на блок питания 29, датчик напряжения 1 и через датчик тока 2 на вход УЗО 28. Выход УЗО 28 подключен к холодильнику и согласующему устройству 27. Последнее осуществляет гальваническую развязку выходного напряжения УЗО 28 и входа RS-триггера 20. При изменении величины напряжения сети в допустимых пределах, например, от 160 до 250 В, и величине потребляемого тока до уровня номинального холодильник подключен к сети через контакты УЗО 28. На блоке информации 23 ничего не отмечается. Если напряжение сети возросло выше 250 В, выходное напряжение датчика напряжения 1 становится выше опорного напряжения компаратора 6, последний переключается. Выходной сигнал компаратора 6 через первый элемент ИЛИ 11 запускает блок задержки 13. Если длительность указанного отклонения величины напряжения сети меньше установленного допустимого значения, переключение компаратора 6 не фиксируется и не отмечается в блоке информации 23.. В случае длительного повышения напряжения сети, продолжительность которого превышает время задержки, заданное блоком задержки 13, после отсчета заданного интервала времени блок задержки 13 своим выходным сигналом открывает коммутатор 12, в результате чего выходной сигнал компаратора 6 переключает RS-триггер 15. Выход последнего подключен к одному из входов второго элемента ИЛИ 22 и блоку информации 23. В результате выходной сигнал второго элемента ИЛИ 22 включает блок имитации тока утечки 24. Последний вызывает срабатывание УЗО 28 и отключает холодильник от сети. Напряжение на выходе УЗО 28 и на входе согласующего устройства 27 снижается до нуля. Это фиксируется RS-триггером 20, выходной сигнал которого подается на блок информации 23. Соответственно включатся индикаторы превышения напряжения выше 250 В и индикатор отключения холодильника. Повторное включение УЗО 28 возможно только после установки в исходное положение всех триггеров с помощью блока сброса триггеров 21. Это может сделать только специалист по ремонту. К блоку информации 23 подключен блок формирования информационных сигналов 25, который через радиомодем 26 передает сообщение о причине отключения и об отключении холодильника на диспетчерский пункт. Если напряжение сети достигло аварийного уровня 380 В, то выходной сигнал датчика напряжения 1 превысит опорные напряжения сразу двух компараторов 5 и 6, первый из которых фиксирует повышение напряжения до 380 В, а второй фиксирует превышение напряжения выше 250 В, Сигнал с выхода компаратора 5 подается на вход RS-триггера 14, в результате чего происходит мгновенное срабатывание УЗО 28 и отключение холодильника с соответствующей индикацией в блоке информации 23 и отсылкой сообщения на диспетчерский пункт. Аналогичным образом производится контроль потребляемого тока. Особенностью работы холодильник является периодический запуск и остановка компрессора. При пуске компрессора пусковой ток в несколько раз превышает номинальный. Соответственно в момент пуска выходным сигналом датчика тока 2 переключается компаратор 8, который через первый элемент ИЛИ 11 запускает блок задержки 13. В процессе разгона потребляемый ток снижается до номинального значения. Поэтому длительность времени задержки выбирается несколько большей, чем время, требуемое для входа компрессора в номинальный режим. Соответственно после пуска компрессора, с помощью датчика тока 2 и датчика температуры 3 компрессора отслеживается нормальный режим работы холодильника. При превышении номинального тока на 20% или температуры компрессора выше критической, происходит отключение холодильника с последующей индикацией диагностической информации.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить эксплуатационные характеристики, осуществив защитное автоматическое отключение холодильника вследствие недопустимого отклонения от заданных рабочих параметров (тока, напряжения, температуры) и осуществить автоматическую диагностику для быстрого устранения повреждений.