УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Область применения
Устройство защитного отключения относится к электротехнике, в частности, к автоматическим устройствам защиты людей от поражения электрическим током в случае прикосновения к токоведущим элементам электросетей или электрооборудования.
Предшествующий уровень техники
Известно, выбранное в качестве ближайшего аналога, устройство для защитного включения в сети с заземленной нейтралью, содержащее дифференциальный трансформатор и катушку электромагнита о попечения коммутационного аппарата, при замыкании замыкающих контактов которого, ток от электрической сети через силовые обмотки дифференциального трансформатора подается в нагрузку и на соответствующие выводы выпрямительного моста, а вторичная обмотка дифференциального трансформатора соединена первым выводом с первыми выводами первого, второго конденсатора, второго и третьего резисторов, катодами первого диода, стабилитрона и эмиттером транзистора, второй вывод дифференциального трансформатора соединен со вторыми выводам первого конденсатора и через последовательно включенный первый резистор присоединен ко вторым выводам вторых конденсатора и резистора, аноду первого диода и базе транзистора, ко второму выводу третьего резистора подключены первые выводы четвертого конденсатора, седьмого, восьмого резисторов и анод тиристора, к катоду которого подключены второй вывод восьмого резистора и анод второго диода, к управляющему электроду тиристора присоединены первые выводы пятого, шестого резисторов, второй вывод пятого резистора присоединен к первому выводу третьего конденсатора и коллектору транзистора, второй вывод шестого резистора присоединен к катоду второго диода, вторым выводам третьего конденсатора, четвертого резистора, аноду стабилитрона и первому выводу катушки электромагнита, вторым выводом присоединенной к минусовому выводу выпрямительного моста и второму выводу четвертого конденсатора, к плюсовому выводу выпрямительного моста подключен второй вывод седьмого резистора, а в одно из плеч питания выпрямительного моста от электрической сети включен последовательно девятый резистор, десятый резистор через кнопку "Тест" подключенный к первичной обмотке дифференциального трансформатора, при этом одиннадцатый резистор первым выводом соединен с анодом тиристора, а вторым выводом соединен с катодом второго стабилитрона, первыми выводами двенадцатого резистора и пятого конденсатора, причем анод второго стабилитрона соединен с управляющим электродом тиристора, а вторые выводы двенадцатого резистора и пятого конденсатора присоединены к катоду второго диода (публикация RU 56082 U1, кл. МПК Н02Н 3/16, опубл. 27.08.2006 Бюл. №24).
Основным недостатком известного устройства является его зависимость от внешнего питания. Так как питание всей схемы идет через выпрямительный мост, подключенный непосредственно к проводникам сети. Соответственно при возникновении снижения напряжения в сети, либо при возникновении помех, приводящих к указанному снижению, есть вероятность отказа работы всего известного устройства, в этом случае защищаемая известным устройством электросеть и электрооборудование, не защищены, что может привести к травматизму и гибели людей. Еще одним недостатком известного устройства является отсутствие временной задержки на отключение, что не позволяет обеспечивать временную селективность при построении многоуровневых схем защиты.
Раскрыто полезной модели
Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является повышение надежности работы устройства защитного отключения, а так же обеспечение фиксированной временной выдержки на отключение.
Технический результат достигается тем, что в устройстве защитного отключения, содержащее дифференциальный трансформатор тока с первичной и вторичной обмоткой, первый резистор, первый конденсатор, первый диод, второй диод, второй резистор, второй конденсатор, детектор напряжения, исполнительный элемент, контакты, первый вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом первого резистора, а второй вывод вторичной обмотки соединен с анодом первого диода, первым выводом второго резистора, отрицательным электродом второго конденсатора, общим выводом детектора напряжения, первым выводом исполнительного элемента, а второй вывод первого резистора соединен с отрицательным электродом первого конденсатора, кроме того, положительный электрод первого конденсатора соединен с катодом первого диода и анодом второго диода, а катод второго диода соединен со вторым выводом второго резистора, положительным электродом второго конденсатора и входным выводом детектора напряжения, выходной вывод которого соединен со вторым выводом исполнительного элемента.
Описание чертежей
Заявленное устройство защитного отключения поясняется при помощи чертежей, представленных на фиг.1 и 2. На фиг.1 показано устройство защитного отключения, а на фиг.2 показан вариант выполнения исполнительного элемента.
На фиг.1 и 2 приняты следующие обозначения:
- первичная обмотка 1 дифференциального трансформатора тока;
- вторичная обмотка 2 дифференциального трансформатора тока;
- первый резистор 3;
- первый конденсатор 4;
- первый диод 5;
- второй диод 6;
- второй резистор 7;
- второй конденсатор 8;
- детектор 9 напряжения;
- исполнительный элемент 10;
- контакты 11;
- магнитный сердечник 12 дифференциального трансформатора тока;
- катушка 13 исполнительного элемента 10;
- постоянный магнит 14 исполнительного элемента 10;
- пружина 15 исполнительного элемента 10;
- подвижный рычаг 16 исполнительного элемента 10;
- соединитель 17 подвижного рычага 16 с контактами 11.
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство защитного отключения содержит дифференциальный трансформатор тока с первичной обмоткой 1 и вторичной обмоткой 2. В качестве первичной обмотки используют токоведущие проводники электросетей или электрооборудования. Вторичная обмотка 2 выполнена из металлической проволоки и навита на магнитный сердечник 12.
Первый резистор 3, первый конденсатор 4, первый диод 5, второй диод 6, второй резистор 7, второй конденсатор 8, детектор напряжения 9, исполнительный элемент 10, контакты 11.
Первый вывод вторичной обмотки 2 соединен с первым выводом первого резистора 3, а второй вывод вторичной обмотки 2 соединен с анодом первого диода 5, первым выводом второго резистора 7, отрицательным электродом второго конденсатора 8, общим выводом детектора 9 напряжения, первым выводом исполнительного элемента 10.
Второй вывод первого резистора 3 соединен с отрицательным электродом первого конденсатора 4, положительный электрод первого конденсатора 4 соединен с катодом первого диода 5 и анодом второго диода 6.
Катод второго диода 6 соединен со вторым выводом второго резистора 7, положительным электродом второго конденсатора 8 и входным выводом детектора 9 напряжения, выходной вывод которого соединен со вторым выводом исполнительного элемента 10.
Исполнительный элемент 10 может быть выполнен, например, катушки 13, взаимодействующей с постоянным магнитом 14, который взаимодействует с подвижным рычагом. При этом подвижный рычаг 16 взаимодействует с пружиной 15 и соединителем 17 подвижного рычага 16 с контактами 11.
Заявленное устройство защитного отключения работает следующим образом.
При возникновении в электросети или цепи электрооборудования тока утечки, в проводниках первичной обмотки 1 трансформатора дифференциального тока нарушается баланс токов, вследствие чего разностный ток приводит к появлению в сердечнике 12 магнитного потока, при этом во вторичной обмотке 2 дифференциального трансформатора формируется переменное напряжение. Первый конденсатор 4 заряжается через первый резистор 3 отрицательной полуволной входного напряжения, до уровня входного напряжения за вычетом падения напряжения на первом диоде 5. Причем время зарядки первого конденсатора 4 выбирается исходя из требований ко времени срабатывания устройства защитного отключения.
При прохождении положительной полуволны входного напряжения, первый диод 5 обратно смещен и первый конденсатор 4 оказывается последовательно включенным с источником входного напряжения. После полного заряда первого конденсатора 4, после истечения заданного временного интервала, напряжение на первом диоде 5 повторяет входное напряжение с постоянной составляющей. Второй конденсатор 8 заряжается суммированным напряжением со второго диода 6 и первого конденсатора 4. Причем время зарядки второго конденсатора 8 выбирается исходя из требований ко времени срабатывания и установки устройства защитного отключения.
Второй резистор 7 ограничивает заряд второго конденсатора 8. На втором конденсаторе 8 формируется пилообразное напряжение, с максимальным значением равным удвоенному входному напряжению.
Как только напряжение на втором конденсаторе 8, после истечения заданного временного интервала, превысит напряжение срабатывания детектора напряжения 9, на исполнительный элемент 10 поступит сигнал запуска. После чего исполнительный элемент 10, воздействуя на контакты 11, разомкнет их. При этом, как показано выше для работы устройства зашитого отключения не требуется источника внешнего питания.
При этом исполнительный элемент может действовать следующим образом.
В том состоянии, когда нет утечки и соответственно когда нет дифференциального тока утечки, подвижный рычаг 16 исполнительного элемента 10 притянут постоянным магнитом 14 к указанному магниту 14. Если в электросети или в электрической цепи электрооборудования возникает дифференциальный ток утечки, то по вторичной обмотке 2 дифференциального трансформатора и соответственно по катушке 13 исполнительного элемента 10 потечет ток. Катушка 13 исполнительного элемента 10 установлена таким образом, что магнитный поток, образуемый ею, противонаправлен магнитному потоку постоянного магнита 14. Таким образом, магнитный поток постоянного магнита 14 ослабляется магнитным потоком катушки 13, и подвижный рычаг 16 под действием пружины 15 срабатывает, и, толкая соединитель 17, размыкает контакты 11.
Таким образом, за счет того что устройство защитного отключения, содержит дифференциальный трансформатор тока с первичной и вторичной обмоткой, первый резистор, первый конденсатор, первый диод, второй диод, второй резистор, второй конденсатор, детектор напряжения, исполнительный элемент и контакты, которые позволили выполнить заявленное указанное устройство независимым от внешнего питания, повышается надежность работы заявленного устройства защитного отключения, кроме того, за счет того, что первый и второй конденсатор имеют заданное время заряда - обеспечивается временная задержка на отключение, что позволяет строить многоуровневые схемы защиты с временной селективностью.