ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕНОСНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам защитного отключения (УЗО), применяемым в однофазных и трехфазных электрических сетях напряжением 220/380 В для оперативной защиты человека от поражения электрическим током, и может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве, жилых и общественных зданиях и сооружениях при эксплуатации электроустановок, электроприборов и электроинструмента промышленного и бытового назначения. Предлагаемое УЗО относится к переносным, обеспечивает быстрое отключение защищаемой электроустановки от сети при протекании тока через тело человека. При возникновении тока утечки на землю в результате повреждения изоляции токоведущих частей УЗО рассматривается как устройство для обеспечения пожарной безопасности.
Известно устройство УЗО-вилка, основными узлами которого являются корпус, дифференциальный трансформатор тока, соленоид, электронный усилитель, следящее устройство, силовая контактная группа, силовые зажимы, кнопка «ВКЛ», кнопка «ТЕСТ». В корпусе из термостойкой ABS-пластмассы установлены: важнейший функциональный блок УЗО - дифференциальный трансформатор тока; исполнительный механизм, состоящий из силовой контактной группы и соленоида, т.е. механизма привода; пороговый элемент или следящее устройство, реагирующее на появление тока утечки; фазный и нулевой проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, включенные встречно, являющиеся первичной обмоткой дифференциального тока, подключенные к силовым контактам; три зажима. К двум зажимам подключены фазный и нулевой проводники, идущие от силовых контактов, а также фазный и нулевой проводники питающего кабеля, подключенного к нагрузке. К третьему зажиму подключен защитный РЕ-проводник от источника питания (который к УЗО не подключается). Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока является катушка, расположенная на торроидальном сердечнике, к которой подключен электронный усилитель, с присоединенным к нему следящим устройством. На съемной крышке корпуса расположены кнопка «ВКЛ», предназначенная для подачи напряжения на УЗО и кнопка «ТЕСТ», в цепи тестирования, для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО. В отверстии съемной крышки расположен индикатор напряжения (см. Переносные устройства защитного отключения, 06/09. Каталог «Интерэлектрокомплект» (ИЭК). М., 2013).
Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей, связанных с использованием в качестве средства электропожарозащиты при возникновении токов утечки, превышающих уставку срабатывания, при эксплуатации трехфазных электроустановок, а именно электрических плит, ручной мобильной электротехники и др.
Известно трехфазное переносное устройство защитного отключения (УЗО-вилка) типа А, используемое в трехфазных четырехпроводных электрических сетях напряжением 380 В, частотой 50 Гц с номинальным током нагрузки 16 А (без встроенной защиты), предназначенное для защиты человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения при работе со стационарными и нестационарными, промышленными электроустановками и бытовыми приборами. Устройство состоит из корпуса, в котором размещены: дифференциальный трансформатор тока; соленоид, состоящий и 2-х полуобмоток; следящее устройство; силовая контактная группа, содержащая восемь контактов; четыре силовых зажима, к которым подключается питающий кабель нагрузки и РЕ-проводник; три фазных и нулевой проводники. На корпусе расположены пять гнезд розетки, в которую включается нагрузка. На съемной крышке корпуса расположены кнопка «ВКЛ»; кнопка «ТЕСТ» и четыре штыря вилки, включаемой в сеть источника (см. RU №88848, Н01Н 83/00, 20.11.2009 г.).
Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей (при сложном конструктивном исполнении), связанных с применением как средства защиты от поражения электрическим током, в результате обрыва нулевого провода при эксплуатации трехфазной переносной и передвижной электротехники.
Прототипом предлагаемой полезной модели является трехфазный выключатель дифференциального тока, относящийся к переносным беспроводным устройствам защитного отключения (УЗО-адаптер), типа А, используемый в трехфазных четырехпроводных электрических сетях напряжением 380 В, частотой 50 Гц с номинальным током нагрузки 16 А (без встроенной защиты). Устройство предназначено для организации оперативной защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям электрической сети и электроустановок, и защиты от возникновения воспламенения вследствие длительного протекания токов утечки через поврежденную изоляцию. Известное устройство состоит из корпуса, в котором установлены: дифференциальный трансформатор тока; пусковое устройство; соленоид, состоящий из двух полуобмоток; силовая контактная группа, имеющая восемь контактов; четыре силовые двухсекционные упругие пластины; три фазных и нулевой проводники, подключенные к четырем штырям вилки и к четырем силовым упругим пластинам розетки. На корпусе расположены четыре штыря вилки, включаемой в сеть источника питания. В отверстиях съемной крышки размещены: кнопка «ТЕСТ»; кнопка «ВКЛ»; четыре гнезда розетки, в которую включается нагрузка (см. RU №168088, Н01Н 83/14, 18.01.2017 г.).
Основным недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей (при сложном конструктивном исполнении), связанных с отсутствием защиты от грозовых и коммутационных импульсных перенапряжений и невозможностью обеспечения защиты от поражения электрическим током при обрыве нулевого провода.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции УЗО-розетки, используемой в трехфазных четырехпроводных электрических сетях напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц для защиты людей от поражения электрическим током при возникновении токов утечки, превышающих уставку срабатывания, и защиты от возникновения пожаров при длительном протекании токов утечки на землю.
Технический результат полезной модели заключается в расширении возможности использования устройств защитного отключения как средства защиты при эксплуатации однофазных и трехфазных электроустановок промышленного и аналогичного назначения, снижение электротравматизма при работе со стационарными и нестационарными электроустановками.
Указанный технический результат достигается тем, что в трехфазном переносном устройстве защитного отключения, содержащем корпус, в котором установлены соленоид, дифференциальный трансформатор тока, имеющий первичную и вторичную обмотки, первичная обмотка состоит из трех фазных и нулевого проводников, подключенных к контактам силовой контактной группы, соединенных с упругими двухсекционными пластинами розетки, а вторичной обмоткой является катушка на торроидальном сердечнике, к которой подключено через электронный усилитель следящее устройство, согласно полезной модели, в розетке расположены пять гнезд с силовыми упругими двухсекционными пластинами, к которым подключается три фазных проводника, нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник, при этом три фазных проводника и нулевой рабочий проводники, пропущенные в окно магнитопровода, подключены к четырем силовым зажимам и четырем силовым упругим двухсекционным пластинам, а нулевой защитный проводник подключен к силовым упругим двухсекционным пластинам.
Отличием в предлагаемой конструкции УЗО-розетки является конструкция силовой контактной группы, к которой подключаются три фазных проводника и нулевой рабочий проводник, являющиеся первичной обмоткой дифференциального трансформатора тока, пропущенные в окно сердечника магнитопровода и нулевой рабочий проводник. Заявленное устройство дает возможность использовать УЗО-розетку в трехфазных электрических сетях, как средство защиты при подключении стационарной и нестационарной нагрузки. Это позволяет снизить травматизм при работе с электроустановками, в том числе мобильной электротехникой.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где схематично изображено трехфазное переносное устройство защитного отключения (УЗО-розетка).
Трехфазное устройство защитного отключения содержит корпус 1, в котором установлен дифференциальный трансформатор тока 2, первичная обмотка которого состоит из трех фазных и нулевого рабочего проводников 3. Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока 2 является, размещенная в пластмассовом кожухе, катушка 4 на торроидальном сердечнике, к которой через электронный усилитель 5 подключено следящее устройство 6. В корпусе 1 также установлены соленоид 7, состоящий из двух полуобмоток, размещенный в пластмассовом кожухе; силовая контактная группа 8, содержащая восемь контактов; четыре силовые упругие двухсекционные пластины 9, четыре зажима 10, резиновый сальник 11, пять гнезд 12 розетки с крышкой. Пятое гнездо предназначено для подключения к упругим пластинам нулевого защитного РЕ-проводника 15, который к УЗО не подключается. В отверстиях съемной крышки, которая крепится к корпусу винтами, расположены кнопка «ТЕСТ» 13; и кнопка «ВКЛ» 14, индикатор напряжения (на фиг. не показан).
Фазные и нулевой проводники 3 подключены к четырем зажимам розетки 10, к которым присоединяется питающий кабель, пропущены в окно магнитопровода дифференциального трансформатора тока 2 и подключены к контактам силовой контактной группы 8, а также к четырем двухсекционным пластинам 9, к которым подключается нагрузка.
Трехфазная УЗО-розетка работает следующим образом. При подключении УЗО-розетки в сеть трехфазного источника питания в фазных и нулевом проводниках 3 возникает ток и силовые контакты 8 оказываются под напряжением. Одновременно на одну полуобмотку соленоида 7, подключенную к фазному и нулевому проводникам, подается напряжение (при подключении розетки к источнику питания эта полуобмотка постоянно находится под напряжением). Вторая полуобмотка соленоида 7 присоединяется к кнопке «ВКЛ» и от нее к источнику питания. При нажатии кнопки «ВКЛ» (в индикаторном отверстии включается индикатор красного цвета) во второй полуобмотке соленоида появляется напряжение, в результате соленоид замыкает контакты силовой контактной группы 8 и в фазных проводах от источника питания к нагрузке протекает ток или УЗО-розетка пропускает ток. При отпускании кнопки «ВКЛ» во второй полуобмотке соленоида 7 напряжение исчезает, а соленоид удерживает силовые контакты 8 в замкнутом состоянии при наличии напряжения в первой полуобмотке соленоида. В момент включения вилки нагрузки в розетку силовая контактная группа находится в разомкнутом состоянии.
В нормальном режиме, т.е. при отсутствии тока утечки, геометрическая или векторная сумма токов (четырех токов) в фазных и нулевом проводниках, равна нулю или суммарный магнитный поток, создаваемый этими токами тоже равен нулю. При возникновении тока утечки в защищаемой цепи (например, прикосновение человека, стоящего на токопроводящем полу к фазному проводнику или прикосновение к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением в результате повреждения изоляции токоведущих частей и замыкании на корпус) происходит нарушение баланса токов в фазных проводниках 3 и суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора тока 2, пропорциональный разности токов в проводниках первичной обмотки, наводит ЭДС (электродвижущую силу), создающую ток во вторичной обмотке. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента, т.е. следящего устройства 6, подключенного ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока через электронный усилитель 5 и к полуобмотке соленоида 7, удерживающего силовые контакты в замкнутом положении, оно срабатывает, воздействуя на исполнительный механизм (соленоид и силовую контактную группу), отключая питание соленоида. Отключенный соленоид 7 не удерживает контакты силовой контактной группы 8, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.
Функционально УЗО-розетка представляет быстродействующее устройство, время отключения дифференциального тока (тока утечки) составляет 0,03 сек.
Кнопка «ТЕСТ» позволяет проверить работоспособность УЗО-розетки путем пропускания небольшого тока через тестовый резистор. Тестовый резистор подключается к нулевому проводнику, пропущенному через окно сердечника дифференциального трансформатора тока, и к кнопке «ТЕСТ», от кнопки «ТЕСТ» к фазному проводнику от источника питания. Поэтому ток в тестовой цепи эквивалентен несбалансированному току в проводниках первичной обмотки, и при нажатии на кнопку «ТЕСТ» происходит немедленное срабатывание УЗО (отключение напряжения, подаваемого на защищаемую электроустановку), значит оно исправно. В индикаторном отверстии исчезает индикатор красного цвета. Если УЗО не отключилось, значит, оно исправно.