ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕНОСНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам защитного отключения (УЗО), применяемым в однофазных и трехфазных электрических сетях напряжением 220/380 B для гарантированной 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. Конструкция УЗО 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 защитного отключения (УЗО-вилка) типа А, УЗО-ДПВ16 (без встроенной защиты), зависящее от напряжения питания, в котором источником энергии, необходимой для выполнения защитных функций, является сигнал - дифференциальный ток, на который оно реагирует, т.е. данное устройство имеет собственное потребление электроэнергии. Известное устройство предназначено для использования в качестве переносных УЗО в однофазных электрических сетях с защитным РЕ-проводником, напряжением 220 В, частотой 50 Гц, номинальным током не более 16А, диапазоном напряжений работоспособности 115-265 В, отключающим дифференциальным током 30 мА. По своим характеристикам устройство обеспечивает: защиту людей от поражения электрическим током при прямом однофазном прикосновении к токоведущим частям; защиту людей от поражения электрическим током при косвенном контакте с доступными проводящими частями электроустановок, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции; защиту от пожаров, возникающих вследствие длительного протекания токов утечки на землю. Выполняет функцию автоматического выключения защищаемой цепи при превышении величины номинального отключающего тока (см. Переносные устройства защитного отключения, 06/09. Каталог «Интерэлектрокомплект» (ИЭК). М., 2006.).
Недостатком известной конструкции является отсутствие (при сложном техническом исполнении) в электрической схеме элементов для использования устройства, выполняющего функцию защиты людей, при подключении ее к трехфазным электроустановкам, в частности, к электрифицированному ручному инструменту и др., применяемым в промышленности и сельском хозяйстве.
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, недостаточный диапазон изменения напряжения работоспособности, ограниченные функциональные возможности использования в трехфазных электрических сетях для защиты трехфазной переносной нагрузки, применяемой в промышленности, сельском хозяйстве и др. (электроинструмента, насосов, водонагревателей и т.п.).
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является УЗО-вилка, основными узлами которого являются корпус, дифференциальный трансформатор тока, соленоид, 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 трансформатора тока, подключенные к силовым контактам; три зажима. К двум зажимам подключены фазный и нулевой проводники, идущие от силовых контактов, а так же фазный и нулевой проводники питающего кабеля, подключенного к нагрузке. К третьему зажиму подключен защитный РЕ-проводник от источника питания (который к УЗО не подключается) и защитный РЕ-проводник питающего кабеля. Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока является катушка, расположенная на торроидальном сердечнике, к которой подключено следящее устройство. На корпусе расположены два стержня вилки (включаемой в розетку), соединенные с силовыми контактами. 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., 2006).
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 ручной мобильной электротехники и др.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции переносной УЗО-вилки, 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 предполагаемой полезной модели заключается в расширении возможности использования переносных УЗО-вилок как средства защиты при эксплуатации однофазных и трехфазных электроустановок промышленного и аналогичного назначения, снижение электротравматизма при работе с мобильной электротехникой.
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 фазного и нулевого проводников, подключенных к контактам силовой контактной группы, соединенных со штырями вилки, и к силовым зажимам, а вторичной обмоткой является катушка на торроидальном сердечнике, к которой подключено следящее устройство, согласно полезной модели первичная обмотка дифференциального трансформатора тока состоит из трех фазных и нулевого проводников, подключенных к четырем силовым зажимам и четырем штырям вилки, при этом силовая контактная группа содержит восемь контактов.
Новыми в предлагаемой конструкции УЗО-вилки являются конструкция силовой контактной группы, к которой подключаются три фазных проводника и нулевой проводник, являющиеся первичной обмоткой дифференциального трансформатора тока; конструкция зажимов, к которым подключаются три фазных проводника и нулевой проводник от силовой контактной группы; количество стержней вилки. Установка дополнительных элементов, т.е. двух фазных проводников, контактов в силовую контактную группу, зажимов и штырей вилки дает возможность использовать УЗО-вилку в трехфазных электрических сетях, как средство защиты при подключении трехфазной переносной нагрузки. Это позволяет снизить электротравматизм при работе с мобильной электротехникой.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где схематично изображено трехфазное переносное устройство защитного отключения (УЗО-вилка).
Трехфазное переносное устройство защитного отключения содержит корпус 1, в котором установлен дифференциальный трансформатор тока 2, первичная обмотка которого состоит из трех фазных и нулевого проводников 3. Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока 2 является, размещенная в пластмассовым кожухе, катушка 4 на торроидальном сердечнике, к которой подключено следящее устройство 5. В корпусе 1 также установлены соленоид 6, состоящий из двух полуобмоток, размещенный в пластмассовом кожухе; силовая контактная группа 7, содержащая восемь контактов; четыре силовых зажима 8; резиновый сальник 9. На корпусе 1 расположены четыре штыря 10 вилки. В отверстиях съемной крышки, которая крепится к корпусу винтами, расположены кнопка «ТЕСТ» 11; кнопка «ВКЛ» 12; индикатор напряжения (на фиг. не показан).
Фазные и нулевой проводники 3 подключены к четырем штырям вилки 10, пропущены в окно магнитопровода дифференциального трансформатора тока 2 и подключены к контактам силовой контактной группы 7, а также к четырем силовым зажимам 8, к которым подключается питающий кабель нагрузки.
Трехфазная УЗО-вилка работает следующим образом. При включении УЗО-вилки в сеть трехфазного источника питания в фазных и нулевом проводниках 3 возникает ток и силовые контакты 7 оказываются под напряжением. Одновременно на одну полуобмотку соленоида 6, подключенную к фазному и нулевому проводникам, подается напряжение (при включенной вилке в розетку эта полуобмотка постоянно находится под напряжением). Вторая полуобмотка соленоида 6 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 7 и в фазных проводах от источника питания к нагрузке протекает ток или УЗО-вилка пропускает ток. При отпускании кнопки «ВКЛ» во второй полуобмотке соленоида 6 напряжение исчезает, а соленоид удерживает силовые контакты 7 в замкнутом состоянии при наличии напряжения в первой полуобмотке соленоида. В момент включения вилки 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 и 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 и нулевом 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 5, подключенного ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока и к полуобмотке соленоида, удерживающего силовые контакты в замкнутом положении, оно срабатывает, воздействуя на исполнительный механизм (соленоид и силовую контактную группу), отключая питание соленоида. Отключенный соленоид не удерживает контакты силовой контактной группы, и они размыкаются под действием силы пружины, обесточивая неисправную нагрузку.
Функционально УЗО-вилка представляет быстродействующее устройство, время отключения дифференциального тока (тока утечки) составляет 0,03 сек.
Кнопка «ТЕСТ» позволяет проверить работоспособность УЗО-вилки 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 неисправно.