УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Устройство контроля сопротивления изоляции и защиты электротехнической установки с гашением поля генератора электроэнергии
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах защиты электротехнических установок и человека в трехфазных (многофазных) сетях с изолированной нейтралью.
Известно устройство контроля сопротивления изоляции и защиты электротехнической установки содержащее генератор сети с подключенной измерительной цепью, выполненной в виде последовательного соединения светоизлучателя оптопары, регулировочного и ограничительного резисторов, причем вывод
через ограничительный и регулировочный резисторы подключен к корпусу (Устройство контроля сопротивления изоляции и защиты электротехнической установки. RU, патент 2157039. C1, M7 Кл. МКИ Н 02 Н 3/16, МКИ G 01 R 27/00. Опубл. 2000.09.27).
Недостатком такого устройства является пониженная чувствительность: при определенных соотношениях параметров оптопары, система защиты и контроля может оказаться неработоспособной.
Наиболее близкой к заявленному устройству является устройство, содержащее генератор сети, к каждой из фаз сети подключены анодами диоды, катоды которых соединены в общую точку, образуя трехфазный выпрямитель, выход которого подключен к входу параметрического стабилизатора, состоящего из стабилитрона, гасящего резистора со сглаживающим фильтром, измерительную цепь, имеющую помехоподавляющий конденсатор, соединенные между собой регулировочный и ограничительный резисторы, причем последний подключен к корпусу и исполнительный элемент (Устройство контроля сопротивления изоляции и защиты электротехнической установки с гашением поля
генератора электроэнергии RU, патент 2157039. C1, M7 Кл. МКИ Н 02 Н 3/16, МКИ Н 02 Н 3/16, МКИ G 01 R 27/00. Опубл. 2002.09.20).
Недостатком такого устройства является пониженная чувствительность и надежность: при определенных соотношениях параметров оптопары, система защиты и контроля может оказаться неработоспособной, особенно в широком диапазоне температуры окружающей среды.
Целью полезной модели является повышение надежности и чувствительности устройства.
Решение задачи достигается тем, что устройство контроля сопротивления изоляции и защиты электротехнической установки, содержит генератор сети, к каждой из фаз сети подключены анодами диоды, катоды которых соединены в общую точку, образуя трехфазный выпрямитель, выход которого подключен к входу параметрического стабилизатора, состоящего из стабилитрона, гасящего резистора со сглаживающим фильтром, измерительную цепь, имеющую помехоподавляющий конденсатор, соединенные между собой регулировочный и ограничительный резисторы, причем последний подключен к корпусу и исполнительный элемент, причем измерительная цепь имеет
времязадающий резистор и подсоединена к устройству управления, состоящему из двух триггеров Шмидта, разделенных диодом, тремя резисторами и двумя конденсаторами цепи задержки времени срабатывания защитного отключения и коммутирующему с электронным ключом, содержащим полевой транзистор, затвор которого подключен к делителю напряжения, а сток - к выключателю автоматическому, шунтированному защитным диодом.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства. Устройство содержит генератор сети 1 с изолированной нейтралью (может быть расположен вне устройства), выпрямитель 2 (с шестью диодами, аноды которых подключены к каждой из фаз сети, катоды соединены в общую точку), представляющий собой трехфазный выпрямитель, источник напряжения постоянного тока 3 (3.1, 3.2, 3.3, 3.4), построенный по схеме параметрического стабилизатора, состоящего из стабилитрона (3.1), гасящего резистора (3.2) со сглаживающим фильтром (3.3). Измерительная цепь 4 имеет помехоподавляющий конденсатор 4.1, соединенные между собой времязадающий, ограничительный и регулировочный резисторы 4.2, 4.3 и 4.4, причем последний подключен к корпусу.
Измерительная цепь 4 подсоединена к схеме управления 5, состоящей из двух триггеров Шмидта 5.1 и 5.2, разделенных диодом 5.3, тремя резисторами 5.4, 5.5, 5.6 и двумя конденсаторами 5.7, 5.8, цепи задержки времени срабатывания защитного отключения и коммутирующей через проводник 6 с электронным ключом 7. Ключ 7 содержит полевой транзистор 7.1, затвор которого подключен к делителю напряжения между резисторами 7.2 и 7.3, а сток - к исполнительному элементу 8, в виде выключателя автоматического, шунтированному защитным диодом 7.4. Кнопка 9 с резистором 10 предназначена для оперативного контроля работоспособности устройства.
Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.
В нормальном режиме работы, т.е. при наличии сопротивления изоляции между любой из фаз и шиной заземления, в пределах установленных норм, ток через регулируемый резистор 4.4 не достигает порогового значения, электронный ключ 7 закрыт потенциалом низкого уровня «О» с выхода триггера Шмидта 5.2, передаваемым через проводник б, замыкающий контакт исполнительного элемента 8 находится в отключенном состоянии,
6 генератор сети 1 включен, включена и (при необходимости) индикация нормальной работы.
В аварийных режимах возможен как несимметричный (т.е. изменение сопротивления изоляции каждой из фаз является разным), так и симметричный режим (изменение сопротивления всех фаз одинаково). Ток утечки протекает по цепи: фаза -сопротивление утечки (или тело человека) - корпус устройства -ограничительный резистор 4.3 - регулируемый резистор 4.4. От тока утечки на резисторе 4.4 возникает падение напряжения, которое заряжает помехоподавляющий конденсатор 4.1 через времязадающий резистор 4.2. При достижении порога срабатывания первый триггер Шмидта 5.1 опрокидывается в состояние «I». С выхода первого триггера Шмидта сигнал подается через цепь задержки времени срабатывания, состоящей из элементов 5.3, 5.4, 5.5, 5.7, на один из входов второго триггера Шмидта 5.2, одновременно выполняющего и функцию 2-И-НЕ. На второй вход этого триггера подан, задержанный при включении питания с помощью элементов 5.6 и 5.7, электрический потенциал «I», что ощутимо повышает помехоустойчивость устройства. Далее сигнал с выхода триггера 5.2 через проводник 6 поступает на
ключ 7, который вызывает срабатывание выключателя автоматического 8, он своим контактом вводит в цепь основной обмотки возбуждения генератора значительное сопротивление. Происходит быстрое гашение магнитного поля генератора, и, следовательно, уменьшается его ЭДС. Таким образом, быстро (L/R весьма мало) обесточивается вся установка, и электробезопасность человека обеспечивается независимо от того, в каком месте цепи произошло касание фазы.
Измерительная цепь 4, обладает большим сопротивлением и помехоустойчива, в связи с чем ее подключение незначительно влияет на сопротивление изоляции контролируемой сети. Поэтому при уменьшении любого из сопротивлений изоляции, как симметричных, так и не симметричных, происходит срабатывание устройства, чувствительность которого определяется весьма малым входным током срабатывания.
Повторное включение осуществляется вручную или дистанционно. Если неисправность не устранена, процесс повторяется.
Устройство собрано на современной элементной базе. В ОАО «СКТБР» испытано предлагаемое устройство при напряжении сети 360 В. Устройство обладает большей
чувствительностью по сравнению с прототипом, контролирует значительно больший диапазон изменения сопротивления изоляции и надежно защищает как генератор сети, так и человека при несимметричном и симметричном уменьшении сопротивления изоляции. Устройство работоспособно в широком диапазоне температур и электропомех.