УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Полезная модель относится к области электротехники, а более конкретно - к релейной токовой защите электроустановок и может быть использована для контроля режимов и защитного отключения электродвигателей, генераторов, трансформаторов и других ответственных агрегатов.
Известные устройства для защиты электроустановок переменного тока в аварийных режимах содержат датчики тока в питающей сети электроустановки, электронный блок обработки данных, поступающих с датчиков и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки от сети. Исполнительный орган выполняется в виде электронного ключа или электромагнитного исполнительного реле, воздействующего на электромагнитный контактор или автоматический выключатель в цепях питания электроустановки, отключая последнюю при возникновении аварийных режимов.
Так, например, известное устройство для защиты электроустановок от режимных перегрузок по заявке на изобретение №92006429, опубликовано 1996.02.20, предназначено для защиты электроустановок от режимных перегрузок. Устройство содержит датчики тока, блок обработки данных, в состав которого входит выпрямитель, блок задержки, уставки предельных значений контролируемых параметров, компараторы и исполнительный орган.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является «Устройство защиты электроустановки» по патенту на полезную модель №73557, выбранное в качестве прототипа заявляемой полезной модели. Устройство содержит датчики тока, блок обработки сигналов датчиков и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки.
В известных вариантах промышленно выпускаемых устройств защиты электроустановок используется два варианта исполнения контактных соединений датчиков с блоком.
В первом варианте выполняется неразъемное соединение датчиков тока с блоком обработки сигналов, например, методом пайки. Такой способ соединения надежен, но имеет тот недостаток, что датчики конструктивно жестко связаны с блоком, а это, в свою очередь, может затруднить монтаж или сделать его невозможным, если расстояние между местом установки датчиков и блоком превышает длину соединительных проводников между датчиками тока и блоком. Те же затруднения могут возникнуть при необходимости установки датчиков тока и блока в раздельных шкафах или на значительном расстоянии друг от друга. В случае отказа, например, одного из датчиков тока требуется полный демонтаж устройства для последующего ремонта.
Во втором варианте выполняется разъемное соединение датчиков тока с блоком обработки сигналов с помощью, например, штыревых или винтовых разъемов. Установка разъемных соединений иногда облегчает монтаж, например, при установке датчиков тока и блока в раздельных шкафах, однако, такой способ соединения ненадежен - контактные соединения окисляются и ослабевают со временем, увеличивается переходное сопротивление контактов, что может привести к возникновению неконтролируемой погрешности или отказу устройства в целом, возможны также субъективные ошибки персонала при выполнении монтажа устройства. Кроме этого, в таком варианте проблема решается лишь частично - возможность вариации длины соединений ограничена.
Значительное число контактных соединений усложняет конструкцию устройства, снижает его надежность. Это в свою очередь снижает эффективность применения устройства.
Недостатком известного устройства является наличие непосредственной связи (соединения) датчиков тока с блоком обработки сигналов, выполненном в отдельном корпусе, что приводит к необходимости выполнения значительного количества контактных соединений. Так, для подключения трех датчиков, выполненных, например, в виде тороидальных трансформаторов, требуется шесть контактных соединений, при увеличении числа датчиков число контактных соединений пропорционально увеличивается.
Техническая задача настоящей полезной модели - устранить указанные недостатки, а именно: обеспечить разъемное соединение одного или нескольких датчиков тока с блоком обработки сигналов без снижения надежности устройства, обеспечить возможность установки датчиков тока и блока обработки сигналов на произвольном расстоянии между ними, обеспечив удобство монтажа.
Указанная задача решается тем, что устройство защиты электроустановок, включающее, как и прототип, датчики тока, блок обработки сигналов и исполнительный орган, выполненный с возможностью отключения защищаемой электроустановки от сети, в отличие от прототипа, в устройство дополнительно введен блок согласования, выходы датчиков тока соединены с входами блока согласования, а выход последнего соединен через интерфейс со входом блока обработки сигналов.
В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием и чертежом, на котором изображена блок-схема устройства защиты электроустановок.
Устройство защиты электроустановок содержит датчики тока 1, 2, 3, дополнительно введенный блок согласования 4, интерфейс 5, блок обработки сигналов 6, электронный ключ 7, исполнительный орган 8 и защищаемую электроустановку 9.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В цепях питания защищаемой электроустановки 9 установлены датчики тока 1, 2, 3. В общем случае их число определяется технической необходимостью.
Сигналы с датчиков в виде уровней напряжений или токов, пропорциональных токам в цепях защищаемой электроустановки, поступают на входы блока согласования 4 и далее через интерфейс 5 поступают на вход блока обработки сигналов 6.
Блок обработки сигналов производит обработку и анализ поступающих данных и, в случае выхода режима контролируемой установки за установленные пределы, выдает управляющий сигнал на отключение исполнительного органа 8, в качестве которого обычно используется электромагнитный контактор или автоматический выключатель.
Для увеличения мощности управляющего сигнала в устройстве предусматривается обычно электронный ключ 7.
Полезная модель промышленно применима. Она работоспособна, может быть многократно реализована и ее практическая реализация не вызывает трудностей у специалиста в данной области.
Возможны варианты реализации устройства, например, на основе проводного, оптоволоконного или беспроводного интерфейса.
При реализации проводного интерфейса блок согласования 4 может включать многоканальный аналого-цифровой преобразователь с числом входов по количеству датчиков тока, выход которого через устройство преобразования данных в последовательный цифровой код связан с двухпроводной линией связи. В таком варианте передача данных осуществляется посредством электрических сигналов, передаваемых по двухпроводной линии связи.
При реализации оптоволоконного интерфейса блок согласования 4 и блок обработки сигналов 6 оборудуются соответственно передающими и приемными элементами оптической связи. В таком варианте передача данных осуществляется посредством оптических сигналов, передаваемых по оптической линии связи.
При реализации беспроводного интерфейса блок согласования 4 и блок обработки сигналов 6 оборудуются передающими и приемными элементами беспроводной связи - радиопередающим и радиоприемным устройством соответственно. В таком варианте передача данных осуществляется посредством электромагнитных волн (радиосигналов).
Во всех предлагаемых вариантах реализации предлагаемая полезная модель обладает преимуществами перед прототипом.
Облегчается монтаж устройства. Например, в случае необходимости размещения датчиков тока и блока обработки сигналов в раздельных электрических шкафах достаточно выполнить отверстие небольшого диаметра в стенках шкафов, провести двухпроводную линию связи (или оптоволоконную линию связи по второму варианту) и соединить ее с блоком с помощью двух клемм разъема. Во втором варианте используется бесконтактный оптический разъем. В исходном варианте устройства потребовалось бы устройство в стенках шкафов окон значительных размеров, что бывает неудобно или вообще невозможно, если в шкафах уже смонтировано другое электрооборудование.
Расширяется область применения устройства. Возможность передачи цифровых данных через интерфейс на значительные расстояния (десятки и сотни метров) позволяет потребителю выбрать удобные места установки датчиков тока и блока обработки сигналов - в исходном варианте сделать это бывает затруднительно или практически невозможно. Вместе с тем, даже при значительной длине линии не происходит искажений передаваемых данных, что является свойством цифровых способов передачи данных. Увеличение переходного сопротивления контактных соединений до определенных пределов также не приводит к искажениям передаваемых цифровых данных.
Возможность выбора или изменения длины линии связи между датчиками тока и блоком обработки сигналов силами самого потребителя также расширяет область применения устройства.
Возможность размещения блока обработки сигналов в отдельном шкафу вдали от силовых токоведущих цепей увеличивает его помехоустойчивость и снижает вероятность сбоев в работе.
Минимальное число контактных соединений - два в проводном варианте и их отсутствие в беспроводных вариантах обеспечивают высокую надежность устройства и устойчивость к факторам агрессивной окружающей среды.
Совокупность существенных признаков, которыми характеризуется заявляемая полезная модель, среди известных технических решений заявителем не выявлена, что дает основание утверждать о наличии новизны полезной модели.