СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
METHOD OF NON-DESTRUCTIVE TROUBLESHOOTING IN ELECTRICAL NETWORK

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети.
Известен способ предупреждения пожара при неисправности в электрической сети (п. 1 ф-лы RU 2159468 C1, МПК 7 G08B 17/08, G08B 25/10, опубл. 20.11.2000.), выбранный в качестве прототипа, в соответствии с которым измеряют суммарный электрический ток в электрической сети, путем фильтрации первой гармоники или всего низкочастотного спектра измеренного суммарного тока формируют суммарный сигнал второй и/или более высоких гармоник, усиливают его, выпрямляют усиленный сигнал и накапливают его в течение установленного времени. Сравнивают величину накопленного сигнала с заданным значением или с заданными значениями первого или более высоких уровней сравнения, принятыми для соответствующих степеней пожароопасности электрической сети. В зависимости от величины накопленного сигнала формируют сигнал или сигналы предупреждения о возникновении пожароопасной ситуации и/или формируют команду на отключение электрической сети.
Недостатком этого способа является невозможность распознавания в защищаемой цепи большого переходного сопротивления в безыскровом режиме. На этом уровне чувствительности какие-либо сигналы, получаемые из-за большого переходного сопротивления (из блока измерения суммарного тока устройства для осуществления этого способа), в безыскровом режиме практически неразличимы, а повышение чувствительности приводит к ложным срабатываниям устройства.
Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, - расширение арсенала технических средств аналогичного назначения.
Предложенный способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети, также как в прототипе, включает соединение вводного щита через переходное сопротивление с электроустановкой, формирование сигнала предупреждения о возникновении пожароопасной ситуации в зависимости от величины заданного значения сигнала, принятого для соответствующей степени пожароопасности.
Согласно изобретению возникшее суммарное напряжение электрической сети уменьшают, фильтруют, выделяя термоЭДС, которую усиливают и сравнивают с заданным значением напряжения, принятым для соответствующей степени пожароопасности электрической сети.
При возникновении в защищаемой цепи большого переходного сопротивления происходит потеря мощности на этом сопротивлении в соответствии с выражением [Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1984. - С. 86]:
где: I - ток,
перех
R - переходное сопротивление.
Из-за мощности, выделяемой на переходном сопротивлении, происходит увеличение его температуры [Энциклопедический словарь юного физика / В.А. Чуянов (сост.). - М.: Педагогика, 1984. - С. 268-269]:
где t - время,
m - масса,
c - теплопроводность,
P - мощность.
Так как материал, из которого изготовлены контакты соединений (соединительных коробок, розеток, электрических ламп, плавких вставок и др.), различен, то в цепи возникает термоЭДС, которая зависит от температуры.
Абсолютную термоЭДС металлов определяют из выражения [Б.Г. Лившиц, B.C. Крапошин, Я.Л. Линецкий. Физические свойства металлов и сплавов / под ред. Б.Г. Лившиц. - 2е издат. - М.: Металлургия, 1980. - С. 235]:
где T - абсолютная температура,
k - постоянная Больцмана,
e и ε заряд и энергия электрона,
ρ - плотность.
Таким образом, учитывая прямую зависимость изменения термоЭДС от температуры переходного сопротивления, предложенный способ позволяет контролировать температуру переходного сопротивления, предупреждая пожар при неисправности в электрической сети в безыскровом режиме.
На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.
В таблице 1 приведены результаты контроля термоЭДС и формирования сигнала пожароопасности (см. в конце описания).
Способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети осуществлен с помощью устройства (фиг. 1), содержащего вводной щит 1, к которому через электрическую сеть 2 и переходное сопротивление 3 подключена электроустановка 4 (ЭУ). К электрической сети 2 последовательно подключены высоковольтный делитель 5, фильтр низкой частоты 6 (ФНЧ), усилитель 7, компаратор 8 и индикатор 9. Регулятор порога 10 подключен к компаратору 8.
Высоковольтный делитель 5 выполнен на резисторах МЛТ 2. Фильтр низкой частоты 6 (ФНЧ) и усилитель 7 выполнены на операционном усилителе, например К140УД6. Компаратор 8 выполнен на микросхеме К554СА3. Индикатор 9 выполнен на светодиоде, например АЛ307. Регулятор порога 10 реализован на переменном резисторе, например, СПЗ-29.
Предлагаемым способом был проведен контроль неисправности контактов штепсельного соединения электрического чайника с электрической сетью.
Процедура контроля. В электрическую сеть 2 напряжением 220 вольт 50 Гц через розетку подключили электрический чайник (электроустановка 4) мощностью 1,8 кВт. К одному контакту розетки последовательно с чайником подключили переходное сопротивление 3 величиной 0,05 Ом. Ток, протекающий от вводного щита 1 по электрической сети 2, нагревал переходное сопротивление 3. При этом возникло суммарное напряжение электрической сети (сетевое напряжение и термоЭДС), которое поступило через высоковольтный делитель 5 на фильтр низкой частоты 6 (ФНЧ), который пропускал на выход только термоЭДС. Усилитель 7 усиливал сигнал термоЭДС, который поступал на компаратор 8. Компаратор 8 сравнивал величину термоЭДС с заданным с помощью регулятора порога 10 значением напряжения 0,5 В. Дополнительно контролировали напряжение термоЭДС вольтметром RIGOL на выходе усилителя 7. Затем подключили переходное сопротивление 3 величиной 0,1 Ом и 0,15 Ом. Результаты измерения термоЭДС приведены в таблице 1, из которой видно, что при превышении сигнала термоЭДС 0,5 B на выходе компаратора 8 появился сигнал пожароопасности, который отобразился на индикаторе 9.