ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТОКА

Предлагаемая полезная модель относится к переносным устройствам защитного отключения (УЗО) управляемым дифференциальным током, применяемым в однофазных и трехфазных электрических сетях напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц для оперативной защиты человека от поражения электрическим током. Полезная модель может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве, жилых и общественных зданиях и сооружениях при эксплуатации электроустановок, электроприборов и электроинструмента промышленного и бытового назначения.
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±22В). 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 Лобанова 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, заключающиеся в использовании в трехфазных электрических сетях для защиты трехфазной стационарной и переносной нагрузки, применяемой в промышленности, сельском хозяйстве и др. (насосов, водонагревателей, электроинструмента и т.п.).
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является однофазный дифференциальный выключатель - ДПА (УЗО-адаптер). 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 пусковое 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 упругих пластины. К двум упругим пластинам подключены фазный и нулевой проводники, идущие от силовых контактов, третья упругая пластина служит для подключения защитного РЕ-проводника от источника питания (который к УЗО не подключается) и защитного РЕ-проводника нагрузки. Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока является катушка, расположенная на торроидальном сердечнике, к которой подключено пусковое устройство. На корпусе расположены два стержня вилки (включаемой в розетку источника питания), соединенные с силовыми контактами. На съемной крышке корпуса расположены два гнезда розетки с двухсекционными упругими пластинами, обеспечивающими плотное обжатие штырей вилки нагрузки (например электроинструмента), также 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 «Иитерэлектрокомплект» (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, в частности, ручной мобильной электротехники и др.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции переносного беспроводного УЗО-адаптера, используемого 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 функциональных возможностей устройства как средства защиты при эксплуатации трехфазных электроустановок промышленного и аналогичного назначения, снижение электротравматизма при работе со стационарной и мобильной электротехникой.
Указанный технический результат достигается тем, что в трехфазном выключателе дифференциального тока, 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 силовыми упругими двухсекционными пластинами розетки, а вторичной обмоткой является катушка на торроидальном сердечнике, к которой подключено пусковое устройство, согласно полезной модели первичная обмотка дифференциального трансформатора тока состоит из трех фазных и нулевого проводников, подключенных к четырем штырям вилки и к четырем силовым упругим пластинам розетки, при этом силовая контактная группа содержит восемь контактов.
Отличием заявляемого устройства является конструкция силовой контактной группы, к которой подключаются три фазных проводника и нулевой проводник, являющиеся первичной обмоткой дифференциального трансформатора тока; конструкция силовых упругих пластин, к которым подключаются три фазных проводника и нулевой проводник от силовой контактной группы; количество стержней вилки и количество упругих пластин розетки. Установка дополнительных элементов, т.е. двух фазных проводников, контактов в силовую контактную группу, штырей вилки и упругих пластин розетки дает возможность использовать заявляемое устройство в трехфазных электрических сетях как средство защиты при подключении трехфазной стационарной и переносной нагрузки. Это позволяет снизить электротравматизм при работе со стационарной и мобильной электротехникой.
Предлагаемое устройство относится к переносным устройствам, 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 заявляемое УЗО рассматривается как устройство для обеспечения пожарной безопасности.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором приведено конструктивное исполнение заявляемого устройства.
Трехфазный выключатель дифференциального тока содержит корпус 1, в котором установлены дифференциальный трансформатор тока 2, первичная обмотка которого состоит из трех фазных и нулевого проводников 3. Вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока 2 является размещенная в пластмассовом кожухе катушка 4 на торроидальном сердечнике, к которому подключено пусковое 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 двухсекционных упругих пластины 8. На корпусе 1 расположены четыре штыря 9 вилки. В отверстиях съемной крышки, которая крепится к корпусу 1 винтами, расположены кнопка 10 «ТЕСТ»; кнопка 11 «ВКЛ»; четыре гнезда розетки и индикатор напряжения (на фиг. не показаны).
Фазные и нулевой проводники 3 подключены к четырем штырям вилки 9, пропущены в окно тороидального сердечника дифференциального трансформатора тока 2 и подключены к контактам силовой контактной группы 7, а также к четырем силовым упругим пластинам 8 розетки, в которую включается нагрузка.
Заявляемое устройство работает следующим образом. При включении трехфазного выключателя дифференциального тока (УЗО-адаптер) 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 источника тока эта полуобмотка постоянно находится под напряжением). Вторая полуобмотка соленоида 6 присоединяется к кнопке 11 «ВКЛ» (в индикаторном отверстии включается индикатор красного цвета), во второй полуобмотке соленоида появляется напряжение. В результате соленоид 6 замыкает контакты силовой контактной группы 7 и в фазных проводах от источника питания к нагрузке протекает ток или УЗО-адаптер пропускает ток. При отпускании кнопки 11 «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 источника питания силовая контактная группа 7 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 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. пускового 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.
Заявляемое устройство УЗО-адаптер функционально представляет быстродействующую электрозащиту, время отключения дифференциального тока (тока утечки) составляет 0,03 сек.
Для осуществления контроля исправности кнопка 10 «ТЕСТ» позволяет проверить работоспособность УЗО-адаптера 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 соединенному с источником питания. Поэтому ток в тестовой цепи эквивалентен несбалансированному току в проводниках первичной обмотки, и при нажатии на кнопку «ТЕСТ» происходит быстрое 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.