УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Область применения
Устройство защитного отключения относится к электротехнике, в частности, к автоматическим устройствам защиты людей от поражения электрическим током в случае прикосновения к токоведущим элементам электросетей или электрооборудования и возникновения тока утечки.
Предшествующий уровень техники
Известно, выбранное в качестве ближайшего аналога, устройство для защитного отключения в электрической сети с заземленной нейтралью содержащее дифференциальный трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками и катушку электромагнита отключения коммутационного аппарата, при замыкании замыкающих контактов которого напряжение от электрической сети через первичные обмотки дифференциального трансформатора, связанные с разными выводами сети, подается в нагрузку и на входные выводы выпрямительного моста, отличающееся тем, что вторичная обмотка дифференциального трансформатора зашунтирована параллельно соединенными первым резистором и первым конденсатором, первый и второй выводы вторичной обмотки дифференциального трансформатора через соответствующие второй и третий резисторы соединены с соответствующими первым и вторым входами операционного усилителя и первым и вторым выводами второго конденсатора, между вторым входом операционного усилителя и общим проводом, первым входом операционного усилителя и общим проводом, выходом операционного усилителя и общим проводом включены третий, четвертый и шестой конденсаторы, соответственно, к выходу операционного усилителя через четвертый резистор подключена база транзистора, эмиттер которого непосредственно соединен со входом пороговой ключевой схемы и через параллельно соединенные пятые резистор и конденсатор - с общим проводом, коллектор транзистора через седьмой резистор соединен с входом питания электронной схемы, к которому подключены выводы питания операционного усилителя и пороговой ключевой схемы, между входом и выводом промежуточного каскада пороговой ключевой схемы включен седьмой конденсатор, между выводом промежуточного каскада пороговой ключевой схемы и общим проводом, выводом питания пороговой ключевой схемы и общим проводом включены восьмой и девятый конденсаторы, соответственно, первый входной вывод выпрямительного моста соединен с первым выводом катушки электромагнита, второй вывод которой соединен с анодом тиристора, плюсовой вывод выпрямительного моста соединен со вторым выводом одиннадцатого резистора через светоизлучающий диод, через шестой резистор - с входом питания, а через делитель напряжения из восьмого и девятого резисторов - с общим проводом, который соединен с минусовым выводом выпрямительного моста, средний вывод делителя напряжения через десятый конденсатор соединен с общим проводом, через последовательно соединенный стабилитрон и соединенные параллельно десятый резистор и одиннадцатый конденсатор соединен с общим проводом, при этом катод тиристора соединен с общим проводом, а его управляющий вывод - с общей точкой анода стабилитрона, десятого резистора и одиннадцатого конденсатора, которая через диод соединена с выходом пороговой ключевой схемы (публикация RU 2319269, кл. МПК H02H 3/16, опубл. 10.03.2008 Бюл. №7)
Недостатками известного устройства являются: недостаточная помехозащищенность, отсутствие защиты устройства от импульсных перенапряжений, высокое энергопотребление, малая надежность ввиду отсутствия защиты при токах утечки отличных от синусоидальных, низкая стабильность защиты от повышенного напряжения.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является повышение надежности работы устройства защитного отключения, повышения помехозащищенности устройства, обеспечение защиты устройства от импульсных перенапряжений, создание возможности отключения нагрузки при синусоидальном и пульсирующем постоянном токе утечки, а также снижение энергопотребления.
Технический результат достигается тем, что в устройстве защитного отключения, включающем первый резистор, первый диод, второй диод, второй резистор, третий резистор, первый конденсатор, пороговый элемент, тиристор, стабилитрон, пятый конденсатор, четвертый резистор, диодный мост, второй конденсатор, третий конденсатор, четвертый конденсатор, варистор, катушку отключения с расцепителем, тестирующее устройство, которое состоит из кнопки и пятого резистора, а также дифференциальный трансформатор тока, который включает магнитный сердечник, первичную обмотку и вторичную обмотку, навитую на магнитный сердечник, контакты для соединения первичной обмотки с нагрузкой, механически соединенные с расцепителем, первичная обмотка дифференциального трансформатора тока выполнена в виде нейтрального и фазного проводов сети электропитания, а первый вывод вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока соединен со вторым выводом первого резистора, катодом первого диода, анодом второго диода и первым выводом второго резистора, а второй вывод вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока соединен с первым выводом первого резистора, анодом первого диода, катодом второго диода и первым выводом третьего резистора, при этом второй вывод второго резистора соединен со вторым выводом порогового элемента и вторым выводом первого конденсатора, при этом второй вывод третьего резистора соединен с третьим выводом порогового элемента и первым выводом первого конденсатора, пятый вывод порогового элемента соединен с управляющим электродом тиристора и вторым выводом четвертого конденсатора, шестой вывод порогового элемента соединен со вторым выводом второго конденсатора, седьмой вывод порогового элемента соединен со вторым выводом третьего конденсатора, восьмой вывод порогового элемента соединен с анодом стабилитрона, вторым выводом пятого конденсатора и первым выводом четвертого резистора, при этом первый вывод диодного моста соединен с катодом тиристора и вторым выводом четвертого резистора, второй вывод диодного моста соединен с первым и четвертым выводами порогового элемента, первыми выводами второго, третьего, четвертого конденсаторов, анодом тиристора, катодом стабилитрона, первым выводом пятого конденсатора, третий вывод диодного моста соединен со вторым выводом варистора и нейтральным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока, а четвертый вывод диодного моста соединен со вторым выводом катушки отключения, при этом первый вывод катушки отключения соединен с первым выводом варистора и фазным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока, а нейтральный провод первичной обмотки дифференциального трансформатора тока с одной стороны магнитного сердечника соединен, через последовательно соединенные пятый резистор и кнопку, с фазным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока с другой стороны магнитного сердечника.
Также технический результат достигается тем, что в устройстве защитного отключения, включающем первый резистор, первый диод, второй диод, второй резистор, третий резистор, первый конденсатор, пороговый элемент, тиристор, стабилитрон, пятый конденсатор, четвертый резистор, диодный мост, второй конденсатор, третий конденсатор, четвертый конденсатор, варистор, катушку отключения с расцепителем, тестирующее устройство, которое состоит из ключа, кнопки и пятого резистора, а также дифференциальный трансформатор тока, который включает магнитный сердечник, первичную обмотку и вторичную обмотку, навитую на магнитный сердечник, контакты для соединения первичной обмотки с нагрузкой, механически соединенные с расцепителем, первичная обмотка дифференциального трансформатора тока выполнена в виде нейтрального и фазного проводов сети электропитания, а первый вывод вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока соединен со вторым выводом первого резистора, катодом первого диода, анодом второго диода и первым выводом второго резистора, а второй вывод вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока соединен с первым выводом первого резистора, анодом первого диода, катодом второго диода и первым выводом третьего резистора, при этом второй вывод второго резистора соединен со вторым выводом порогового элемента и вторым выводом первого конденсатора, при этом второй вывод третьего резистора соединен с третьим выводом порогового элемента и первым выводом первого конденсатора, пятый вывод порогового элемента соединен с управляющим электродом тиристора и вторым выводом четвертого конденсатора, шестой вывод порогового элемента соединен со вторым выводом второго конденсатора, седьмой вывод порогового элемента соединен со вторым выводом третьего конденсатора, восьмой вывод порогового элемента соединен с анодом стабилитрона, вторым выводом пятого конденсатора и первым выводом четвертого резистора, при этом первый вывод диодного моста соединен с катодом тиристора и вторым выводом четвертого резистора, второй вывод диодного моста соединен с первым и четвертым выводами порогового элемента, первыми выводами второго, третьего, четвертого конденсаторов, анодом тиристора, катодом стабилитрона, первым выводом пятого конденсатора, третий вывод диодного моста соединен со вторым выводом варистора и нейтральным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока, а четвертый вывод диодного моста соединен со вторым выводом катушки отключения, при этом первый вывод катушки отключения соединен с первым выводом варистора и фазным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока, а нейтральный провод первичной обмотки дифференциального трансформатора тока с одной стороны магнитного сердечника соединен, через последовательно соединенные ключ, пятый резистор и кнопку, с фазным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока с другой стороны магнитного сердечника, при этом ключ механически соединен с контактами.
Также технический результат достигается тем, что в устройстве защитного отключения, включающем первый резистор, первый диод, второй диод, второй резистор, третий резистор, первый конденсатор, пороговый элемент, тиристор, стабилитрон, пятый конденсатор, четвертый резистор, диодный мост, второй конденсатор, третий конденсатор, четвертый конденсатор, варистор, катушку отключения с расцепителем, шестой резистор, седьмой резистор, восьмой резистор, шестой конденсатор, стабистор, девятый резистор, светодиод, тестирующее устройство, которое состоит из кнопки и пятого резистора, а также дифференциальный трансформатор тока, который включает магнитный сердечник, первичную обмотку и вторичную обмотку, навитую на магнитный сердечник, контакты для соединения первичной обмотки с нагрузкой, механически соединенные с расцепителем, первичная обмотка дифференциального трансформатора тока выполнена в виде нейтрального и фазного проводов сети электропитания, а первый вывод вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока соединен со вторым выводом первого резистора, катодом первого диода, анодом второго диода и первым выводом второго резистора, а второй вывод вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока соединен с первым выводом первого резистора, анодом первого диода, катодом второго диода и первым выводом третьего резистора, при этом второй вывод второго резистора соединен со вторым выводом порогового элемента и вторым выводом первого конденсатора, при этом второй вывод третьего резистора соединен с третьим выводом порогового элемента и первым выводом первого конденсатора, пятый вывод порогового элемента соединен с управляющим электродом тиристора и вторым выводом четвертого конденсатора, первым выводом стабистора, шестой вывод порогового элемента соединен со вторым выводом второго конденсатора, седьмой вывод порогового элемента соединен со вторым выводом третьего конденсатора, восьмой вывод порогового элемента соединен с анодом стабилитрона, вторым выводом пятого конденсатора и первым выводом четвертого резистора, при этом первый вывод диодного моста соединен с катодом тиристора, вторым выводом четвертого резистора, вторым выводом шестого резистора и вторым выводом девятого резистора, второй вывод диодного моста соединен с первым и четвертым выводами порогового элемента, первыми выводами второго, третьего, четвертого, пятого и шестого конденсаторов, первым выводом восьмого резистора, анодом тиристора, анодом светодиода, катодом стабилитрона, третий вывод диодного моста соединен со вторым выводом варистора и нейтральным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока, а четвертый вывод диодного моста соединен со вторым выводом катушки отключения, при этом первый вывод катушки отключения соединен с первым выводом варистора и фазным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока, а второй вывод стабистора соединен с первым выводом шестого резистора, вторым выводом седьмого резистора, вторым выводом шестого конденсатора, при этом первый вывод седьмого резистора соединен со вторым выводом восьмого резистора, а катод светодиода соединен с первым выводом девятого резистора, кроме того, нейтральный провод первичной обмотки дифференциального трансформатора тока с одной стороны магнитного сердечника соединен, через последовательно соединенные пятый резистор и кнопку, с фазным проводом первичной обмотки дифференциального трансформатора тока с другой стороны магнитного сердечника.
Краткое описание чертежей
Заявленное устройство защитного отключения поясняется при помощи чертежей представленных на фиг.1-3.
При этом на фиг.1 представлена схема устройства защитного отключения первого варианта исполнения настоящей полезной модели, на фиг.2 - второго варианта исполнения, а на фиг.3 - третьего варианта исполнения.
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство защитного отключения первого варианта исполнения, представленное на фиг.1, включает первый резистор 5, первый диод 6, второй диод 7, второй резистор 8, третий резистор 9, первый конденсатор 10, пороговый элемент 11, тиристор 12, стабилитрон 13, пятый конденсатор 14, четвертый резистор 15, диодный мост 16, второй конденсатор 17, третий конденсатор 18, четвертый конденсатор 19, варистор 20, катушку 21 отключения с расцепителем, тестирующее устройство, которое состоит из кнопки 22 и пятого резистора 23, а также дифференциальный трансформатор тока, который включает магнитный сердечник 2, первичную обмотку 3 и вторичную обмотку 4, навитую на магнитный сердечник 2, контакты 1 для соединения первичной обмотки 3 с нагрузкой, механически соединенные с расцепителем.
Первичная обмотка 3 дифференциального трансформатора тока выполнена в виде нейтрального N и фазного L проводов сети электропитания.
Первый вывод вторичной обмотки 4 дифференциального трансформатора тока соединен со вторым выводом первого резистора 5, катодом первого диода 6, анодом второго диода 7 и первым выводом второго резистора 8. Второй вывод вторичной обмотки 4 дифференциального трансформатора тока соединен с первым выводом первого резистора 5, анодом первого диода 6, катодом второго диода 7 и первым выводом третьего резистора 9.
Второй вывод второго резистора 8 соединен со вторым выводом порогового элемента 11 и вторым выводом первого конденсатора 10.
Второй вывод третьего резистора 9 соединен с третьим выводом порогового элемента 11 и первым выводом первого конденсатора 10. Пятый вывод порогового элемента 11 соединен с управляющим электродом тиристора 12 и вторым выводом четвертого конденсатора 19, шестой вывод порогового элемента 11 соединен со вторым выводом второго конденсатора 17, седьмой вывод порогового элемента 11 соединен со вторым выводом третьего конденсатора 18, восьмой вывод порогового элемента 11 соединен с анодом стабилитрона 13, вторым выводом пятого конденсатора 14 и первым выводом четвертого резистора 15.
Первый вывод диодного моста 16 соединен с катодом тиристора 12 и вторым выводом четвертого резистора 15, второй вывод диодного моста 16 соединен с первым и четвертым выводами порогового элемента 11, первыми выводами второго 17, третьего 18, четвертого 19 конденсаторов, анодом тиристора 12, катодом стабилитрона 13, первым выводом пятого конденсатора 14, третий вывод диодного моста 16 соединен со вторым выводом варистора 20 и нейтральным проводом N первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока, а четвертый вывод диодного моста 16 соединен со вторым выводом катушки отключения 21.
Первый вывод катушки 21 отключения соединен с первым выводом варистора 20 и фазным проводом L первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока.
Нейтральный провод N первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока с одной стороны магнитного сердечника 2 соединен, через последовательно соединенные пятый резистор 23 и кнопку 22, с фазным проводом L первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока с другой стороны магнитного сердечника.
Заявленное устройство защитного отключения второго варианта исполнения, представленное на фиг.2, отличается от устройства защитного отключения первого варианта тем, что в нем тестирующее устройство состоит из последовательно соединенных ключа 31, кнопки 22 и пятого резистора 23. При этом нейтральный провод N первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока с одной стороны магнитного сердечника 2 соединен, через последовательно соединенные ключ 31, пятый резистор 23 и кнопку 22, с фазным проводом первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока с другой стороны магнитного сердечника. А ключ 31 механически соединен с контактами 1. При этом предпочтительно чтобы контакты 1 были установлены на нейтральном проводе N и на фазном проводе L первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока между местами соединения ключа 31 с указанным нейтральным проводом N и кнопки 22 с указанным фазным проводом L первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока. Это нужно для того, чтобы ключ 31 взаимодействовал с контактами 1 посредством наиболее короткого соединителя, что гарантирует надежную работу устройства защитного отключения в целом.
Заявленное устройство защитного отключения третьего варианта исполнения настоящей полезной модели, представленное на фиг.3, отличается от устройства защитного отключения первого варианта тем, что оно дополнительно включает шестой резистор 24, седьмой резистор 25, восьмой резистор 26, шестой конденсатор 27, стабистор 28, девятый резистор 29, светодиод 30.
При этом первый вывод вторичной обмотки 4 дифференциального трансформатора тока соединен со вторым выводом первого резистора 5, катодом первого диода 6, анодом второго диода 7 и первым выводом второго резистора 8, а второй вывод вторичной обмотки 4 дифференциального трансформатора тока соединен с первым выводом первого резистора 5, анодом первого диода 6, катодом второго диода 7 и первым выводом третьего резистора 9.
Второй вывод второго резистора 8 соединен со вторым выводом порогового элемента 11 и вторым выводом первого конденсатора 10.
Второй вывод третьего резистора 9 соединен с третьим выводом порогового элемента 11 и первым выводом первого конденсатора 10.
Пятый вывод порогового элемента 11 соединен с управляющим электродом тиристора 12 и вторым выводом четвертого конденсатора 19, первым выводом стабистора 28, шестой вывод порогового элемента 11 соединен со вторым выводом второго конденсатора 17, седьмой вывод порогового элемента 11 соединен со вторым выводом третьего конденсатора 18, восьмой вывод порогового элемента 11 соединен с анодом стабилитрона 13, вторым выводом пятого конденсатора 14 и первым выводом четвертого резистора 15.
Первый вывод диодного моста 16 соединен с катодом тиристора 12, вторым выводом четвертого резистора 15, вторым выводом шестого резистора 24 и вторым выводом девятого резистора 29, второй вывод диодного моста 16 соединен с первым и четвертым выводами порогового элемента 11, первыми выводами второго 17, третьего 18, четвертого 19, пятого 14 и шестого 27 конденсаторов, первым выводом восьмого резистора 26, анодом тиристора 12, анодом светодиода 30, катодом стабилитрона 13, третий вывод диодного моста 16 соединен со вторым выводом варистора 20 и нейтральным проводом первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока, а четвертый вывод диодного моста 16 соединен со вторым выводом катушки отключения 21.
Первый вывод катушки 21 отключения соединен с первым выводом варистора 20 и фазным проводом первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока.
Второй вывод стабистора 28 соединен с первым выводом шестого резистора 24, вторым выводом седьмого резистора 25, вторым выводом шестого конденсатора 27.
Первый вывод седьмого резистора 25 соединен со вторым выводом восьмого резистора 26, а катод светодиода 30 соединен с первым выводом девятого резистора 29.
Нейтральный провод N первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока с одной стороны магнитного сердечника 2 соединен, через последовательно соединенные пятый резистор 23 и кнопку 22, с фазным проводом L первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока с другой стороны магнитного сердечника 2.
Заявленное устройство защитного отключения первого варианта исполнения, представленное на фиг.1, работает следующим образом.
При замыкании контактов 1, переменный ток по нейтральному N и фазному L проводам первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока подается в нагрузку и на третий и четвертый выводы выпрямительного моста 16.
В дежурном режиме, при отсутствии тока утечки на выводах вторичной обмотки 4 дифференциального трансформатора тока напряжение отсутствует, так как суммарный ток в проводниках первичной обмотки 3 равен нулю. На вход диодного моста 16 поступает напряжение сети. И пороговый элемент 11 получает питание от выпрямителя, сформированного диодным мостом 16, четвертым резистором 15 и пятым конденсатором 14. Для поддержания заданного уровня напряжения питания используется стабилитрон 13, включенный после упомянутого выпрямителя. Для обеспечения необходимых рабочих характеристик порогового элемента 11, используются второй 17 и третий 18 конденсаторы. При этом, в дежурном режиме тиристор 12 закрыт, так как уровень напряжения на втором и третьем выводах порогового элемента 11 ниже порогового напряжения, в связи с чем на пятом выводе порогового элемента 11 и на управляющем электроде тиристора 12 отсутствует напряжение и через катушку 21 не протекает ток.
При возникновении в электросети или цепи электрооборудования тока утечки, в нейтральном N и/или фазном L проводах первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока нарушается баланс токов, вследствие чего разностный ток приводит к появлению в магнитном сердечнике 2 магнитного потока, при этом во вторичной обмотке 4 дифференциального трансформатора тока формируется переменное напряжение пропорциональное возникшему току утечки. Через фильтр, выравнивающий форму сигнала, образуемый первым 5, вторым 8, третьим 9 резисторами и первым конденсатором 10, входное напряжение поступает на второй и третий выводы порогового элемента 11. Для защиты выводов порогового элемента 11 от бросков напряжения используются первый диод 6 и второй 7 диод, включенные параллельно первому резистору 5. Если поступившее на выводы порогового элемента 11 напряжение выше порога срабатывания порогового элемента 11, то на пятом выводе порогового элемента 11 формируется напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристора 12, и тиристор 12 открывается. Ток, протекающий через диод соединяющий третий и первый выводы диодного моста 16, тиристор 12, диод соединяющий второй и четвертый выводы диодного моста 16 поступает на катушку отключения 21, после чего расцепитель, механически воздействуя на контакты 1, размыкает их, тем самым прекращая подачу напряжения из сети (от нейтрального N и фазного L проводов первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока) в нагрузку.
Для защиты диодного моста 16 от повышенного импульсного напряжения используется варистор 20, включенный параллельно третьему и четвертому выводам диодного моста 16.
Тестирующее устройство, которое включает последовательно соединенные пятый резистор 23 и кнопку 22, имитирует возникновение тока утечки. При замыкании кнопки 22, через пятый резистор 23 начинает идти ток достаточный для возникновения во вторичной обмотке 4 дифференциального трансформатора тока, напряжения выше порогового напряжения срабатывания порогового элемента 11. При этом на пятом выводе порогового элемента 11 формируется напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристора 12, и тиристор 12 открывается. Ток, протекающий через диод, соединяющий третий и первый выводы диодного моста 16, тиристор 12, диод, соединяющий второй и четвертый выводы диодного моста 16, поступает на катушку отключения 21, после чего расцепитель, механически воздействуя на контакты 1, размыкает их, тем самым прекращая подачу напряжения из сети (от нейтрального N и фазного L проводов первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока) в нагрузку.
Заявленное устройство защитного отключения второго варианта исполнения, представленное на фиг.2, работает следующим образом.
При замыкании контактов 1, переменный ток по нейтральному N и фазному L проводам первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока подается в нагрузку и на третий и четвертый выводы выпрямительного моста 16.
В дежурном режиме, при отсутствии тока утечки на выводах вторичной обмотки 4 дифференциального трансформатора тока напряжение отсутствует, так как суммарный ток в проводниках первичной обмотки 3 равен нулю. На вход диодного моста 16 поступает напряжение сети. И пороговый элемент 11 получает питание от выпрямителя, сформированного диодным мостом 16, четвертым резистором 15 и пятым конденсатором 14. Для поддержания заданного уровня напряжения питания используется стабилитрон 13, включенный после упомянутого выпрямителя. Для обеспечения необходимых рабочих характеристик порогового элемента 11, используются второй 17 и третий 18 конденсаторы. При этом, в дежурном режиме тиристор 12 закрыт, так как уровень напряжения на втором и третьем выводах порогового элемента 11 ниже порогового напряжения, в связи с чем на пятом выводе порогового элемента 11 и на управляющем электроде тиристора 12 отсутствует напряжение и через катушку 21 не протекает ток.
При возникновении в электросети или цепи электрооборудования тока утечки, в нейтральном N и/или фазном L проводах первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока нарушается баланс токов, вследствие чего разностный ток приводит к появлению в магнитном сердечнике 2 магнитного потока, при этом во вторичной обмотке 4 дифференциального трансформатора тока формируется переменное напряжение пропорциональное возникшему току утечки. Через фильтр, выравнивающий форму сигнала, образуемый первым 5, вторым 8, третьим 9 резисторами и первым конденсатором 10, входное напряжение поступает на второй и третий выводы порогового элемента 11. Для защиты выводов порогового элемента 11 от бросков напряжения используются первый диод 6 и второй 7 диод, включенные параллельно первому резистору 5. Если поступившее на выводы порогового элемента 11 напряжение выше порога срабатывания порогового элемента 11, то на пятом выводе порогового элемента 11 формируется напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристора 12, и тиристор 12 открывается. Ток, протекающий через диод соединяющий третий и первый выводы диодного моста 16, тиристор 12, диод соединяющий второй и четвертый выводы диодного моста 16 поступает на катушку отключения 21, после чего расцепитель, механически воздействуя на контакты 1, размыкает их, тем самым прекращая подачу напряжения из сети (от нейтрального N и фазного L проводов первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока) в нагрузку.
Для защиты диодного моста 16 от повышенного импульсного напряжения используется варистор 20, включенный параллельно третьему и четвертому выводам диодного моста 16.
Тестирующее устройство, которое включает последовательно соединенные пятый ключ 31, резистор 23 и кнопку 22, имитирует возникновение тока утечки. Контакты 1 находятся в замкнутом положении при замкнутом ключе 31 и в разомкнутом положении при разомкнутом ключе 31, так как ключ 31 механически соединен с контактами 1. Ключ 31 размыкается при размыкании контактов 1, и замыкается при замыкании. Наличие ключа 31 защищает выходную цепь от появления опасного потенциала при разомкнутых контактах 1 и нажатой кнопке 22.
При замыкании кнопки 22, через ключ 31 и пятый резистор 23 начинает идти ток достаточный для возникновения во вторичной обмотке 4 дифференциального трансформатора тока, напряжения выше порогового напряжения срабатывания порогового элемента 11. При этом на пятом выводе порогового элемента 11 формируется напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристора 12, и тиристор 12 открывается. Ток, протекающий через диод, соединяющий третий и первый выводы диодного моста 16, тиристор 12, диод, соединяющий второй и четвертый выводы диодного моста 16, поступает на катушку отключения 21, после чего расцепитель, механически воздействуя на контакты 1 и соединенный с ними ключ 31, размыкает их, тем самым прекращая подачу напряжения из сети (от нейтрального N и фазного L проводов первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока) в нагрузку.
Заявленное устройство защитного отключения третьего варианта исполнения, представленное на фиг.3, работает следующим образом.
При замыкании контактов 1, переменный ток по нейтральному N и фазному L проводам первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока подается в нагрузку и на третий и четвертый выводы выпрямительного моста 16.
В дежурном режиме, при отсутствии тока утечки на выводах вторичной обмотки 4 дифференциального трансформатора тока напряжение отсутствует, так как суммарный ток в проводниках первичной обмотки 3 равен нулю. На вход диодного моста 16 поступает напряжение сети. И пороговый элемент 11 получает питание от выпрямителя, сформированного диодным мостом 16, четвертым резистором 15 и пятым конденсатором 14. Для поддержания заданного уровня напряжения питания используется стабилитрон 13, включенный после упомянутого выпрямителя. Для обеспечения необходимых рабочих характеристик порогового элемента 11, используются второй 17 и третий 18 конденсаторы. При этом, в дежурном режиме тиристор 12 закрыт, так как уровень напряжения на втором и третьем выводах порогового элемента 11 ниже порогового напряжения, в связи с чем на пятом выводе порогового элемента 11 и на управляющем электроде тиристора 12 отсутствует напряжение и через катушку 21 не протекает ток.
При возникновении в электросети или цепи электрооборудования тока утечки, в нейтральном N и/или фазном L проводах первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока нарушается баланс токов, вследствие чего разностный ток приводит к появлению в магнитном сердечнике 2 магнитного потока, при этом во вторичной обмотке 4 дифференциального трансформатора тока формируется переменное напряжение пропорциональное возникшему току утечки. Через фильтр, выравнивающий форму сигнала, образуемый первым 5, вторым 8, третьим 9 резисторами и первым конденсатором 10, входное напряжение поступает на второй и третий выводы порогового элемента 11. Для защиты выводов порогового элемента 11 от бросков напряжения используются первый диод 6 и второй 7 диод, включенные параллельно первому резистору 5. Если поступившее на выводы порогового элемента 11 напряжение выше порога срабатывания порогового элемента 11, то на пятом выводе порогового элемента 11 формируется напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристора 12, и тиристор 12 открывается. Ток, протекающий через диод соединяющий третий и первый выводы диодного моста 16, тиристор 12, диод соединяющий второй и четвертый выводы диодного моста 16 поступает на катушку отключения 21, после чего расцепитель, механически воздействуя на контакты 1, размыкает их, тем самым прекращая подачу напряжения из сети (от нейтрального N и фазного L проводов первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока) в нагрузку.
Для защиты диодного моста 16 от повышенного импульсного напряжения используется варистор 20, включенный параллельно третьему и четвертому выводам диодного моста 16.
Тестирующее устройство, которое включает последовательно соединенные пятый резистор 23 и кнопку 22, имитирует возникновение тока утечки. При замыкании кнопки 22, через пятый резистор 23 начинает идти ток достаточный для возникновения во вторичной обмотке 4 дифференциального трансформатора тока, напряжения выше порогового напряжения срабатывания порогового элемента 11. При этом на пятом выводе порогового элемента 11 формируется напряжение, поступающее на управляющий электрод тиристора 12, и тиристор 12 открывается. Ток, протекающий через диод, соединяющий третий и первый выводы диодного моста 16, тиристор 12, диод, соединяющий второй и четвертый выводы диодного моста 16, поступает на катушку отключения 21, после чего расцепитель, механически воздействуя на контакты 1, размыкает их, тем самым прекращая подачу напряжения из сети (от нейтрального N и фазного L проводов первичной обмотки 3 дифференциального трансформатора тока) в нагрузку.
Светодиод 30 соединенный с девятым резистором 29, образуют сигнальную цепь, которая является индикатором наличия напряженияна первомс и втором вводах диодного моста 16. При наличии указанного напряжения светодиод 30 излучает свет.
В отличие от первых двух вариантов исполнения заявленного устройства защитного отключения, в третьем варианте исполнения предусмотрена цепь, защищающая нагрузку от повышенного напряжения в сети, которая построена с применением стабистора 28. Эта цепь состоит из упомянутого стабистора 28, шестого 24, седьмого 25, восьмого 26 резисторов и шестого конденсатора 27.
Порог открытия стабистора 28 задается шестым 24, седьмым 25, восьмым 26 резисторами и шестым конденсатором 27. При значениях напряжения на первом и втором выводах диодного моста 16, выше напряжения открытия стабистора 28, через стабистор 28 на управляющий электрод тиристора 12 подается напряжения и тиристор 12 открывается, после чего ток, протекающий через диод, соединяющий третий и первый выводы диодного моста 16, тиристор 12, диод, соединяющий второй и четвертый выводы диодного моста 1, 6 поступает на катушку отключения 21, расцепитель, механически воздействуя на контакты 1, размыкает их, тем самым отключает подачу напряжения из сети в нагрузку.
Таким образом, за счет введения порогового элемента и соединенных с ним элементов, повышается надежность работы устройства защитного отключения, обеспечивается защита устройства от импульсных перенапряжений, создана возможность отключения нагрузки при синусоидальном и пульсирующем постоянном токе утечки и снижено энергопотребление устройства защитного отключения, а за счет введения в устройство защитного отключения варистора обеспечена защита устройства от импульсных перенапряжений. Кроме того, помехозащищенность устройства обеспечивается за счет введения в устройство стабилитрона в цепь питания порогового элемента, а повышение надежности защиты нагрузки от повышенного напряжения обеспечивается за счет введения в устройство стабистора с неизменными характеристиками.