RU198910U1 - Differential current device - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники. Устройство дифференциального тока, содержащее основные и дополнительные полюсы, подвижные и неподвижные контакты, общий синхронизатор подвижных контактов и общий датчик обнаружения дифференциального тока всех полюсов, также имеющее выводы для соединения каждого основного полюса с источником питания и с электроприёмником, при этом каждый дополнительный полюс соединён последовательно навстречу с одним основным полюсом, отличающееся тем, что содержит как минимум два основных полюса и как минимум один дополнительный полюс, одна сторона каждого дополнительного полюса имеет отдельный вывод для соединения с дополнительной нагрузкой, а другая сторона соединена с одним выводом, соединённым с той же дополнительной нагрузкой, с электроприёмником и с основным полюсом. Техническим результатом является регулярная внутренняя структура, при которой внешние элементы и соединения также однообразно упорядочены, а многофункциональная конструкция собирается из практически одинаковых полюсов в автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током. Унифицированное таким образом устройство будет выполнять все функции по предотвращению аварий, пожаров и защите различных электроустановок, обеспечивая соединение с источником питания, контроль дифференциального тока и своевременное полное отключение. Достигнутый результат также упростит монтаж, в том числе соединение с применением стандартных элементов, при эксплуатации исключит контроль дополнительных устройств, а в случае отказа облегчит и ускорит диагностику. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering. A differential current device containing main and additional poles, moving and fixed contacts, a common synchronizer for moving contacts and a common differential current detection sensor of all poles, also having leads for connecting each main pole to a power source and to an electrical receiver, with each additional pole connected in series towards one main pole, characterized in that it contains at least two main poles and at least one additional pole, one side of each additional pole has a separate terminal for connecting to an additional load, and the other side is connected to one terminal connected to the same additional load, with an electrical receiver and with the main pole. The technical result is a regular internal structure, in which the external elements and connections are also uniformly ordered, and the multifunctional structure is assembled from practically identical poles into a residual current-controlled circuit breaker. A device unified in this way will perform all the functions of preventing accidents, fires and protecting various electrical installations, providing connection to the power source, monitoring the differential current and timely complete shutdown. The achieved result will also simplify the installation, including the connection using standard elements, during operation will exclude the control of additional devices, and in case of failure will facilitate and accelerate the diagnosis. 4 p.p. f-crystals, 10 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам защиты электроустановок (электрических линий, машин и приборов), а в указанном классе к устройствам, реагирующим на обрыв линии, на прикосновение и замыкание на землю при контроле разности токов с помощью датчиков обнаружения дифференциального тока (суммирующих трансформаторов).The proposed utility model relates to protection devices for electrical installations (electrical lines, machines and devices), and in the specified class, to devices that respond to line breaks, touch and ground faults when monitoring the current difference using differential current detection sensors (summing transformers).

Хорошо известны устройства дифференциального тока (коммутационные устройства), предназначенные включать, проводить и отключать электропитание при нормальных условиях и автоматически отключать, когда дифференциальный ток достигает заданного значения [ГОСТ 30331.1-2013 (IEC 60364-1:2005)]. Практическое применение нашли устройства дифференциального тока в виде автоматических выключателей, управляемых дифференциальным током [ГОСТ IEC 61008-1-2012, ГОСТ IEC 61009-1-2014]. Они содержат основные полюсы с подвижными и неподвижными контактами, общий синхронизатор подвижных контактов и общий датчик обнаружения дифференциального тока всех полюсов, также имеют выводы для соединения каждого основного полюса с источником питания и с электроприёмником. Важным свойством указанных устройств защиты электроустановок является способность выполнять функции приборов управления противоаварийных систем и пожарных сигнализаций [Мельников В.С. Пожарная автоматика защитного отключения электроустановок, М.: Мир науки, 2019, 152 с.]. Это свойство проявляется и используется, поскольку для противоаварийного или пожарного отключения электропитания достаточно воздействия малых дифференциальных токов. Например, для расчётных токов из ряда стандартных значений: 16, 25, 40, 63 А, управляющий дифференциальный ток можно выбрать из номинальных значений: 10, 30, 100 мА, что на три порядка меньше. Многофункциональные конструкции, которые контролируют малые дифференциальные токи с целью отключения при аварии или пожаре, обычно содержат дополнительную нагрузку [RU 2246160 от 16.10.2003], а также дополнительные обмотки суммирующих трансформаторов [RU 2273936 от 22.12.2004, RU 2481666 от 02.02.2009]. Существенное разнообразие аналогов, тем не менее, не полностью исчерпывает потенциал устройств дифференциального тока и приводит к технической проблеме, связанной с отсутствием единообразия деталей и инфраструктуры внешних элементов, порядок которых зависит от числа соединений, числа фаз, формы дополнительной нагрузки, числа дополнительных обмоток.Well-known differential current devices (switching devices) are designed to turn on, conduct and disconnect power under normal conditions and automatically disconnect when the differential current reaches a specified value [GOST 30331.1-2013 (IEC 60364-1: 2005)]. Practical application was found for differential current devices in the form of circuit breakers controlled by differential current [GOST IEC 61008-1-2012, GOST IEC 61009-1-2014]. They contain main poles with moving and fixed contacts, a common synchronizer for moving contacts and a common sensor for detecting the differential current of all poles, and also have terminals for connecting each main pole with a power source and with an electrical receiver. An important property of these devices for the protection of electrical installations is the ability to perform the functions of control devices for emergency systems and fire alarms [Melnikov V.S. Fire automatics of protective shutdown of electrical installations, M .: World of Science, 2019, 152 p.]. This property manifests itself and is used, since the impact of small differential currents is sufficient for an emergency or fire cutoff of power supply. For example, for rated currents from a number of standard values: 16, 25, 40, 63 A, the control differential current can be selected from the nominal values: 10, 30, 100 mA, which is three orders of magnitude less. Multifunctional designs that control small differential currents for the purpose of shutdown in case of an accident or fire usually contain an additional load [RU 2246160 from 16.10.2003], as well as additional windings of summing transformers [RU 2273936 from 22.12.2004, RU 2481666 from 02.02.2009] ... A significant variety of analogs, however, does not completely exhaust the potential of differential current devices and leads to a technical problem associated with the lack of uniformity of parts and infrastructure of external elements, the order of which depends on the number of connections, the number of phases, the shape of the additional load, and the number of additional windings.

Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является «Автомат защитного отключения тока повреждения» [RU 2481666 от 02.02.2009], который содержит двухполюсный автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током. Основной полюс этого устройства соединён последовательно и навстречу с дополнительной обмоткой. В остальном конструкция сохраняет признаки других аналогов, т.е. содержит основные полюсы с подвижными и неподвижными контактами, общий синхронизатор подвижных контактов и общий датчик обнаружения дифференциального тока всех полюсов, также имеет выводы для соединения с источником питания и с электроприёмником. Такое устройство является средством защиты однофазных сетей. Ограничение связано с конструкцией автоматического выключателя, управляемого дифференциальным током, датчик которого обнаруживает дифференциальный ток для двух полюсов. Техническая проблема возникает, если требуется защита многофазной электроустановки. Применяемое на практике объединение нескольких однофазных устройств и групповых многополюсных автоматических выключателей, управляемых дифференциальным током, существенно увеличивает общее число различных деталей и объём электрощитов, соответственно при увеличении числа фаз требуется изменять схему соединения, такая зависимость усложняет монтаж, эксплуатацию и диагностику в случае отказа. The closest analogue of the proposed utility model is the "Fault current circuit breaker" [RU 2481666 from 02.02.2009], which contains a two-pole circuit breaker controlled by differential current. The main pole of this device is connected in series and towards the additional winding. Otherwise, the design retains the features of other analogs, i.e. contains main poles with moving and fixed contacts, a common synchronizer for moving contacts and a common sensor for detecting the differential current of all poles, and also has leads for connecting to a power source and an electrical receiver. Such a device is a means of protecting single-phase networks. The limitation is due to the design of the residual current circuit breaker, the sensor of which detects a residual current for two poles. A technical problem arises when protection of a multi-phase electrical installation is required. The practical combination of several single-phase devices and group multi-pole circuit breakers controlled by a differential current significantly increases the total number of various parts and the volume of electrical panels, respectively, with an increase in the number of phases, it is necessary to change the connection diagram, this dependence complicates installation, operation and diagnostics in case of failure.

Предлагаемая полезная модель решает указанную техническую проблему, обеспечивая единообразие деталей и соединений, она позволит при любом числе фаз или числе соединений между элекроприёмником и источником питания одним устройством реализовывать функции прибора управления. The proposed utility model solves the indicated technical problem, ensuring the uniformity of parts and connections, it will allow for any number of phases or the number of connections between an electrical receiver and a power source to implement the functions of a control device.

Новое техническое решение отличается от аналога [RU 2481666 от 02.02.2009] тем, что устройство дифференциального тока содержит как минимум два основных полюса и как минимум один дополнительный полюс, одна сторона каждого дополнительного полюса имеет отдельный вывод для соединения с дополнительной нагрузкой, а другая сторона соединена с одним выводом, соединённым с той же дополнительной нагрузкой, с электроприёмником и с основным полюсом. Дополнительно устройство может иметь как минимум в одном основном полюсе встроенную защиту от сверхтока и индикатор отключения, указывающий причину отключения от сверхтока или от дифференциального тока. Также выводы, соединённые с электроприёмником, и отдельные выводы, соединённые с дополнительной нагрузкой, для разных полюсов могут иметь соединение между собой через нормально разомкнутый выключатель, управляемый средствами автоматики или вручную. Кроме того, в одном варианте подвижные и неподвижные контакты разных полюсов могут располагаться вдоль монтажной планки параллельно друг другу и группироваться в блок основных полюсов и блок дополнительных полюсов. В другом варианте подвижные и неподвижные контакты разных полюсов могут располагаться вдоль монтажной планки параллельно друг другу и группироваться парами, каждая из которых будет состоять из основного полюса и дополнительного полюса. The new technical solution differs from the analogue [RU 2481666 of 02.02.2009] in that the residual current device contains at least two main poles and at least one additional pole, one side of each additional pole has a separate output for connecting to an additional load, and the other side connected to one terminal, connected to the same additional load, to the electrical receiver and to the main pole. In addition, the device can have at least one main pole built-in overcurrent protection and a trip indicator indicating the reason for tripping due to overcurrent or residual current. Also, the outputs connected to the electrical receiver, and individual outputs connected to the additional load, for different poles, can be connected to each other through a normally open switch, controlled by automatic means or manually. In addition, in one embodiment, movable and fixed contacts of different poles can be located along the mounting strip parallel to each other and grouped into a block of main poles and a block of additional poles. Alternatively, the movable and fixed contacts of different poles can be located along the mounting plate parallel to each other and grouped in pairs, each of which will consist of a main pole and an additional pole.

На фиг. 1…10 показаны схемы и эскизы, поясняющие конструкцию. Предлагаемое устройство дифференциального тока (1) содержит n основных полюсов (2): Р₁, Р₂, …, P_n (фиг. 1). Также оно имеет m дополнительных полюсов (3): Р₁', Р₂', …, P_m'. Для обнаружения дифференциального тока всех полюсов конструкция содержит общий датчик обнаружения (4), например, суммирующий трансформатор с обмотками каждого полюса. По стандартному определению полюсы имеют подвижные контакты (5), которые замыкаются с неподвижными контактами. Для фиксации положения (замкнуто или разомкнуто) подвижные контакты (5) соединены с общим синхронизатором (6), которым может быть механический привод, связанный с датчиком обнаружения дифференциального тока (4). Устройство (1) кроме того имеет выводы (7): В₁₁, В₁₂, …, В_1n для соединения каждого основного полюса (2) с источником питания (с проводниками L₁, L₂, …, L_n) и выводы (8): В₂₁, В₂₂, …, В_2n для соединения каждого основного полюса (2) с электроприёмником (10) - (ЭП). Причём электроприёмником может быть любое электрооборудование и электроприбор бытового или промышленного назначения. Ориентация полюсов (2) и (3) относительно датчика обнаружения дифференциального тока (4) и соединение полюсов выбираются так, что каждый дополнительный полюс (3) соединён последовательно навстречу с одним основным полюсом (2). Так, дополнительный полюс Р₁' соединён последовательно и навстречу с основным полюсом Р₁. Дополнительный полюс Р₂' – последовательно и навстречу с Р₂ и т.д. Соответственно дополнительный полюс Р_m' будет соединён последовательно и навстречу с основным полюсом Р_m. Отличием конструкции является то, что она содержит как минимум два основных полюса (n≥2) и как минимум один дополнительный полюс (m≥1), одна сторона каждого дополнительного полюса (3) имеет отдельный вывод (9): В₃₁, В₃₂, …, В_3m для соединения с дополнительной нагрузкой (11): R₁, R₂, …, R_m, а другая сторона соединена с одним выводом (8), соединённым с той же дополнительной нагрузкой (11), с электроприёмником (10) и с основным полюсом (2). Соответственно каждый полюс оказывается присоединённым параллельно со своей дополнительной нагрузкой: Р₁' с R₁, Р₂' с R₂, …, Р_m' с R_m. Устройство (1) может иметь в одном или нескольких основных полюсах (2) встроенную защиту от сверхтока M и индикатор отключения, указывающий причину отключения от сверхтока или от дифференциального тока. Это не исключает наличие такой защиты и индикаторов в дополнительных полюсах. Кроме того, при выборе конкретного исполнения выводы (8), соединённые с электроприёмником, и отдельные выводы (9), соединённые с дополнительной нагрузкой, для разных полюсов могут иметь соединение между собой через нормально разомкнутый выключатель (12), управляемый средствами автоматики или вручную. В соответствии с этим указанием вывод В_2n соединён с выводом В_3m через нормально разомкнутый выключатель К_mn , для которого имеет значение то, что номера не совпадают (m ≠ n).FIG. 1 ... 10 shows diagrams and sketches explaining the design. The proposed differential current device (1) contains n main poles (2): P ₁ , P ₂ , ..., P _n (Fig. 1). It also has m additional poles (3): Р ₁ ', Р ₂ ', ..., P _m '. To detect the differential current of all poles, the structure contains a common detection sensor (4), for example, a summation transformer with windings of each pole. By standard definition, the poles have moving contacts (5), which are closed with fixed contacts. To fix the position (closed or open), moving contacts (5) are connected to a common synchronizer (6), which can be a mechanical drive connected to a differential current detection sensor (4). The device (1) also has terminals (7): V ₁₁ , V ₁₂ , ..., V _1n for connecting each main pole (2) with a power source (with conductors L ₁ , L ₂ , ..., L _n ) and terminals ( 8): V ₂₁ , V ₂₂ , ..., V _2n for connecting each main pole (2) with an electrical receiver (10) - (EP). Moreover, any electrical equipment and electrical appliance for household or industrial use can be an electrical receiver. The orientation of the poles (2) and (3) relative to the residual current detector (4) and the connection of the poles are chosen so that each additional pole (3) is connected in series towards one main pole (2). So, the additional pole P ₁ 'is connected in series and towards the main pole P ₁ . Additional pole P ₂ '- in series and opposite to P ₂ , etc. Accordingly, the additional pole P _m 'will be connected in series and towards the main pole P _m. The design difference is that it contains at least two main poles (n≥2) and at least one additional pole (m≥1), one side of each additional pole (3) has a separate terminal (9): B ₃₁ , B ₃₂ , ..., V _3m for connection with an additional load (11): R ₁ , R ₂ , ..., R _m , and the other side is connected to one terminal (8), connected to the same additional load (11), to an electrical receiver (10 ) and with the main pole (2). Accordingly, each pole is connected in parallel with its additional load: P ₁ 'with R ₁ , P ₂ ' with R ₂ , ..., P _m 'with R _m . The device (1) can have in one or more main poles (2) built-in overcurrent protection M and a trip indicator indicating the reason for tripping due to overcurrent or residual current. This does not exclude the presence of such protection and indicators in the additional poles. In addition, when choosing a specific version, the leads (8) connected to the electric receiver, and individual leads (9) connected to an additional load, for different poles, can be connected to each other through a normally open switch (12), controlled by automatic means or manually. In accordance with this indication, terminal B _{2n is} connected to terminal B _3m through a normally open switch K _mn , for which it matters that the numbers do not match (m ≠ n).

Эскиз на фиг. 2 отображает вариант, в котором подвижные и неподвижные контакты разных полюсов расположены вдоль монтажной планки параллельно друг другу и сгруппированы парами, каждая из которых будет состоять из основного полюса и дополнительного полюса, например, Р₁'-Р₁, Р₂'-Р₂. При этом все полюсы могут иметь одну конструкцию и одинаковые характеристики.The sketch in Fig. 2 depicts a variant in which movable and fixed contacts of different poles are located along the mounting plate parallel to each other and grouped in pairs, each of which will consist of a main pole and an additional pole, for example, P ₁ '-P ₁ , P ₂ ' -P ₂ ... Moreover, all poles can have the same design and the same characteristics.

Эскиз на фиг. 3 отображает вариант, в котором подвижные и неподвижные контакты разных полюсов расположены вдоль монтажной планки параллельно друг другу и сгруппированы в блок основных полюсов Р₁, Р₂ и блок дополнительных полюсов Р₁', Р₂'. При этом все полюсы также могут иметь одну конструкцию и одинаковые характеристики.The sketch in Fig. 3 depicts a variant in which movable and fixed contacts of different poles are located along the mounting plate parallel to each other and grouped into a block of main poles P ₁ , P ₂ and a block of additional poles P ₁ ', P ₂ '. Moreover, all poles can also have the same design and the same characteristics.

Схемы на фиг. 4-10 содержат указанные детали конструкции и вспомогательные элементы, предназначенные для использования полезной модели в разных электросетях. Кроме устройства (1), электроприёмника (10) добавлены электроприёмники (13), которые могут присоединяться к групповой линии. Также показаны присоединительные устройства (колодки, разъёмы, розетки и т.д.) (14) и (15), при этом оконечные устройства (15) содержат дополнительную нагрузку (11) из резисторов R_нi и (или) конденсаторов C_нi. Варианты нормально разомкнутых выключателей (12), управляемых средствами автоматики, представлены при использовании в данном назначении контактов реле напряжения KV, варисторов U, термостатов t, технологических сенсоров КD, Kt и (или) радиореле РР. Последние могут быть связаны с противоаварийными датчиками или пожарными извещателями ИП_1…3. The diagrams in FIG. 4-10 contain the specified design details and auxiliary elements intended for use of the utility model in different power grids. In addition to device (1), electrical receiver (10), electrical receivers (13) have been added, which can be connected to the group line. Also shown are connecting devices (pads, connectors, sockets, etc.) (14) and (15), while the terminal devices (15) contain an additional load (11) from resistors R _ni and (or) capacitors C _ni . Variants of normally open switches (12) controlled by means of automation are presented when using in this assignment the contacts of the voltage relay KV, varistors U, thermostats t, technological sensors KD, Kt and (or) radio relay PP. The latter can be connected with emergency sensors or fire detectors IP _{1 ... 3} .

Работает устройство дифференциального тока следующим образом.The differential current device operates as follows.

Электропитание подаётся через выводы В₁₁, В₁₂, …, В_1n (фиг. 1). Замыкание всех контактов обеспечивает синхронизатор (6), поэтому совпадает потенциал внутри каждой группы выводов (В₁₁, В₂₁, В₃₁), (В₁₂, В₂₂, В₃₂), …, (В_1m, В_2m, В_3m). Если все соединения, показанные на схеме, исправны и отсутствует ток утечки, например, на землю для электроприёмника (10), то ток через дополнительную нагрузку (11) для любого резистора (R₁, R₂, …, R_m) равен нулю, и равна нулю сумма токов через основные полюсы (2): Р₁, Р₂, …, P_n. Данный режим является рабочим. Разбалансировку может вызвать обрыв соединения (любого проводника) между выводами В₂₁, В₂₂, …, В_2m и точкой присоединения дополнительной нагрузки (11). Допустим, оборвётся соединение с выводом В_2m, тогда возникнет ток через электроприёмник (10), резистор R_{m и} дополнительный полюс Р_m'. Датчик (4) зафиксирует этот дифференциальный ток, а синхронизатор (6) обеспечит размыкание всех контактов (5). В результате все цепи будут отключены от источника питания. Возможность контроля соединений на обрыв по принципу реализации совпадает с возможностью контроля других повреждений проводников, а именно увеличения переходных сопротивлений (ухудшения качества соединений) или появления последовательного дугового пробоя. При этом расположение дополнительной нагрузки (R₁, R₂, …, R_m) в наиболее удалённой части соединений, например, в оконечном устройстве групповых линий максимально увеличит зону контроля. Второй вариант возникновения дифференциального тока и отключения будет связан с замыканием выключателя (12). В результате возникнет ток между выводами В_3m и В_2n, которые имеют разный потенциал, поскольку m≠n. Выключатель (12) может замыкаться вручную или средствами автоматики. Следовательно, возможно самое широкое использования устройства (1) в качестве прибора управления для отключения электроустановки, предотвращения аварии или пожара. Третий вариант, при котором будет обеспечиваться отключение, связан с возникновением обычного тока утечки. Дифференциальный ток в этом случае будет зафиксирован для суммы токов основных полюсов (2). Дополнительно отключение возможно, если хотя бы в одном основном полюсе предусмотрена защита от сверхтока (М). Такая защита сработает, например, при коротком замыкании в электроприёмнике. Соответственно причину покажет индикатор отключения. Реализация представленной схемы показывает, что устройство (1) обеспечивает все функции защиты при унификации деталей и однообразии соединений.Power is supplied through terminals B_eleven, IN₁₂, …, IN_1n(Fig. 1). Closure of all contacts is provided by the synchronizer (6), therefore the potential within each group of terminals (V_eleven, IN₂₁, IN₃₁), (IN₁₂, IN₂₂, IN₃₂), …, (IN_1m, IN_2m, IN_3m). If all the connections shown in the diagram are in good order and there is no leakage current, for example, to ground for an electrical receiver (10), then the current through an additional load (11) for any resistor (R₁, R₂, ..., R_m) is equal to zero, and the sum of currents through the main poles (2) is equal to zero: Р₁, R₂,…, P_n... This mode is operational. An imbalance can cause an open connection (of any conductor) between terminals B₂₁, IN₂₂, …, IN_2m and the point of connection of the additional load (11). Let's say the connection to pin B is broken_2m, then there will be a current through the electrical receiver (10), the resistor R_{m and}additional pole R_m'. The sensor (4) detects this differential current, and the synchronizer (6) will open all contacts (5). As a result, all circuits will be disconnected from the power supply. The ability to monitor connections for breakage according to the implementation principle coincides with the ability to monitor other damage to conductors, namely, an increase in transient resistance (deterioration of the quality of connections) or the appearance of a sequential arc breakdown. In this case, the location of the additional load (R₁, R₂, ..., R_m) in the most remote part of the connection, for example, in the terminal device of group lines, will maximize the monitoring area. The second variant of the occurrence of differential current and tripping will be associated with the closing of the circuit breaker (12). As a result, there will be a current between the terminals B_3m and in_2n, which have different potential, since m ≠ n. The switch (12) can be closed manually or by automatic means. Therefore, the widest possible use of the device (1) as a control device for shutting down an electrical installation, preventing an accident or fire. The third option, in which tripping will be ensured, is associated with the occurrence of a conventional leakage current. The differential current in this case will be fixed for the sum of the currents of the main poles (2). Additionally, disconnection is possible if at least one main pole is provided with overcurrent protection (M). Such protection will work, for example, in the event of a short circuit in an electrical receiver. Accordingly, the reason will be shown by the shutdown indicator. The implementation of the presented scheme shows that the device (1) provides all protection functions with the unification of parts and uniformity of connections.

Апробация устройства (1) показала, что работоспособность не зависит от порядка расположения полюсов. Однако для удобства соединения и эксплуатации имеется возможность упорядочить расположение деталей. The approbation of the device (1) showed that the performance does not depend on the order of the poles. However, for ease of connection and operation, it is possible to arrange the arrangement of parts.

Попарная группировка полюсов (фиг. 2) упростит коммутацию полюсов между собой, в частности, соединения дополнительных полюсов Р₁', Р₂' с выводами В₂₁, В₂₂ могут быть выполнены стандартными шинами. Pairwise grouping of poles (Fig. 2) will simplify the commutation of the poles among themselves, in particular, the connection of additional poles P ₁ ', P ₂ ' with the terminals B ₂₁ , B ₂₂ can be made with standard buses.

Объединение полюсов в два блока (фиг. 3) облегчает коммутацию по общепринятой схеме, в том числе при реконструкции действующих электрощитов, когда обычный многополюсный автоматический выключатель меняют на предлагаемое устройство. Очевидно, что при этом не потребуется замена проводников соединения с основными полюсами.Combining the poles into two blocks (Fig. 3) facilitates switching according to the generally accepted scheme, including during the reconstruction of existing electrical panels, when a conventional multi-pole circuit breaker is changed to the proposed device. Obviously, this does not require replacement of the connection conductors with the main poles.

Работу устройства (1) при минимальном числе основных полюсов n=2 и дополнительных полюсов m=1 удобно показать с помощью схемы на фиг. 4. В данном примере электропитание будет прекращено при регистрации дифференциального тока в случае возникновении тока утечки для любого из электроприёмников (10), (13). Также при обрыве проводника, соединяющего электроприёмники с выводом В₂₁, поскольку возникнет ток через дополнительную нагрузку, состоящую из резистора R_н и конденсатора С_н. Нормально разомкнутые выключатели (12) здесь будут действовать, если при перегреве сработают термостаты t, при перенапряжении сработает реле напряжения KV, при аварии или пожаре сработают извещатели ИП1…ИП2, а по их сигналу включится радиореле РР. Для каждой из этих модификаций рекомендуется предусмотреть подключение выключателя (12) через резисторы и (или) конденсаторы (С_t, C_u , R_u), которые будут ограничивать ток замыкания между выводами В₃₁ и В₂₂. Все указанные функции устройство (1) будет иметь при одинаковой конструкции полюсов Р₁,Р₂, Р₁'.The operation of the device (1) with the minimum number of main poles n = 2 and additional poles m = 1 is conveniently shown using the diagram in Fig. 4. In this example, the power supply will be cut off when registering a differential current in the event of a leakage current for any of the electrical receivers (10), (13). Also, if the conductor connecting the electrical receivers with terminal B ₂₁ breaks, since there will be a current through an additional load consisting of a resistor R _n and a capacitor C _n . Normally open switches (12) will act here if the thermostats t are triggered during overheating, the voltage relay KV will work in case of overvoltage, in case of an emergency or fire, the detectors IP1 ... IP2 will work, and their signal will turn on the radio relay PP. For each of these modifications, it is recommended to provide for the connection of the switch (12) through resistors and (or) capacitors (C _t , C _u , R _u ), which will limit the short-circuit current between terminals B ₃₁ and B ₂₂ . The device (1) will have all these functions with the same design of the poles P ₁ , P ₂ , P ₁ '.

Работа устройства (1), состоящего из четырёх одинаковых полюсов при наличии встроенной защиты от сверхтока и индикаторов отключения может быть показана с помощью схем на фиг. 5-7, где толстой линий выделены проводники соединений, в которых токи не равны нулю. Электропитание по групповой линии в этом варианте осуществляется с контролем тока утечки, также с контролем качества соединений выводов В₂₁ и В₂₂, контроля нагрева клемм в присоединительных устройствах (14), (15), контроля напряжения и тока питания. При отсутствии причин отключения в рабочем режиме имеет место ток только между электроприёмниками (10), (13) и клеммами В₂₁ и В₂₂ (фиг 5). The operation of the device (1), consisting of four identical poles with built-in overcurrent protection and trip indicators, can be shown using the diagrams in Fig. 5-7, where the thick lines mark the conductors of the connections in which the currents are not equal to zero. The power supply via the group line in this version is carried out with the control of the leakage current, also with the quality control of the connections of the terminals B ₂₁ and B ₂₂ , control of the heating of the terminals in the connecting devices (14), (15), control of the voltage and current of the supply. In the absence of reasons for shutdown in operating mode, there is a current only between the electrical receivers (10), (13) and terminals B ₂₁ and B ₂₂ (Fig. 5).

Обрыву или ухудшению контакта в одном из соединений электроприёмников и устройства (1) соответствует схема на фиг. 6. Она демонстрирует появление тока в дополнительном полюсе Р₁', когда обрыв сопровождается последовательным дуговым пробоем. Следовательно, при данном аварийном режиме устройство (1) обеспечит полное отключение от источника питания. Breakage or deterioration of contact in one of the connections of electrical receivers and device (1) corresponds to the diagram in Fig. 6. It demonstrates the appearance of a current in the additional pole P ₁ ', when the break is accompanied by a sequential arc breakdown. Therefore, in this emergency mode, the device (1) will provide complete disconnection from the power source.

Перегрев одной из клемм присоединительного устройства (14) или (15) приводит к замыканию термостатов t и возникновению тока в дополнительных полюсах P₁' или P₂' (фиг. 7). С учётом эффективности данного противоаварийного контроля можно рекомендовать применение устройства (1) при установке термостатов t на каждую клемму присоединения электроприёмников (10) и (13). Аналогично ток через дополнительный полюс возникает при перенапряжении за счёт срабатывания варистора U. Таким образом соединение с показанными модификациями нормально разомкнутого включателя (12) также обеспечивает полное отключение от источника питания в аварийных ситуациях. Overheating of one of the terminals of the connecting device (14) or (15) leads to the closure of thermostats t and the emergence of current in the additional poles P ₁ 'or P ₂ ' (Fig. 7). Taking into account the effectiveness of this emergency control, it is possible to recommend the use of the device (1) when installing thermostats t on each terminal for connecting electrical consumers (10) and (13). Similarly, the current through the additional pole arises in case of overvoltage due to the operation of the varistor U. Thus, the connection with the shown modifications of the normally open switch (12) also ensures complete disconnection from the power supply in emergency situations.

При объединении в устройстве (1) пяти унифицированных полюсов n=3, m=2 появляется возможность контроля двухфазной электроустановки (фиг. 8). Допустим, такая электроустановка содержит в качестве электроприёмника (10) водонагреватели с реле давления КD. Контакты этого реле будут замыкаться при превышении давления и таким образом выполнять функции выключателя (12). В момент замыкания контактов возникнет ток в дополнительном полюсе P₁' и будут разомкнуты все цепи соединения с источником питания. Так устройство (1) может использоваться в качестве прибора управления для предотвращения аварии по сигналу любого технологического датчика. Остальные функции устройство (1) реализует, как указано в предыдущих примерах.When combining in the device (1) five unified poles n = 3, m = 2, it becomes possible to control a two-phase electrical installation (Fig. 8). For example, such an electrical installation contains water heaters with a KD pressure switch as an electrical receiver (10). The contacts of this relay will close when the pressure is exceeded and thus act as a switch (12). At the moment of closing the contacts, a current will appear in the additional pole P ₁ 'and all circuits connected to the power supply will be open. So the device (1) can be used as a control device to prevent an accident on the signal of any process sensor. The device (1) implements other functions as indicated in the previous examples.

Устройство дифференциального тока (1) с шестью универсальными полюсами может использоваться с трёхфазными электроприёмниками (10) без нейтрали (фиг. 9). В данном примере помимо функции контроля тока утечки (отсутствия повреждений изоляции) и контроля повреждения соединений фазных проводников удобно показать возможность контроля температуры самого электроприёмника (10) или его частей. Для этого используется реле Kt с выносным датчиком. Реле имеет функцию нормально разомкнутого выключателя (12), и при недопустимом нагреве возникает ток через дополнительный полюс P₁'. Величина тока будет ограничиваться встроенным конденсатором, но останется достаточной для срабатывания устройства (1), соответственно для полного отключения от источника питания. Можно заметить, что регулярная структура устройства (1) обуславливает единообразный порядок всех внешних элементов (клемм, конденсаторов дополнительной нагрузки С_Н1, С_Н2, С_Н3 и соединений). The differential current device (1) with six universal poles can be used with three-phase electrical receivers (10) without neutral (Fig. 9). In this example, in addition to the function of monitoring the leakage current (no insulation damage) and monitoring the damage to the phase conductor connections, it is convenient to show the possibility of monitoring the temperature of the electrical receiver itself (10) or its parts. For this, a Kt relay with a remote sensor is used. The relay has the function of a normally open switch (12), and in the event of impermissible heating, a current occurs through the additional pole P₁'. The current value will be limited by the built-in capacitor, but will remain sufficient for the device (1) to operate, respectively, to completely disconnect from the power source. It can be noted that the regular structure of the device (1) determines the uniform order of all external elements (terminals, additional load capacitors C_H1, FROM_H2, FROM_H3 and connections).

Добавление ещё одного полюса позволит организовать контроль для трёхфазной электроустановки с нейтралью 7-ми полюсным устройством, но практически более полезно рассмотреть пример для восьми универсальных полюсов (фиг. 10). В этом составе устройство (1) сможет полноценно контролировать все соединения, включая нулевой рабочий проводник N. Так, для электроприёмника, присоединённого к выводам устройства (1) через колодку (14) с термостатами t, устройство будет обеспечивать полное отключение при превышении температуры по любому из 4-х контактов. The addition of one more pole will allow control for a three-phase electrical installation with a neutral by a 7-pole device, but in practice it is more useful to consider an example for eight universal poles (Fig. 10). In this composition, the device (1) will be able to fully control all connections, including the neutral working conductor N. So, for an electrical receiver connected to the terminals of the device (1) through a block (14) with thermostats t, the device will provide complete shutdown when the temperature is exceeded for any of 4 contacts.

Экспериментальная проверка работоспособности устройства проведена при значении номинального отключающего дифференциального тока I_Δn = 100 мА. Апробация подтвердила наличие заявленных функций в вариантах использования дополнительных нагрузок и ограничивающих ток элементов, если номиналы резисторов R_нi, Rt, Ru и конденсаторов С_нi, Сt, Сu выбирают из следующих значений: R=130 Ом, 1500 Ом; C= 3,3 мкФ; RC=27 Ом, 3,3 мкФ. An experimental check of the device operability was carried out at the value of the rated residual current I_Δn= 100 mA. The approbation confirmed the presence of the declared functions in the options for using additional loads and current-limiting elements, if the resistor values R_ni, Rt, Ru and capacitors C_ni, Сt, Сu are selected from the following values: R = 130 Ohm, 1500 Ohm; C = 3.3 μF; RC = 27 ohms, 3.3uF.

Как показано в описании устройства и в описании его функций, указанная техническая проблема устранена. Независимо от числа фаз и числа соединений с электроприёмником детали (полюсы) и соединения выводов выполняются единообразно. Техническим результатом является регулярная внутренняя структура, при которой внешние элементы и соединения также однообразно упорядочены, а многофункциональная конструкция собирается из практически одинаковых полюсов в автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током. Унифицированное таким образом устройство будет выполнять все функции по предотвращению аварий, пожаров и защите различных электроустановок, обеспечивая соединение с источником питания, контроль дифференциального тока и своевременное полное отключение. Достигнутый результат также упростит монтаж, в том числе соединение с применением стандартных элементов, при эксплуатации исключит контроль дополнительных устройств, а в случае отказа облегчит и ускорит диагностику. As shown in the description of the device and in the description of its functions, the indicated technical problem has been resolved. Regardless of the number of phases and the number of connections with the electrical receiver, the parts (poles) and the connection of the terminals are carried out in the same way. The technical result is a regular internal structure, in which the external elements and connections are also uniformly ordered, and the multifunctional structure is assembled from practically identical poles into a residual current-controlled circuit breaker. The device thus unified will perform all the functions of preventing accidents, fires and protecting various electrical installations, providing connection to the power source, monitoring the differential current and timely complete shutdown. The achieved result will also simplify the installation, including the connection using standard elements, during operation will exclude the control of additional devices, and in case of failure will facilitate and accelerate the diagnosis.

Claims (5)

1. Устройство дифференциального тока, содержащее основные и дополнительные полюсы, подвижные и неподвижные контакты, общий синхронизатор подвижных контактов и общий датчик обнаружения дифференциального тока всех полюсов, также имеющее выводы для соединения каждого основного полюса с источником питания и с электроприёмником, при этом каждый дополнительный полюс соединён последовательно навстречу с одним основным полюсом, отличающееся тем, что содержит как минимум два основных полюса и как минимум один дополнительный полюс, одна сторона каждого дополнительного полюса имеет отдельный вывод для соединения с дополнительной нагрузкой, а другая сторона соединена с одним выводом, соединённым с той же дополнительной нагрузкой, с электроприёмником и с основным полюсом. 1. A differential current device containing main and additional poles, moving and fixed contacts, a common synchronizer of moving contacts and a common differential current detection sensor of all poles, also having leads for connecting each main pole with a power source and with an electric receiver, with each additional pole connected in series towards one main pole, characterized in that it contains at least two main poles and at least one additional pole, one side of each additional pole has a separate terminal for connecting to an additional load, and the other side is connected to one terminal connected to that with the same additional load, with an electrical receiver and with the main pole. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что имеет как минимум в одном основном полюсе встроенную защиту от сверхтока и индикатор отключения, указывающий причину отключения от сверхтока или от дифференциального тока.2. The device according to claim 1, characterized in that at least one main pole has built-in overcurrent protection and a trip indicator indicating the reason for tripping from overcurrent or from residual current. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выводы, соединённые с электроприёмником, и отдельные выводы, соединённые с дополнительной нагрузкой, для разных полюсов имеют соединение между собой через нормально разомкнутый выключатель, управляемый средствами автоматики или вручную. 3. The device according to claim 1, characterized in that the terminals connected to the electrical receiver and the individual terminals connected to the additional load, for different poles, are connected to each other through a normally open switch controlled by means of automation or manually. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные и неподвижные контакты разных полюсов расположены вдоль монтажной планки параллельно друг другу и сгруппированы в блок основных полюсов и блок дополнительных полюсов.4. The device according to claim 1, characterized in that the movable and fixed contacts of different poles are located along the mounting plate parallel to each other and are grouped into a block of main poles and a block of additional poles. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные и неподвижные контакты разных полюсов расположены вдоль монтажной планки параллельно друг другу и сгруппированы парами, каждая из которых состоит из основного полюса и дополнительного полюса. 5. The device according to claim 1, characterized in that the movable and fixed contacts of different poles are located along the mounting plate parallel to each other and are grouped in pairs, each of which consists of a main pole and an additional pole.

Images