RU2017299C1 - Gear for protective disconnection of electric installation from a c network with three phase and one neutral wires - Google Patents
Gear for protective disconnection of electric installation from a c network with three phase and one neutral wires Download PDFInfo
- Publication number
- RU2017299C1 RU2017299C1 SU5040128A RU2017299C1 RU 2017299 C1 RU2017299 C1 RU 2017299C1 SU 5040128 A SU5040128 A SU 5040128A RU 2017299 C1 RU2017299 C1 RU 2017299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- asymmetry
- network
- voltage
- zero
- current transformer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам защиты людей от поражения электрическим током, предназначено для электроустановок, которые получают электроэнергию по четырехпроводной сети переменного тока, используются в производственных помещениях и на транспортных средствах. The invention relates to devices for protecting people from electric shock, is intended for electrical installations that receive electricity through a four-wire AC network, are used in industrial premises and on vehicles.
Известно устройство [1] , позволяющее обеспечить защитное отключение электроустановки, корпус которой заземлен и имеет электрическое соединение через стабилитрон с вспомогательным электродом (протектором), который находится в земле. Применительно к электроустановкам напольного транспорта практически трудно осуществлять электрическое соединение с вспомогательным электродом, что связано с усложнением электроустановки и ее удорожанием. A device is known [1], which allows to provide a protective shutdown of an electrical installation, the housing of which is grounded and has an electrical connection through a zener diode with an auxiliary electrode (protector), which is located in the ground. With regard to electrical installations of floor transport, it is practically difficult to make an electrical connection with an auxiliary electrode, which is associated with the complexity of the electrical installation and its cost.
Известно устройство [2], которое может быть использовано в электроустановках напольного транспорта, но оно имеет сложную схему с большим количеством элементов. A device [2] is known, which can be used in electrical installations of floor transport, but it has a complex circuit with a large number of elements.
Прототип [3] не имеет недостатков, которые присущи аналогам, и включает в себя магнитный пускатель с кнопками управления, трансформатор тока нулевой последовательности, усилитель напряжения, реле, асимметрирующий и симметрирующий блоки, которые соединены по схеме асимметра. Недостатком известного устройства является его критичность к асимметрии напряжения питающей сети. При асимметричном питающем напряжении нарушаются равенства величин (амплитуд) фазных напряжений и углов, на которые сдвинуты во времени эти напряжения относительно друг друга. В случае такого питающего напряжения при одинаковых емкостях и равных сопротивлениях конденсаторов асимметрирующего и симметрирующего блоков (симметричной нагрузке) нарушается симметрия токов первичных обмоток трансформатора тока нулевой последовательности и на вторичной обмотке этого трансформатора появляется напряжение. Это приводит к ложным срабатываниям устройства защитного отключения, которые отрицательно влияют на надежность работы электроустановки. The prototype [3] does not have the drawbacks that are inherent in analogs, and includes a magnetic starter with control buttons, a zero-sequence current transformer, a voltage amplifier, a relay, asymmetric and balancing blocks, which are connected according to the asymmetric circuit. A disadvantage of the known device is its criticality to the asymmetry of the supply voltage. With an asymmetric supply voltage, the equalities of the magnitudes (amplitudes) of the phase voltages and angles by which these voltages are shifted in time relative to each other are violated. In the case of such a supply voltage with the same capacitances and equal resistances of the capacitors of the asymmetric and balancing blocks (symmetrical load), the symmetry of the currents of the primary windings of the zero-sequence current transformer is broken and a voltage appears on the secondary winding of this transformer. This leads to false positives of the residual current device, which negatively affect the reliability of the electrical installation.
Наряду с этим при несимметричном питающем напряжении имеет место понижение уровня электробезопасности. Это вызвано тем, что если при несимметричном напряжении человек касается фазы, напряжение которой из-за несимметрии понижено, то для срабатывания защиты и снятия напряжения с электроустановки и с человека требуется, чтобы через его тело прошел большой ток по сравнению с аналогичной ситуацией при симметричном питающем напряжении. Увеличение проходящего через тело человека тока, который обеспечивает срабатывание защиты, вызвано следующими обстоятельствами. По мере роста этого тока сначала уменьшаются несимметрия токов первичных обмоток трансформатора и соответственно геометрическая сумма этих токов. Если результирующий ток тела человека и конденсатора фазы, к которой он коснулся, достигает тока других фаз с повышенным вследствие несимметрии напряжением и продолжает расти, то после этого несимметрия и геометрическая сумма токов растут. Когда эта сумма достигает величины, равной установке защиты, она срабатывает и снимает напряжение. Такой характер изменения геометрической суммы токов первичных обмоток трансформатора является причиной срабатывания защиты при большем токе, проходящем по телу человека. Более того, вполне возможна такая ситуация, когда протекает в теле человека такой ток, при котором геометрическая сумма токов уменьшилась и не увеличивается. В этом случае защита не срабатывает и напряжение не снимается. Along with this, with asymmetrical supply voltage, there is a decrease in the level of electrical safety. This is due to the fact that if an asymmetrical voltage causes a person to touch a phase whose voltage is lowered due to asymmetry, then for protection and voltage removal from the electrical installation and from the person, a large current must pass through his body compared to the same situation with a symmetrical power supply voltage. The increase in the current passing through the human body, which provides the protection, is caused by the following circumstances. With the growth of this current, the asymmetry of the primary currents of the transformer primary windings and, accordingly, the geometric sum of these currents first decrease. If the resulting current of the human body and the capacitor of the phase to which it touched reaches the current of other phases with increased voltage due to asymmetry and continues to grow, then after this the asymmetry and the geometric sum of the currents increase. When this amount reaches a value equal to the protection setting, it is triggered and relieves voltage. This nature of the change in the geometric sum of the currents of the primary windings of the transformer is the reason for the triggering of protection at a higher current passing through the human body. Moreover, such a situation is quite possible when a current flows in the human body at which the geometric sum of the currents decreases and does not increase. In this case, the protection does not work and the voltage is not removed.
Техническим результатом является повышение надежности работы защищаемой электроустановки и обеспечение более высокого уровня электробезопасности обслуживающего ее персонала. The technical result is to increase the reliability of the protected electrical installation and ensure a higher level of electrical safety of its personnel.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство дополняют вторыми асимметром, трансформатором тока нулевой последовательности и усилителем напряжения. Эти дополнительные элементы между собой и подключают к питающей сети переменного тока таким образом, что выходное напряжение второго усилителя зависит от уровня асимметрии напряжения питающей сети и не реагируют на аварийные режимы защищаемой электроустановки. Использование этих элементов в совокупности с асимметром, трансформатором и усилителем, имеющим выходное напряжение, которое реагирует на асимметрию и на аварийные режимы, позволяет исключить ложные срабатывания защитного устройства и не допустить увеличение необходимого для его срабатывания тока, который протекает через тело человека. Это обеспечивает указанный технический результат. The essence of the invention lies in the fact that the device is supplemented with a second asymmetry, a zero-sequence current transformer and a voltage amplifier. These additional elements are connected to each other and connected to the AC mains in such a way that the output voltage of the second amplifier depends on the asymmetry level of the mains voltage and does not respond to emergency conditions of the protected electrical installation. The use of these elements in conjunction with an asymmetry, a transformer and an amplifier having an output voltage that responds to asymmetry and emergency conditions, eliminates false alarms of the protective device and prevents an increase in the current necessary for its operation, which flows through the human body. This provides the specified technical result.
На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства защитного отключения. The drawing shows a circuit diagram of a residual current device.
Защищаемая электроустановка получает электроэнергию по питающей четырехпроводной сети 1 трехфазного переменного тока, образованной нулевым проводом 1, 1, который заземлен у источника электроэнергии (не показан), и фазными проводами 1.2, 1.3, 1.4. По трем фазным проводам сети 1 поступает электроэнергия, необходимая для работы электроустановки. Четвертый нулевой провод сети 1 обеспечивает защитное заземление корпуса электроустановки. The protected electrical installation receives electric power through the four-wire
Устройство защитного отключения состоит из кнопок 2 ("Пуск") и 3 ("Стоп 1"), реализующих операции пуск и стоп, магнитного пускателя 4 с силовыми 4.1 и блокировочным 4.2 контактами и катушкой 4.3, реле 5 с катушкой 5.1 и размыкающим контактом 5.2, первого 6 и второго 7 усилителей напряжения, первого 8 и второго 9 трансформаторов тока нулевой последовательности, второго асимметра 10 с конденсаторами 10.1, 10.2 и 10.3, клемм 11. К клеммам 11 подключен асимметрирующий блок 12 с конденсаторами 12.1 и 12.2 и гибкий кабель 13. Электроустановка 14 имеет клеммы 15, к которым подключены фазные провода кабеля 13, не показанные на схеме электроприемники (асинхронные двигатели, двигатели постоянного тока с преобразователем) и симметрирующий блок 16, который имеет конденсатор 16.1 и кнопку 16.2 ("Стоп 2") с размыкающим контактом, реализующую операцию стоп. Корпус 17 электроустановки 14 соединен с нулевым проводом 1.1 сети 1. The protective shutdown device consists of buttons 2 ("Start") and 3 ("Stop 1") that perform start and stop operations, a magnetic starter 4 with power 4.1 and lock 4.2 contacts and a coil 4.3, a relay 5 with a coil 5.1 and an open contact 5.2 , the first 6 and second 7 voltage amplifiers, the first 8 and second 9 zero sequence current transformers, the
Конденсаторы 10.1, 10.2 и 10.3 асимметра 10 имеют одинаковую емкость и образуют для сети 1 трехфазную симметричную нагрузку. Конденсаторы 12.1, 12.2 и 16.1 блоков 12 и 16 имеют одинаковую емкость и образуют первый асимметр. Выходы усилителей 6, 7 и катушка 5.1 реле 5 соединены между собой по схеме сравнения напряжений. Размыкающий контакт 5.2 реле 5 включен в цепь питания катушки 4.2 магнитного пускателя 4. The capacitors 10.1, 10.2 and 10.3 of the
Работа устройства защитного отключения характеризуется следующими режимами. The operation of the residual current device is characterized by the following modes.
В исходном состоянии силовые контакты 4.1 магнитного пускателя 4 разомкнуты и на электроустановку 14 напряжение не подается. In the initial state, the power contacts 4.1 of the magnetic starter 4 are open and no voltage is supplied to the
Для оперативной подачи напряжения на электроустановку 14 кратковременно нажимают кнопку "Пуск". При этом ее контакт замыкается и переменное напряжение сети 1 поступает через замкнутые контакт кнопки "Стоп 1" и контакт 6.2 реле 5 на катушку 4.3 магнитного пускателя 4, он замыкает свои силовые 4.1 и блокировочные 4.2 контакты. Замкнувшийся контакт 4.2 создает цепь, обеспечивающую включенное положение магнитного пускателя при отпущенной кнопке "Пуск" и разомкнутом ее контакте. Через замкнувшиеся контакты 4.1 магнитного пускателя трехфазное переменное напряжение сети 1 подается на электроустановку 14, а асимметр 10 и в блок 12. To quickly supply voltage to the
Так как конденсаторы асимметра 10 имеют одинаковую емкость, то при симметричном питающем напряжении токи этих конденсаторов имеют равную величину и одинаковый фазовый сдвиг. Поэтому отсутствует ток в первичной обмотке трансформатора 9, равный геометрической суме токов этих конденсаторов, напряжение вторичной обмотки трансформатора 9 и напряжение на выходе усилителя 7 равны нулю. В аналогичном режиме работают асимметр, образованный из блоков 12 и 16, трансформатор 8 и усилитель 6. При отсутствии напряжений на выходах усилителей 6 и 7 отсутствует напряжение на катушке 5.1 реле 5, которое не возбуждено, и его контакт 5.2 замкнут. Since the capacitors of the
Если напряжение сети 1 имеет несимметрию, то при равных емкостях конденсаторов второго асимметра 10 их токи тоже имеют асимметрию. Поэтому ток первичной обмотки трансформатора 9, равный геометрической сумме токов конденсаторов асимметра 10, неравен нулю, на вторичной обмотке трансформатора 9 присутствует напряжение, которое увеличивается усилителем 7. На его выходе присутствует постоянное напряжение, которое имеет показанную на схеме полярность и величину, пропорциональную напряжению обмотки трансформатора 9 и току его первичной обмотки. If the voltage of the
В таком же режиме работают первый асимметр, образованный из блоков 12 и 16, трансформатор 8 и усилитель 6. На его выходе присутствует напряжение (его полярность показана на схеме), величина которого пропорциональна напряжению вторичной обмотки трансформатора 8 и геометрической сумме токов его первичных обмоток. Так как к конденсаторам обоих асимметров прикладывается напряжение с одинаковой несимметрией, то выходные напряжения усилителей 6 и 7 имеют одинаковую величину. При этом выходные напряжения усилителей 6 и 7 имеют такую полярность (показана на схеме), при которой к катушке 5.1 реле 5 прикладывается разность этих напряжений. Поэтому напряжение на катушке 5.1 реле 5 отсутствует и его контакт 5.2 замкнут. In the same mode, the first asymmetry, formed from
По первичным обмоткам трансформатора 8 кроме токов конденсаторов блоков 12 и 16 протекают токи электроприемников электроустановки 14, которые подключены к ее клеммам 15 и не имеют электрического соединения с нулевым проводом 1.1 сети 1. При отсутствии такого соединения геометрическая сумма токов электроприемников равна нулю в любых рабочих режимах электроустановки (разная величина сопротивления электроприемников, подключенных к фазам питающей сети, наличие в ее напряжениях несимметрии). Поэтому рабочие токи электроустановки не влияют на работу устройства защитного отключения. The primary windings of the transformer 8, in addition to the currents of the capacitors of the
Оперативное снятие напряжения с электроустановки 14 осуществляется нажатием кнопок "Стоп 1" и "Стоп 2". При нажатии кнопки "Стоп 1" ее контакт размыкается, снимается напряжение с катушки 4.3 магнитного пускателя и он размыкает свои силовые 4.1 и блокировочный 4.2 контакты. После размыкания контактов 4.1 снимается напряжение с электроустановки. Разомкнувшийся контакт 4.2 магнитного пускателя препятствует его включению после того, когда нажатие на кнопку "Стоп 1" прекратилось и ее контакт замкнулся. Prompt release of voltage from
При нажатии кнопки "Стоп 2" в блоке 16 конденсатор 16.1 отключается от корпуса 17 электроустановки 14 и от провода 1.1 сети 1 и прекращается ток в цепи этого конденсатора. После этого в первом асимметре, который образован из блоков 12 и 16, нарушается равенство (симметрия) сопротивлений, включенных между фазными проводами питающей сети 1 и ее нулевым проводом. После отключения конденсатора 16.1 и симметричном (несимметричном) напряжении сети 1 результирующий ток первичных обмоток трансформатора 8, равный геометрической сумме токов конденсаторов блоков 12 и 16, не равен нулю (меняют свою величину) и на вторичной обмотке трансформатора 8 и на выходе усилителя 6 напряжение появляется (меняет величину). Так как размыкание контакта кнопки 16.2 на сопровождается изменениями токов конденсаторов второго асимметра 10, то при симметричном (несимметричном) напряжении сети 1 выходное напряжение усилителя 7 равно нулю (выходному напряжению усилителя 6, которое соответствует замкнутому контакту кнопки 16.2). Поэтому после размыкания контакта кнопки 16.2, которое сопровождается изменением выходного напряжения только усилителя 6, появляется разность выходных напряжений усилителей 6 и 7. Эта разность прикладывается к катушке 5.1 реле 5, которое срабатывает и размыкает свой контакт 5.2. Далее устройство работает в такой же последовательности, как и после нажатия кнопки "Стоп 1", и снимает с электроустановки 14 напряжение. When the "Stop 2" button is pressed in
Устройство обеспечивает защитное отключение электроустановки 14 от сети 1 при обрыве нулевого провода, при касании человеком токоведущих частей электроустановки, при пробое ее изоляции. Разрыв цепи нулевого провода в кабеле 13 сопровождается прекращением тока в цепи конденсатора 16.1 блока 16. В дальнейшем устройство работает в такой же последовательности, как и при нажатии кнопки "Стоп 2", и отключает электроустановку 14 от сети 1. Когда человек, находящийся под потенциалом корпуса 17 (земли) электроустановки 14, касается ее токоведущих частей, имеющих потенциал фаз сети 1, то сопротивление тела человека шунтирует соответствующий конденсатор блока 12 или 16. После этого нарушается симметрия сопротивлений в первом асимметре, который образован блоками 12 и 16. Последующий порядок работы устройства защитного отключения не отличается от ранее описанного его отключения от кнопки "Стоп 2". После отключения устройства снимается напряжение с электроустановки 14 и с человека, который коснулся ее токоведущих частей. При появлении короткозамкнутой цепи между фазой сети и корпусом электроустановки и при нарушении изоляции между ее корпусом и фазами сети 1 последовательность работы устройства аналогична предыдущему случаю его защитного отключения. The device provides a protective disconnection of the
После каждого из описанных оперативных и защитных отключений от сети 1 электроустановки 14 ее включение осуществляется нажатием кнопки "Пуск". Порядок работы устройства при включении электроустановки описан раньше. After each of the described operational and protective disconnections from the
Из описания работы устройства следует, что при несимметричном напряжении питающей сети оно работоспособно, не имеет ложных срабатываний и не увеличивается ток, который обеспечивает защитное отключение этого устройства при касании человеком находящихся под напряжением частей защищаемой электроустановки. From the description of the operation of the device it follows that with an asymmetric voltage of the supply network it is operable, has no false positives and the current does not increase, which provides a protective shutdown of this device when a person touches the live parts of the protected electrical installation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5040128 RU2017299C1 (en) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Gear for protective disconnection of electric installation from a c network with three phase and one neutral wires |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5040128 RU2017299C1 (en) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Gear for protective disconnection of electric installation from a c network with three phase and one neutral wires |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017299C1 true RU2017299C1 (en) | 1994-07-30 |
Family
ID=21603198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5040128 RU2017299C1 (en) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Gear for protective disconnection of electric installation from a c network with three phase and one neutral wires |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2017299C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA025470B1 (en) * | 2013-10-09 | 2016-12-30 | Научно-Конструкторское Бюро Моделирующих И Управляющих Систем Южного Федерального Университета (Нкб "Миус" Юфу) | Protective circuit-breaking device |
-
1992
- 1992-04-27 RU SU5040128 patent/RU2017299C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 619223, кл. H 02H 3/16, 1978. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 699604, кл. H 02H 3/16, 1978. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 694292, кл. H 02H 3/16, 1978. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA025470B1 (en) * | 2013-10-09 | 2016-12-30 | Научно-Конструкторское Бюро Моделирующих И Управляющих Систем Южного Федерального Университета (Нкб "Миус" Юфу) | Protective circuit-breaking device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3763852B2 (en) | Method and circuit for monitoring insulation and fault current in AC power supply | |
US4580186A (en) | Grounding and ground fault detection circuits | |
CZ288934B6 (en) | Detector for monitoring the integrity of a ground connection to an electrical appliance | |
EP2619596B1 (en) | Dc&ac current detection circuit | |
EP0637865B1 (en) | Transformer differential relay | |
US4200897A (en) | Ground leakage current interrupter | |
RU2017299C1 (en) | Gear for protective disconnection of electric installation from a c network with three phase and one neutral wires | |
RU2050659C1 (en) | Electric installation incorporating safety device for disconnecting from a.c. mains | |
RU2039404C1 (en) | Device for protective disconnection of electric installation in d c network | |
RU150543U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTIVELY DISCONNECTING THE ELECTRICAL INSTALLATION FROM THE AC NETWORK WITH THREE PHASE WIRES AND ZERO WIRE | |
RU214913U1 (en) | SAFETY DEVICE FOR SHIP ELECTRIC NETWORK | |
SU744818A1 (en) | Device for protective disconnection of electric equipment in ac mains | |
RU2124794C1 (en) | Device for protective disconnection in ac circuit with grounded neutral | |
CN114649793B (en) | Fireproof human body electric shock protection device and detection method for three-phase four-wire system | |
RU2779137C2 (en) | Shutdown protection device for solving problem of electrical safety on ships | |
RU2091949C1 (en) | Device for protective disconnection of electric tools | |
RU2300165C1 (en) | Device for protecting persons against electric shock from ac distribution center | |
AU661507B2 (en) | Personnel protection system for electrical power connections | |
RU136252U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTIVELY DISCONNECTING THE ELECTRICAL INSTALLATION FROM THE AC NETWORK WITH THREE PHASE WIRES AND ZERO WIRE | |
SU748638A1 (en) | Device for protecting from electric current injury in the mains with insulated neutral wire | |
SU982135A1 (en) | Device for protective disconnection electric installation with earthing main line connected to protective line of distribution station | |
SU1427460A1 (en) | Arrangement for protecting men from electric shocks in three-phase mains | |
SU834815A1 (en) | Device for earth leakage current in three-phase network with insulated neutral wire | |
EP0767980A1 (en) | Improved electrical switch | |
JPH0311921A (en) | Ground-fault detecting and protecting device |