RU2091949C1

RU2091949C1 - Device for protective disconnection of electric tools

Info

Publication number: RU2091949C1
Application number: RU93025653A
Authority: RU
Inventors: О.И. Новиков
Original assignee: Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1997-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: invention relates to technical electric safety aids and is meant for protection against injuries by electric current of three-phase electric installations with operational voltage up to 1000 V. Device includes magnetic starter 9, buttons 10, 11, voltage amplifier 13, transformer 14 of current of zero sequence, light indicator, 15, terminals 6 on frames of electric equipment, four resistor elements 17, 18, 19,. New elements are terminals and tester 20 composed of two circuits formed by diodes 21, 22, 1, resistors 21.2 and 22.2 and capacitors 21.3 and 22.3, two voltage relays 23, 24, threshold 25 and key 26 elements, light indicator 27, buttons 24.2 and 28. If after first switching on of starter 9 test of voltage by pressure on button 28 is not conducted then growing voltage of capacitor 21.3 will reach voltage of switching over of resistor 26 which will switch on. After this relay 23 switches on under action of voltage of capacitor 23.1 and breaks contact of relay 23.1 de-energizing coil of starter 9. It will switch off and de-energize load and tester 20. EFFECT: increased operational safety. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электробезопасности и предназначено для защиты от поражения электрическим током. The invention relates to electrical safety and is intended to protect against electric shock.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство защитного отключения передвижных электромеханизмов, снабжаемых электроэнергией по гибкому кабелю. Closest to the invention in technical essence is a device for the protective shutdown of mobile electromechanisms supplied with electricity via a flexible cable.

Известное устройство содержит магнитный пускатель, блок чувствительной защиты, трансформатор тока нулевой последовательности, кнопку и элементы сопротивления, выполненные в виде конденсаторов. The known device contains a magnetic starter, a sensitive protection unit, a zero-sequence current transformer, a button and resistance elements made in the form of capacitors.

В известном устройстве отсутствует контроль функциональных элементов. Имеют место ложные отключения, обусловленные переходными процессами в цепях конденсаторов. In the known device there is no control of functional elements. False shutdowns occur due to transients in capacitor circuits.

Сущность изобретения состоит в том, что защитное устройство электробезопасности, содержащее магнитный пускатель, блок чувствительной защиты, трансформатор тока нулевой последовательности, кнопки и элементы сопротивления, дополняют блоком контроля, который выполняют определенным образом. При этом в элементы сопротивления включают резисторы и соответствующие цепи выполняют с возможностью подключения к нейтрали обмоток генератора через две клеммы корпусов генератора и электроинструмента. Использование в элементах сопротивления резисторов позволяет устранить переходные процессы, вызывающие ложные срабатывания защиты. Наличие двух клемм на корпусах генератора и электроинструмента позволяет контролировать целостность цепей, обеспечивающих электробезопасность, и при нарушении их целостности снимать напряжение с кабеля и электроинструмента. Блок контроля позволяет производить обязательную проверку защитного действия перед каждой подачей напряжения. The essence of the invention lies in the fact that the electrical safety device containing a magnetic starter, a sensitive protection unit, a zero-sequence current transformer, buttons and resistance elements are supplemented with a control unit, which is performed in a certain way. At the same time, resistors are included in the resistance elements and the corresponding circuits are configured to connect the generator windings to the neutral through two terminals of the generator housings and the power tool. The use of resistors in resistance elements eliminates transients that cause false protection trips. The presence of two terminals on the cases of the generator and the power tool allows you to control the integrity of the circuits that provide electrical safety, and in case of violation of their integrity to remove voltage from the cable and power tool. The control unit allows for mandatory verification of the protective action before each voltage supply.

Технический результат изобретения характеризуется повышением уровня электробезопасности и увеличением производительности труда. The technical result of the invention is characterized by an increase in electrical safety and an increase in labor productivity.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства защитного отключения. The drawing shows a circuit diagram of a residual current device.

На схеме показаны статорные обмотки 1 синхронного генератора передвижной электростанции, нейтраль (общая точка) 1.1 обмоток 1, соединенная с землей 2 и корпусом 3 генератора, две клеммы 4 на корпусе 3, кабель 5 с тремя фазными жилами с выводами 5.1 и четвертой зануляющей жилой, электроинструмент 7 с корпусом 7.1 и механической связью 7.2 с асинхронным двигателем 7.3 с выводами 6, две клеммы 8 на корпусе 7.1. The diagram shows the stator windings 1 of the synchronous generator of a mobile power station, the neutral (common point) 1.1 windings 1 connected to the ground 2 and the generator housing 3, two terminals 4 on the housing 3, cable 5 with three phase conductors with terminals 5.1 and the fourth terminating core, power tool 7 with a housing 7.1 and mechanical coupling 7.2 with an induction motor 7.3 with leads 6, two terminals 8 on the housing 7.1.

Устройство защитного отключения содержит магнитный пускатель 9 с катушкой 9.1, силовыми 9.2 и блокировочным замыкающим 9.3 контактами, кнопки 10 "Пуск" и 11 "Стоп", принадлежащие к электростанции, блок чувствительной защиты, состоящий из первого реле напряжения 12 с размыкающим контактом 12.1 и усилителя напряжения 13, трансформатор 14 тока нулевой последовательности, первый световой индикатор 15, первый 16, второй 17, третий 18, четвертый 19 элементы сопротивления, выполненные из резисторов, блок контроля (на схеме это блок 20), кнопку 29 "Стоп 2", принадлежащую к электроинструменту, и отдельный проводник 30. Блок контроля имеет разрядный резистор 20 (на схеме это резистор 31), первую 21 и вторую 22 цепи, второе реле напряжения 23 с размыкающим контактом 23.1, третье реле напряжения 24 с первым 24.1, вторым 24.2 замыкающими и размыкающим 24.3 контактами, пороговый элемент (стабилитрон) 25, ключевой элемент (динистор) 26, второй световой индикатор 27, кнопку 28 "Контроль" с замыкающим и размыкающим контактами. Цепи 21 и 22 состоят из последовательно соединенных первых диода 21.1, зарядного резистора 21.2, конденсатора 21.3 и вторых диода 22.1, зарядного резистора 22.2, конденсатора 22.3 соответственно. The residual current device contains a magnetic starter 9 with a coil 9.1, power 9.2 and a locking closing 9.3 contacts, buttons 10 "Start" and 11 "Stop" belonging to the power plant, a sensitive protection unit consisting of a first voltage relay 12 with an NC contact 12.1 and an amplifier voltage 13, zero-sequence current transformer 14, first light indicator 15, first 16, second 17, third 18, fourth 19 resistance elements made of resistors, control unit (in the diagram it is block 20), button 29 "Stop 2", owned to the power tool, and a separate conductor 30. The control unit has a discharge resistor 20 (in the diagram it is a resistor 31), the first 21 and second 22 circuits, the second voltage relay 23 with NC 23.1, the third voltage relay 24 with the first 24.1, the second 24.2 closure and opening 24.3 contacts, threshold element (zener diode) 25, key element (dynistor) 26, second light indicator 27, button 28 "Control" with closing and opening contacts. Circuits 21 and 22 consist of series-connected first diodes 21.1, charging resistor 21.2, capacitor 21.3 and second diodes 22.1, charging resistor 22.2, capacitor 22.3, respectively.

Резисторы элементов 17 и 19 имеют одинаковое сопротивление, которое равно суммарному сопротивлению резисторов элементов 16 и 18. Напряжение стабилизации стабилитрона 25 и напряжение переключения динистора 26 превышают уставки напряжения включения реле 24 и 23. Постоянная времени цепи заряда конденсатора 22.3 меньше постоянной времени цепи заряда конденсатора 21.3. The resistors of the elements 17 and 19 have the same resistance, which is equal to the total resistance of the resistors of the elements 16 and 18. The stabilization voltage of the zener diode 25 and the switching voltage of the dynistor 26 exceed the settings of the switching voltage of the relay 24 and 23. The time constant of the capacitor charge circuit 22.3 is less than the time constant of the capacitor charge circuit 21.3 .

Устройство защитного отключения работает в следующей последовательности. The residual current device operates in the following sequence.

Нажатием кнопки 10 напряжение обмоток 1 генератора подают на катушку 9.1 пускателя 9, он включается и замыкает контакты 9.2 и 9.3. Контакт 9.3 обеспечивает самоблокировку пускателя. Через контакты 9.2 напряжение обмоток 1 прикладывается к элементам 16-19 и поступает на выводы 6 двигателя 7.3, который вращает рабочий орган электроинструмента 7. По первичным обмоткам трансформатора 14 протекают токи электродвигателя 7.3 и элементов 16-19. Геометрическая сумма токов обмоток равна нулю, напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора 14 отсутствует, реле 12 выключено и контакт 12.1 замкнут. By pressing button 10, the voltage of the windings 1 of the generator is supplied to the coil 9.1 of the starter 9, it turns on and closes the contacts 9.2 and 9.3. Contact 9.3 provides starter self-locking. Through the contacts 9.2, the voltage of the windings 1 is applied to the elements 16-19 and goes to the terminals 6 of the motor 7.3, which rotates the working body of the electric tool 7. The currents of the electric motor 7.3 and the elements 16-19 flow through the primary windings of the transformer 14. The geometric sum of the currents of the windings is zero, the voltage at the terminals of the secondary winding of the transformer 14 is absent, the relay 12 is off and the contact 12.1 is closed.

Устройство обеспечивает защитное отключение при касании человеком токоведущих частей, снижении их изоляции, нарушении цепи фазных жил кабеля и целостности цепи зануления корпусов электростанции и электроинструмента. В случае нарушения этой цепи защитное отключение обеспечивается благодаря соединению защитных цепей через две клеммы 4 корпуса 3, две клеммы 8 корпуса 7.1 и наличию проводника 30. При возникновении таких аварийных режимов часть элементов 16-19 или шунтируется, или отключается. Это сопровождается нарушением симметрии токов первичных обмоток трансформатора 14, появлением на его вторичной обмотке напряжения. Это напряжение увеличивается усилителем 13. Увеличенное напряжение прикладывается к катушке реле 12, оно срабатывает и размыкает контакт 12.1. После этого снимается напряжение с катушки 9.1 пускателя 9, он отключается, размыкает контакты 9.2 и снимается напряжение с кабеля 5 и электроинструмента. The device provides a protective shutdown when a person touches live parts, reduces their insulation, violates the chain of phase conductors of the cable and the integrity of the grounding circuit of the buildings of the power plant and power tool. In case of violation of this circuit, the protective shutdown is ensured by connecting the protective circuits through two terminals 4 of the housing 3, two terminals 8 of the housing 7.1 and the presence of a conductor 30. In the event of such emergency conditions, some of the elements 16-19 are either shunted or disconnected. This is accompanied by a violation of the symmetry of the currents of the primary windings of the transformer 14, the appearance of voltage on its secondary winding. This voltage is increased by the amplifier 13. The increased voltage is applied to the coil of the relay 12, it operates and opens the contact 12.1. After that, the voltage is removed from the coil 9.1 of the starter 9, it turns off, opens the contacts 9.2 and removes the voltage from the cable 5 and the power tool.

Оперативное снятие напряжения с кабеля 5 и электроинструмента производится с мест установки электростанции и электроинструмента нажатием кнопок 11 и 29 соответственно. При нажатии кнопки 11 снимается напряжение с катушки 9.1 пускателя 9 и он выключается. При нажатии кнопки 29 размыкается цепь элемента 19, нарушается симметрия токов в первичных обмотках трансформатора 14 и пускатель 9 отключается. Operational removal of voltage from the cable 5 and the power tool is carried out from the installation site of the power plant and power tool by pressing buttons 11 and 29, respectively. When the button 11 is pressed, the voltage is removed from the coil 9.1 of the starter 9 and it turns off. When the button 29 is pressed, the circuit of the element 19 is opened, the symmetry of the currents in the primary windings of the transformer 14 is broken, and the starter 9 is turned off.

Проверяют защитное действие устройства в такой последовательности. Нажатием кнопки 10 включают пускатель 9. После этого загорается индикатор 15 и заряжаются конденсаторы 21.3 и 22.3. Их напряжение имеет показанную на схеме полярность. Напряжение конденсатора 22.3 растет быстрее напряжения конденсатора 21.3 и достигает напряжения стабилизации стабилитрона 25 раньше, чем напряжение конденсатора 21.3 достигнет напряжение переключения динистора 26. При напряжении конденсатора 22.3 большем напряжения стабилизации стабилитрона 25, загорается индикатор 27 и сигнализирует о том, что напряжение конденсатора 22.3 имеет величину, необходимую для включения реле 24. Check the protective effect of the device in this sequence. By pressing the button 10, the starter 9 is turned on. After that, the indicator 15 lights up and the capacitors 21.3 and 22.3 are charged. Their voltage has the polarity shown in the diagram. The voltage of the capacitor 22.3 grows faster than the voltage of the capacitor 21.3 and reaches the stabilization voltage of the zener diode 25 before the voltage of the capacitor 21.3 reaches the switching voltage of the diode 26. When the voltage of the capacitor 22.3 is greater than the stabilization voltage of the zener diode 25, the indicator 27 lights up and signals that the voltage of the capacitor 22.3 has a value required to activate relay 24.

После этого нажимают кнопку 28. Ее разомкнувшийся контакт прерывает цепь тока элемента сопротивления 16, нарушается симметрия токов первичных обмоток трансформатора 14, пускатель 9 отключается, прекращается заряд конденсаторов 21.3, 22.3 и потухает индикатор 15. Замкнувшийся контакт кнопки 28 подключает катушку реле 24 к конденсатору 22.3, который разряжается через цепи 24 и 25-27. Индикатор 27 продолжает излучать свет, включается реле 24 и меняет положение контактов 24.1-24.3. Замкнувшийся контакт 24.1 обеспечивает самоблокировку реле 24. Замкнувшийся контакт 24.2 создает цепь разряда конденсатора 21.3 через резистор 20. After that, press the button 28. Its open contact interrupts the current circuit of the resistance element 16, the symmetry of the currents of the primary windings of the transformer 14 is violated, the starter 9 is turned off, the capacitors 21.3, 22.3 are stopped and the indicator 15 goes out. The closed contact of the button 28 connects the relay coil 24 to the capacitor 22.3 which discharges through circuits 24 and 25-27. The indicator 27 continues to emit light, the relay 24 is turned on and changes the position of the contacts 24.1-24.3. The closed contact 24.1 provides the self-locking of the relay 24. The closed contact 24.2 creates a discharge circuit of the capacitor 21.3 through the resistor 20.

При светящемся индикаторе 27 повторно нажимают кнопку 10. После этого включается пускатель 9, загорается индикатор 15, через диод 22.1 и резистор 22.2 прикладывается напряжение к конденсатору 22.3, индикатору 27, катушке реле 24 и оно остается во включенном состоянии. When the indicator 27 is lit, the button 10 is pressed again. The starter 9 is turned on, the indicator 15 lights up, a voltage is applied to the capacitor 22.3, indicator 27, relay coil 24 through the diode 22.1 and resistor 22.2, and it remains on.

Описанный контроль, имитируя аварийный режим, позволяет проверить исправность цепей устройства, обеспечивающих его защитное отключение. Если нажатием кнопки 10 включить пускатель 9 и не произвести такой контроль, то под действием напряжения конденсатора 21.3 переключается динистор 26, включается реле 23, размыкает контакт 23.1 и пускатель 9 выключается. Этим блокируется каждая подача напряжения на кабель 5 и электроинструмент без предварительной проверки защитного действия устройства. The described control, simulating the emergency mode, allows you to check the health of the circuits of the device, ensuring its protective shutdown. If you press the button 10 to turn on the starter 9 and do not perform such a control, then under the action of the voltage of the capacitor 21.3, the dynistor 26 switches, the relay 23 turns on, opens the contact 23.1 and the starter 9 turns off. This blocks each voltage supply to the cable 5 and the power tool without first checking the protective action of the device.

Claims

1. Устройство для защитного отключения переносного электроинструмента, который по трем фазным жилам кабеля подключен к трем статорным обмоткам синхронного генератора передвижной электростанции, нейтраль которых заземлена, соединена с корпусом генератора и через четвертую зануляющую жилу кабеля с корпусом электроинструмента, содержащее магнитный пускатель с силовыми контактами в цепи питания электроинструмента и катушкой, подключенной к обмоткам генератора через контакты кнопок "Пуск" и "Стоп"" и размыкающий контакт первого реле напряжения блока чувствительной защиты, соединенного через усилитель с вторичной обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности, первичные обмотки которого включены в цепь тока четырех элементов сопротивления, при этом первый элемент сопротивления одним выводом подключен к одной из статорных обмоток генератора, второй, третий и четвертый элементы сопротивления подключены одними выводами к трем статорным обмоткам генератора по трем фазным жилам кабеля, другими выводами к корпусу электроинструмента, а в цепь четвертого элемента сопротивления включен контакт кнопки "Стоп-2" электроинструмента, отличающееся тем, что оно снабжено блоком контроля и элементы сопротивления выполнены из резисторов, резисторы двух элементов сопротивления, подключенные к двум разным обмотках генератора, имеют одинаковое сопротивление, которое равно суммарному сопротивлению резисторов двух элементов сопротивления, соединенных с третьей обмоткой генератора, при этом блок контроля содержит первую и вторую цепи, выполненные из последовательно соединенных первых диода, зарядного резистора, конденсатора и вторых диода, зарядного резистора, конденсатора соответственно, разрядный резистор, пороговый и ключевой элементы, два световых индикатора, кнопку "Контроль" с размыкающим и замыкающим контактами, второе реле напряжения с размыкающим контактом, третье реле напряжения с размыкающим и двумя замыкающими контактами, причем первый конденсатор зашунтирован разрядным резистором через второй замыкающий контакт третьего реле и катушкой второго реле через ключевой элемент, параллельно второму конденсатору подключены последовательно соединенные второй световой индикатор и пороговый элемент через параллельно соединенные замыкающий контакт кнопки "Контроль" и первый замыкающий контакт третьего реле его катушка, соответствующая обкладка первого конденсатора соединена через размыкающий контакт третьего реле с обкладкой второго конденсатора, подключенной к одной из обмоток генератора, другая обмотка которого соединена с общим анодом первого и второго диодов, первый световой индикатор подключен через силовые контакты магнитного пускателя на напряжение обмоток генератора, а их нейтраль соединена через отдельный проводник и размыкающий контакт кнопки "Контроль" с другим выводом первого элемента сопротивления, размыкающий контакт второго реле напряжения включен последовательно с катушкой магнитного пускателя, при этом пороговый и ключевой элементы выполнены на основе стабилитрона и динистора соответственно. 1. A device for protective shutdown of a portable power tool, which is connected through three phase conductors of a cable to three stator windings of a synchronous generator of a mobile power station, the neutral of which is grounded, connected to the generator body and through the fourth cable core with the power tool housing containing a magnetic starter with power contacts in power supply circuit of the power tool and the coil connected to the generator windings through the contacts of the "Start" and "Stop" buttons and the NC contact of the first relay, for example a sensitive protection unit connected through an amplifier to the secondary winding of a zero-sequence current transformer, the primary windings of which are included in the current circuit of four resistance elements, the first resistance element connected to one of the stator windings of the generator, the second, third and fourth resistance elements connected some leads to the three stator windings of the generator along the three phase conductors of the cable, other leads to the body of the power tool, and to the circuit of the fourth element the resistance includes the contact of the Stop-2 button of the power tool, characterized in that it is equipped with a control unit and the resistance elements are made of resistors, the resistors of two resistance elements connected to two different windings of the generator have the same resistance, which is equal to the total resistance of the resistors of the two resistance elements connected to the third winding of the generator, while the control unit contains the first and second circuits made of series-connected first diodes, a charging resistor a capacitor and a second diode, a charging resistor, a capacitor, respectively, a discharge resistor, a threshold and a key element, two indicator lights, a “Control” button with opening and closing contacts, a second voltage relay with an opening contact, a third voltage relay with an opening and two closing contacts, and the first capacitor is shunted by a discharge resistor through the second make contact of the third relay and the coil of the second relay through the key element, in series with the second capacitor the second light indicator and the threshold element are connected through a parallel connected make contact of the "Control" button and the first make contact of the third relay; its coil, the corresponding lining of the first capacitor is connected through the make contact of the third relay with the lining of the second capacitor connected to one of the generator windings, another winding which is connected to the common anode of the first and second diodes, the first indicator light is connected through the power contacts of the magnetic starter to a voltage of rpm generator current, and their neutral connected through a separate conductor and a break contact button "Control" with the other terminal of the first resistance element, the break contact of the second voltage relay connected in series with the coil of the magnetic contactor, the threshold and the key elements are formed on the basis of the zener diode and dynistor respectively.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью подключения других выводов второго, третьего и четвертого элементов сопротивления к нейтрали обмоток генератора через корпуса генератора и электроинструмента с использованием на каждом корпусе двух клемм. 2. The device according to claim 1, characterized in that it is configured to connect other terminals of the second, third and fourth resistance elements to the neutral of the generator windings through the generator housing and the power tool using two terminals on each housing.