RU2251756C1 - Self-testing protective gear - Google Patents

Abstract

FIELD: ensuring electric safety for people and animal in agriculture.

SUBSTANCE: self-testing of proposed differential protective gear is effected by pulse generator, polarized relay, and additional differential current sensor whose coil is provided with pulse generator that functions to ensure desired test intervals and distribution of test signals among control circuit channels of polarized electromagnetic relay incorporating warning device, power conductors of supply mains being passed through magnetic core opening of additional current sensor.

EFFECT: provision for periodic self-testing of protective gear magnetic circuit for condition.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электрификации сельского хозяйства, в частности для обеспечения электробезопасности людей и животных.The invention relates to the field of electrification of agriculture, in particular for ensuring electrical safety of people and animals.

Известен патент №2149476 "Модульный дифференциальный выключатель", МПК Н 01 Н 83/14, 2000 г. Устройство содержит многополюсный выключатель, выбираемый из числа многополюсных выключателей, различающихся количеством полюсов и имеющих соединительные зажимы, количество которых соответствует количеству полюсов, расположенных на боковой соединительной поверхности многополюсного выключателя, блок дифференциальной защиты, выбираемый из числа блоков дифференциальной защиты, различающихся количеством полюсов и имеющих соединительные провода в количестве, соответствующем количеству полюсов, расположенные на жестком щитке.Known patent No. 2149476 "Modular differential switch", IPC N 01 N 83/14, 2000. The device comprises a multi-pole switch selected from among multi-pole switches, differing in the number of poles and having connecting clamps, the number of which corresponds to the number of poles located on the side connecting surface of the multi-pole switch, differential protection unit, selected from the number of differential protection units, differing in the number of poles and having connecting wires in ETS, corresponding to the number of poles arranged on the hard plate.

В качестве прототипа принято устройство (Якобc А.И., Луковников А.В. Электробезопастность в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1981. - 239 с., на с.151-153), содержащее датчик тока утечки, представляющий собой трансформатор тока, коммутационное устройство в виде силовых контактов, реле-привод отключения силовых контактов, кнопку контроля исправности устройства, резистор ограничения искусственного тока утечки. Датчик тока утечки содержит тороидальный магнитопровод с обмоткой, выполняющей роль вторичной. Через "окно" магнитопровода проходят силовые проводники питающей сети как фазные, так и нулевой, выполняющие все вместе роль первичной обмотки трансформатора. При отсутствии тока утечки в цепи после места включения устройства сумма токов этих проводников равна нулю, т.е. первичный ток равен нулю и во вторичной обмотке ток отсутствует; при появлении тока утечки сумма токов фазных и нейтрального проводников равна току утечки, он отличается от нуля, и во вторичной обмотке появляется ток. При достижении током утечки заданной величины вторичный ток вызывает защитное отключение устройства, т.е. размыкание силовых контактов приведением в действие привода.As a prototype, a device was adopted (Jacobs A.I., Lukovnikov A.V. Electrical safety in agriculture. - M .: Kolos, 1981. - 239 p., P. 151-153), containing a leakage current sensor, which is current transformer, switching device in the form of power contacts, relay-drive disconnecting power contacts, device health monitoring button, artificial leakage current limiting resistor. The leakage current sensor contains a toroidal magnetic circuit with a winding acting as a secondary one. Through the "window" of the magnetic circuit, the power conductors of the supply network, both phase and zero, pass, performing together the role of the primary winding of the transformer. In the absence of leakage current in the circuit after the device is turned on, the sum of the currents of these conductors is zero, i.e. the primary current is zero and there is no current in the secondary winding; when a leakage current appears, the sum of the currents of the phase and neutral conductors is equal to the leakage current, it differs from zero, and a current appears in the secondary winding. When the leakage current reaches the set value, the secondary current causes a protective shutdown of the device, i.e. opening power contacts by actuating the drive.

Известное изобретение имеет недостаток, заключающийся в том, что в случае появления в его магнитопроводе короткозамкнутого электрического контура, последний выполняет роль размагничивающего элемента, увеличивая при этом ток срабатывания устройства, т.е. изменяет защитную характеристику по току утечки. Такой короткозамкнутый контур появляется при электрическом соединении РЕ и N проводников на участке цепи после включения дифференциального аппарата или в случае соединения одного или нескольких одноименных фазных проводников до и после места включения дифференциального аппарата в результате соответствующего повреждения изоляции или случайных и преднамеренных ошибок при монтаже электроустановки.The known invention has the disadvantage that in the event that a short-circuited electrical circuit appears in its magnetic circuit, the latter acts as a demagnetizing element, while increasing the response current of the device, i.e. changes the protective characteristic of the leakage current. Such a short-circuited circuit appears when the PE and N conductors are electrically connected in the circuit section after switching on the differential apparatus or in the case of connecting one or more of the same phase conductors before and after the differential apparatus is switched on as a result of corresponding insulation damage or accidental and deliberate errors during installation of the electrical installation.

Техническим решением задачи является обеспечение периодического самотестирования состояния его магнитной цепи для обнаружения появления короткозамкнутого контура и информирования об этом пользователя.The technical solution to the problem is to provide periodic self-testing of the state of its magnetic circuit to detect the occurrence of a short-circuited circuit and inform the user about it.

Поставленная задача достигается тем, что защитный аппарат, содержащий дифференциальный датчик тока, состоящий из тороидального магнитопровода с обмоткой, выполняющей роль вторичной, силовые проводники питающей сети, проходящие через "окно" магнитопровода, коммутационное устройство и исполнительный орган привода коммутатора, а также имеет генератор импульсов, электромагнитное поляризованное реле управления сигнальным устройством и дополнительный дифференциальный датчик тока утечки с тороидальным магнитопроводом и двумя обмотками, одна из которых подключена к первому каналу генератора импульсов, а другая подключена к электромагнитному поляризованному реле управления сигнальным устройством, которое подключено ко второму каналу генератора импульсов, при этом через "окно" магнитопровода дополнительного дифференциального датчика тока проведены силовые проводники питающей сети, а в цепях электромагнитного поляризованного реле управления сигнальным устройством включены два диода для предотвращения пропускания сигнала обратно на генератор импульсов и для предотвращения перемагничивания обмотки дополнительного дифференциального датчика тока соответственно.The task is achieved in that the protective device containing a differential current sensor, consisting of a toroidal magnetic circuit with a winding acting as a secondary one, power conductors of the supply network passing through the magnetic circuit window, switching device and actuator of the commutator drive, and also has a pulse generator , an electromagnetic polarized relay control signaling device and an additional differential leakage current sensor with a toroidal magnetic circuit and two windings, one of which is connected to the first channel of the pulse generator, and the other is connected to an electromagnetic polarized relay control signaling device, which is connected to the second channel of the pulse generator, while through the "window" of the magnetic circuit of an additional differential current sensor, power conductors of the mains are drawn, and in the electromagnetic circuits two diodes are included in the polarized control relay of the signal device to prevent the signal from being transmitted back to the pulse generator and to prevent Magnetization reversal windings of an additional differential current sensor, respectively.

Новизна этого предложения состоит в том, что в защитном аппарате используется дополнительный дифференциальный датчик тока, который обеспечивает самотестирование состояния магнитной цепи аппарата с целью обнаружения появления короткозамкнутого контура и информирования об этом пользователя, а также используется двухканальный генератор импульсов, обеспечивающий периодичность самотестирования.The novelty of this proposal is that the protective device uses an additional differential current sensor, which provides a self-test of the state of the magnetic circuit of the device in order to detect the occurrence of a short-circuited circuit and inform the user about it, and also uses a two-channel pulse generator that ensures the frequency of self-testing.

На чертеже представлена схема защитного аппарата.The drawing shows a diagram of a protective apparatus.

Защитный аппарат содержит датчик тока утечки, состоящий из магнитопровода 1, на котором расположена обмотка 2, коммутационное устройство в виде контактов 3, отключаемых приводом 4, подключенным к обмотке 2. Кнопка ручного контроля исправности дифференциального аппарата 5 включена последовательно с резистором имитации тока утечки 6. На магнитопроводе дополнительного дифференциального датчика тока 7 расположены обмотки 8 и 9. Генератор импульсов, обеспечивающий периодичность самотестирования и распределение тестирующих сигналов по каналам 10, второй канал которого подключен к обмотке 8, электромагнитное поляризованное реле 11, контролирующее состояние магнитной цепи защитного аппарата, подключенного к обмотке 9 и к первому каналу генератора импульсов 10. Контакт реле 12 управляет индикатором состояния магнитной цепи 13 (световой, звуковой или иной). Участок 14 короткозамкнутой цепи с сопротивлением Z_КЗ, силовые проводники питающей сети 15 и 16 проведены через "окна" магнитопроводов основного 1 и дополнительного 7 дифференциальных датчиков тока. Полупроводниковые диоды 17 и 18 включены в цепи реле 11 для предотвращения передачи сигнала к генератору импульсов 10 и предотвращения изменения полярности напряжения на обмотке 9.The protective device contains a leakage current sensor, consisting of a magnetic circuit 1, on which the winding 2 is located, a switching device in the form of contacts 3, which are disconnected by the drive 4 connected to the winding 2. The manual control button of the differential device 5 is connected in series with the leakage current simulation resistor 6. On the magnetic circuit of an additional differential current sensor 7, windings 8 and 9 are located. A pulse generator that provides the frequency of self-testing and the distribution of test signals along the channels 10, the second channel of which is connected to the winding 8, an electromagnetic polarized relay 11 that monitors the state of the magnetic circuit of the protective device connected to the winding 9 and the first channel of the pulse generator 10. The contact of the relay 12 controls the status indicator of the magnetic circuit 13 (light, sound or other) . Section 14 of the short-circuited circuit with resistance Z _KZ , power conductors of the supply network 15 and 16 are drawn through the “windows” of the magnetic circuits of the main 1 and additional 7 differential current sensors. Semiconductor diodes 17 and 18 are included in the circuit of the relay 11 to prevent the signal from being transmitted to the pulse generator 10 and to prevent a change in the polarity of the voltage across the winding 9.

Принцип действия устройства состоит в следующем. При отсутствии короткозамкнутой цепи (Z_КЗ∞ ) генератор импульсов 10 периодически (например, раз в 5 мин) подает напряжение на поляризованное реле 11, при этом реле замыкает свой контакт 12 и срабатывает сигнальное устройство 13, диод 18 не пропускает сигнал на обмотку 9, чтобы не вызвать перемагничивания. После чего генератор импульсов 10 снимает напряжение с поляризованного реле, но при этом контакт 12 остается в положении "неисправно" и подается напряжение на обмотку 8, через несколько секунд после снятия напряжения с поляризованного реле, и в обмотке 9 наводится вторичная ЭДС, которая имеет полярность, противоположную первоначальному импульсу, подаваемому на поляризованное реле, диод 17 не пропускает сигнал обратно на генератор импульсов, при этом реле 11 переключает свой контакт 12 в положение "исправно" и сигнальное устройство 13 отключается. Защитный аппарат выполняет свои традиционные функции, т.е. при отсутствии тока утечки в цепи после места включения устройства сумма токов этих проводников равна нулю, т.е. первичный ток равен нулю и во вторичной обмотке ток отсутствует. При появлении тока утечки сумма токов фазных и нейтрального проводников равна току утечки, он отличается от нуля, и во вторичной обмотке появляется ток. При достижении током утечки заданной величины вторичный ток вызывает защитное отключение защитного аппарата, т.е. размыкание силовых контактов приведением в действие привода. При появлении короткозамкнутого контура (z_кз≈ 0) проявляется размагничивающее действие этого контура (короткозамкнутого витка на обоих магнитопроводах, согласно закону Ленца), поляризованное реле 11 замыкает свой контакт 12, и срабатывает сигнальное устройство 13. После чего генератор импульсов 10 снимает напряжение с поляризованного реле, но при этом контакт 12 остается в положении "неисправно" и подается напряжение на обмотку 8, в обмотке 9 наводится вторичная ЭДС, которая имеет полярность, противоположную первоначальному импульсу, поданному на поляризованное реле, но т.к. значение ЭДС ниже номинального напряжения срабатывания реле 11, реле не переключает свой контакт 12 в положение "исправно" и сигнальное устройство 13 не отключается. Защитное отключение не производится, но пользователь извещается о наличии неисправности защитного аппарата, вызвавшей потерю устройством своих функций защитного отключения при появлении тока утечки.The principle of operation of the device is as follows. In the absence of a short-circuited circuit (Z _КЗ ∞), the pulse generator 10 periodically (for example, every 5 min) applies voltage to the polarized relay 11, while the relay closes its contact 12 and the signal device 13 operates, the diode 18 does not pass the signal to the winding 9, so as not to cause magnetization reversal. After that, the pulse generator 10 removes the voltage from the polarized relay, but the contact 12 remains in the "faulty" position and voltage is applied to the winding 8, a few seconds after the voltage is removed from the polarized relay, and a secondary EMF is induced in the winding 9, which has a polarity opposite to the initial pulse supplied to the polarized relay, the diode 17 does not pass the signal back to the pulse generator, while the relay 11 switches its contact 12 to the “normal” position and the signal device 13 is turned off . The protective device performs its traditional functions, i.e. in the absence of leakage current in the circuit after the device is turned on, the sum of the currents of these conductors is zero, i.e. the primary current is zero and there is no current in the secondary winding. When a leakage current appears, the sum of the currents of the phase and neutral conductors is equal to the leakage current, it differs from zero, and a current appears in the secondary winding. When the leakage current reaches the set value, the secondary current causes a protective shutdown of the protective device, i.e. opening power contacts by actuating the drive. When a short-circuited circuit (z _kz ≈ 0) appears, the demagnetizing effect of this circuit (a short-circuited coil on both magnetic circuits, according to the Lenz law) appears, the polarized relay 11 closes its contact 12, and the signal device 13 activates. After that, the pulse generator 10 removes the voltage from the polarized relay, but contact 12 remains in the “faulty” position and voltage is applied to winding 8, secondary EMF is induced in winding 9, which has a polarity opposite to the initial pulse, applied mu to a polarized relay, but because the EMF value is lower than the rated voltage of the relay 11, the relay does not switch its contact 12 to the “OK” position, and the signal device 13 does not turn off. A protective shutdown is not performed, but the user is notified of a malfunction of the protective device, which caused the device to lose its protective shutdown functions when a leakage current occurs.

Claims (1)

Защитный аппарат, содержащий дифференциальный датчик тока, состоящий из тороидального магнитопровода с обмоткой, выполняющей роль вторичной, силовые проводники питающей сети, проходящие через “окно” магнитопровода, коммутационное устройство, выполненное в виде силовых контактов, и исполнительный орган привода коммутатора, подключенный к обмотке дифференциального датчика тока и размыкающий силовые контакты для защитного отключения аппарата, отличающийся тем, что имеет генератор импульсов, электромагнитное поляризованное реле управления сигнальным устройством и дополнительный дифференциальный датчик тока утечки с тороидальным магнитопроводом и двумя обмотками, одна из которых подключена к первому каналу генератора импульсов, а другая подключена к электромагнитному поляризованному реле управления сигнальным устройством, которое подключено ко второму каналу генератора импульсов, при этом через “окно” магнитопровода дополнительного дифференциального датчика тока проведены силовые проводники питающей сети, а в цепях электромагнитного поляризованного реле управления сигнальным устройством включены два диода для предотвращения пропускания сигнала обратно на генератор импульсов и для предотвращения перемагничивания обмотки дополнительного дифференциального датчика тока соответственно.A protective device containing a differential current sensor, consisting of a toroidal magnetic circuit with a winding acting as a secondary one, power conductors of the supply network passing through the “window” of the magnetic circuit, a switching device made in the form of power contacts, and an actuator of the switch actuator connected to the differential winding current sensor and disconnecting power contacts for protective shutdown of the device, characterized in that it has a pulse generator, electromagnetic polarized relay control a signal device and an additional differential leakage current sensor with a toroidal magnetic circuit and two windings, one of which is connected to the first channel of the pulse generator, and the other is connected to an electromagnetic polarized relay control of the signal device, which is connected to the second channel of the pulse generator, and through the “window ”The magnetic circuit of an additional differential current sensor held power conductors of the supply network, and in the circuits of an electromagnetic polarized relay The control panel of the signal device includes two diodes to prevent the signal from being transmitted back to the pulse generator and to prevent the magnetization reversal of the winding of an additional differential current sensor, respectively.