RU2691738C1 - Device for remote disconnection of damaged section of electric circuit - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention can be used in electrical engineering and electric power engineering for control over electric power grids in emergency situations. Device for remote disconnection of damaged section of electric circuit comprises power network, differential current transformer with two primary and one secondary windings, connected by output of two primary opposite connected windings with load, an infrared radiation source in the form of an infrared diode and generating infrared waves, a rectifier, an amplifier and a tripping device which receives the infrared radiation from the infrared radiation source and is triggered by said waves. Besides, the power supply network is connected to the input of two primary counter-connected windings of the transformer through the tripping device, the secondary winding of the transformer through the rectifier is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the source of infrared radiation.EFFECT: increased reliability of tripping device operation and simplified procedure of its action on actuator.1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области электробезопасности и может быть использовано в системах электроснабжения для управления электрическими сетями при аварийных ситуациях.The present invention relates to the field of electrical safety and can be used in power supply systems to control electrical networks in emergency situations.

Известно устройство для отключения поврежденного участка сети (SU 521630 А, 20.09.1976), содержащее первую отключающую катушку с механизмом воздействия на независимый расцепитель, источник постоянного напряжения, вторую отключающую катушку, включенную на источник постоянного напряжения через замыкающий контакт двухобмоточного реле с встречно направленными ампер-витками катушек, одна из которых подключена к источнику напряжения через резистор, а другая - через коллектор - эмиттерный переход транзистора, база - эмиттерный перехода которого присоединен к первой отключающей катушке через параллельно соединенные блок стабилизации и активно - емкостной фильтр с последовательно включенным диодом. Во включенном под напряжение устройстве для отключения поврежденного участка сети в катушках реле проходят встречно направленные токи. При этом в одной катушке магнитный поток имеет постоянную величину, а во второй катушке его величина зависит от вспомогательного тока через база - эмиттерный переход транзистора, который в свою очередь, зависит от падения напряжения на первой отключающий катушке независимого расцепителя. При витковом замыкании падение напряжения на первой отключающей катушке на ней снижается, а при обрыве цепи доходит до нуля. При определенной величине виткового замыкания первой отключающей катушки разность встречно направленных магнитных потоков катушек реле достигает величины срабатывания двухобмоточного реле, замыкающего нормальный открытый контакт в цепи второй отключающей катушки, которая своим отключающим механизмом воздействует на свободный расцепитель и блокирует последний.A device for disconnecting a damaged network area (SU 521630 A, 09/20/1976) is known, containing a first disconnecting coil with an independent release mechanism, a constant voltage source, a second disconnecting coil connected to a constant voltage source through a closing contact of a two-winding relay with counter-directed amperes -turning coils, one of which is connected to a voltage source through a resistor, and the other - through the collector - emitter junction of the transistor, the base - emitter junction of which is attached One to the first through the tripping coil connected in parallel stabilization block and active - a capacitive filter in series with a diode included. In a device energized to disconnect the damaged part of the network, counter-directed currents flow in the relay coils. In this case, in one coil the magnetic flux has a constant value, and in the second coil its value depends on the auxiliary current through the base - the emitter junction of the transistor, which in turn depends on the voltage drop on the first disconnecting coil of the independent release. When the coil is short-circuited, the voltage drop at the first disconnecting coil on it decreases, and when an open circuit goes to zero. At a certain value of the coil circuit of the first tripping coil, the difference between the oppositely directed magnetic fluxes of the relay coils reaches the response value of the two-winding relay, closing the normal open contact in the circuit of the second tripping coil, which with its tripping mechanism affects the free release and blocks the latter.

Недостатком этого известного устройства является конструктивная сложность и взаимозависимость элементов, входящих в цепь отключающих катушек.The disadvantage of this known device is the structural complexity and interdependence of the elements included in the circuit of the tripping coils.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый автором за прототип устройство защитного отключения (см. В.К. Монаков, В.С. Розанов, А.В. Трубицын. Безопасность жизнедеятельности. Методические указания по выполнению лабораторных работ. М.: МГТУ МИРЭА, 2014. 29 с.). Данное устройство включает в себя дифференциальный трансформатор тока с двумя первичными и одной вторичной обмотками, пусковой орган, выполненный на чувствительном магнитоэлектрическом реле и исполнительный механизм, представляющий собой силовую контактную группу с механизмом привода. При наличии тока утечки в силовой цепи по проводникам, по фазному проводнику через устройство защитного отключения кроме тока нагрузки протекает дополнительный ток - ток утечки, являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным). В силу этого в встречно включенных первичных обмотках трансформатора, наступает неравенство токов (небаланс магнитных потоков), и как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформатора дифференциального тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм.The closest technical solution to the proposed device is adopted by the author for the prototype device of protective shutdown (see VK Monakov, VS Rozanov, AV Trubitsyn. Life safety. Guidelines for performing laboratory work. M .: MSTU MIREA, 2014. 29 p.). This device includes a differential current transformer with two primary and one secondary windings, a triggering element made on a sensitive magnetoelectric relay and an actuator, which is a power contact group with a drive mechanism. In the presence of a leakage current in the power circuit through the conductors, the phase conductor through the protective shutdown device besides the load current flows an additional current - the leakage current, which is a differential (differential) current transformer. By virtue of this, in the oppositely connected primary windings of the transformer, the inequality of currents occurs (unbalance of magnetic fluxes), and as a result, the occurrence of a differential current transformer in the secondary winding. If this current exceeds the setting value of the threshold element of the starting organ, the latter is triggered and acts on the actuator.

Недостатком данного устройство можно считать невысокую надежность функционирования пускового органа и сложность процедуры его воздействия на исполнительный механизм.The disadvantage of this device can be considered a low reliability of operation of the starting body and the complexity of the procedure of its impact on the actuator.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение надежности функционирования пускового органа (порогового элемента) и упрощение процедуры его воздействия на исполнительный механизм.The technical result of the proposed technical solution is to increase the reliability of the starting body (threshold element) and simplify the procedure for its impact on the actuator.

Технический результат достигается тем, что в устройство для дистанционного отключения поврежденного участка электрической цепи, содержащее сеть питания, дифференциальный трансформатор тока с двумя первичными и одной вторичной обмотками, соединенный выходом двух первичных встречно включенных обмоток с нагрузкой, введены источник инфракрасного излучения, выпрямитель, усилитель и отключающий аппарат, причем сеть питания через отключающий аппарат подключена к входу двух первичных встречно включенных обмоток трансформатора, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель соединена с входом усилителя, выход которого подключен к источнику инфракрасного излучения.The technical result is achieved by the fact that an infrared radiation source, a rectifier, an amplifier and a power source are connected to a device for remote shutdown of a damaged section of an electric circuit containing a power network, a differential current transformer with two primary and one secondary windings, connected by the output of two primary counter windings connected to a load. disconnecting the device, and the power network through the disconnecting device is connected to the input of two primary counter-connected windings of the transformer, the secondary The transformer winding through a rectifier is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to a source of infrared radiation.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что преобразование сигнала тока утечки в инфракрасное излучение, дает возможность осуществить дистанционное отключение поврежденного участка электрической цепи.The essence of the invention, characterized by a combination of the above symptoms, is that the conversion of the leakage current signal into infrared radiation, makes it possible to carry out remote shutdown of the damaged section of the electrical circuit.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу дистанционного отключения поврежденного участка электрической цепи на основе преобразования тока утечки в инфракрасное излучение с желаемым техническим результатом, т.е. повышением надежности функционирования пускового органа (источника инфракрасного излучения) и упрощением процедуры его воздействия на исполнительный механизм (отключающий аппарат).The presence in the claimed method of the combination of the existing characteristics, allows to solve the problem of remote shutdown of the damaged section of the electrical circuit based on the conversion of leakage current into infrared radiation with the desired technical result, i.e. improving the reliability of the starting body (source of infrared radiation) and simplifying the procedure of its impact on the actuator (switching off the device).

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит сеть питания 1, отключающий аппарат 2, дифференциальный трансформатор тока 3, выпрямитель 4, усилитель 5 и источник инфракрасного излучения 6. На рисунке цифрой 7 представлена нагрузка.The device contains a power supply network 1, a disconnecting device 2, a differential current transformer 3, a rectifier 4, an amplifier 5 and an infrared radiation source 6. Figure 7 shows the load.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии тока утечки в электрической цепи, включающей в себя соединенные между собой сеть питания 1, отключающий аппарат 2, дифференциальный трансформатор тока 3, выпрямитель 4, усилитель 5, источник инфракрасного излучения 6 и нагрузку (на функциональной схеме нагрузка показана цифрой 7), по двум встречно включенным первичным обмоткам дифференциального трансформатора тока, текут противо направленные токи одной величины. Равные токи в магнитном сердечнике трансформатора наводят векторно встречно направленные потоки, в результате чего, во вторичной обмотке трансформатора не индуцируется электродвижушейся сила (ЭДС). При появлении дифференциального тока - тока утечки, равенство токов в первичных обмотках трансформатора нарушается. Следовательно, это приводит к небалансу магнитных потоков и, как следствие, возникновению во вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока ЭДС.The device works as follows. In the absence of leakage current in an electrical circuit, including interconnected power supply 1, disconnecting device 2, differential current transformer 3, rectifier 4, amplifier 5, infrared radiation source 6 and the load (in the functional circuit the load is shown as number 7), two counter-connected primary windings of a differential current transformer, flow counter-currents of the same magnitude. Equal currents in the magnetic core of the transformer induce vector-oppositely directed flows, as a result of which, in the secondary winding of the transformer, electromotive force (EMF) is not induced. When a differential current appears - a leakage current, the equality of the currents in the primary windings of the transformer is violated. Consequently, this leads to an unbalance of magnetic fluxes and, as a consequence, the appearance of a differential current transformer EMF in the secondary winding.

В предлагаемом техническом решении вторичная обмотка трансформатора подключается к входу выпрямителя 4. С выхода последнего преобразованный сигнал после усиления в усилителе 5, поступает на источник инфракрасного излучения (пороговый элемент) 6. Если этот сигнал, например ток, превышает значение запуска инфракрасного диода в источнике излучения 6, то последний начинает генерировать инфракрасные волны (излучения). Далее эти инфракрасные излучения, связанные со значениями токов утечки, дистанционно направляются на отключающий аппарат (исполнительный механизм) 2. Под воздействием этих инфракрасных излучений отключающий аппарат срабатывает и отключается поврежденный участок электрической цепи. Отключающий аппарат в данном случае может быть выполнен в виде блока, например, ВМ8049М, управляемый в данном случае инфракрасным излучением источника инфракрасного излучения 6, с возможностью выключения электрической цепи от источника сети и при необходимости ее включения к источнику сети. В зависимости от тока нагрузки в электрической цепи всегда можно подобрать соответствующий блок для включения или выключения цепи от источника сети.In the proposed technical solution, the secondary winding of the transformer is connected to the input of the rectifier 4. From the output of the latter, the converted signal after amplification in amplifier 5 enters the infrared radiation source (threshold element) 6. If this signal, for example, current, exceeds the trigger value of the infrared diode in the radiation source 6, the latter begins to generate infrared waves (radiation). Further, these infrared radiation associated with the values of leakage currents, remotely directed to the shutdown device (actuator) 2. Under the influence of these infrared radiation shutdown device triggers and turns off the damaged section of the electrical circuit. In this case, the disconnecting device can be made in the form of a block, for example, VM8049M, controlled in this case by infrared radiation of an infrared source 6, with the possibility of switching off the electrical circuit from the network source and, if necessary, switching it on to the network source. Depending on the load current in the electrical circuit, you can always choose the appropriate unit to turn on or off the circuit from the mains source.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении использование преобразования дифференциального тока - тока утечки в инфракрасное излучение, дает возможность повысить надежность функционирования отключающего аппарата и упростить процедуру отключения поврежденного участка электрической цепи.Thus, in the proposed technical solution, the use of the conversion of the differential current - leakage current into infrared radiation makes it possible to increase the reliability of the disconnecting device and simplify the procedure for disconnecting the damaged section of the electric circuit.

Предлагаемое устройство успешно может быть использовано для решения и других задач, например, для осуществления защиты от возгорания и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправности электропроводки и электрооборудования.The proposed device can be successfully used to solve other problems, for example, to protect against fire and fires that occur at facilities due to possible insulation damage, electrical wiring and electrical equipment malfunction.

Claims (1)

Устройство для дистанционного отключения поврежденного участка электрической цепи, содержащее сеть питания, дифференциальный трансформатор тока с двумя первичными и одной вторичной обмотками, соединенный выходом двух первичных встречно включенных обмоток с нагрузкой, отличающееся тем, что в него введены источник инфракрасного излучения, выполненный в виде инфракрасного диода и генерирующий инфракрасные волны, выпрямитель, усилитель и отключающий аппарат, принимающий дистанционно инфракрасные волны от источника инфракрасного излучения и срабатывающий под воздействием этих волн, причем сеть питания через отключающий аппарат подключена к входу двух первичных встречно включенных обмоток трансформатора, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель соединена с входом усилителя, выход которого подключен к источнику инфракрасного излучения.A device for remote disconnection of a damaged section of an electric circuit containing a power supply network, a differential current transformer with two primary and one secondary windings, connected by the output of two primary counter-connected windings with a load, characterized in that it has an infrared source introduced in the form of an infrared diode and generating infrared waves, a rectifier, an amplifier and switching off the device, receiving remotely infrared waves from the source of infrared radiation eniya and triggered under the influence of the waves, wherein the power network via a shut-off device is connected to the input of the counter included two primary transformer windings, the secondary winding of the transformer through a rectifier coupled to the input of an amplifier whose output is connected to the infrared radiation source.

Images