Устройство защитного отключения
Полезная модель относится к устройствам защитного отключения, в частности, к автоматическим выключателям, управляемым дифференциальным током бытового назначения. Устройство защитного отключения, содержащее дифференциальный трансформатор тока, содержащий первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключены исполнительный элемент, связанный с контактной группой, и блок сравнения. К управляющему выходу блока сравнения подключен управляющий вход индикатора состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно. При этом, в устройство защитного отключения может быть введен дополнительный дифференциальный трансформатор тока, содержащий первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключен блок сравнения или может быть введена дополнительная вторичная обмотка дифференциальный трансформатор тока для подключения к ней блока сравнения. Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении надежности и безопасности устройства защитного отключения. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.
Полезная модель относится к устройствам защитного отключения, в частности, к автоматическим выключателям, управляемым дифференциальным током бытового назначения, предназначенным для защиты людей от поражения электрическим током в случае однофазного прикосновения к токоведущим частям электрооборудования, подключенного к сети питания с глухозаземленной нейтралью, или оказавшимся под напряжением нетоковедущим частям в результате повреждения изоляции токоведущих частей.
Известно устройство для защитного отключения в электрической сети переменного тока с заземленной нетралью (RU 2124794 C1, Н02Н 3/16, 10.01.1999), содержащее выключатель автоматический с катушкой независимого расцепителя, дифференциальный трансформатор тока с первичными обмотками по числу питающих проводов электрической сети и одной вторичной обмоткой и пороговый элемент с выходным ключом и узлом питания, выводы питания которого подключены к одному из фазных проводов и к нулевому проводу сети соответственно, при этом выводы вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока соединены с входом порогового элемента, двуханодным стабилитроном и резистором, при этом в дифференциальный трансформатор тока введена дополнительная обмотка, один вывод которой соединен с заземлением, а другой вывод соединен через последовательно включенные двуханодный стабилитрон и резистор с нулевым проводом сети и через последовательно соединенные выходной ключ, катушку независимого расцепителя и выпрямитель с фазным проводом сети.
Недостатками известного устройства для защитного отключения в электрической сети переменного тока с заземленной нетралью является, то, что пороговый элемент устройства для защитного отключения работает от узла питания, т.е. его работа зависит от наличия внешнего питания. Таким образом, при скачках напряжения либо возникновении помех в сети, есть вероятность отказа работы всего устройства защитного отключения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство защитного отключения раскрытое в патенте на полезную модель RU 31688 U1, Н01H 71/00, 20.08.2003. Устройство защитного отключения содержит датчик дифференциального тока, устройство сравнения и исполнительный элемент, в цепь управления которого включен ключ, вход которого подключен к выходу упомянутого устройства сравнения, а также содержащее конденсатор, подключенный через выпрямитель к сети, и индикатор состояния устройства защитного отключения, подключенный к конденсатору через ключ.
Недостатком указанного устройства защитного отключения также является его зависимость от внешнего питания и индикатор состояния устройства защитного отключения, который дает только проблеск или короткий звуковой сигнал только при отключении устройства защитного отключения, что является недостаточным для своевременного оповещения об отключении устройства защитного отключения.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении надежности и безопасности устройства защитного отключения, за счет использования электромеханического исполнительного элемента и оповещения возможного отключения, а также за счет разделения в устройстве защитного отключения цепей отключения и оповещения.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве защитного отключения, которое содержит дифференциальный трансформатор тока, блок сравнения, исполнительный элемент и индикатор состояния устройства защитного отключения, согласно полезной модели дифференциальный трансформатор тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключены исполнительный элемент, связанный с контактной группой, и блок сравнения, при этом к управляющему выходу блока сравнения подключен управляющий вход индикатора состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
Также, указанный технический результат достигается тем, что в устройстве защитного отключения, которое содержит дифференциальный трансформатор тока, блок сравнения, исполнительный элемент и индикатор состояния устройства защитного отключения, согласно полезной модели дифференциальный трансформатор тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключен исполнительный элемент, связанный с контактной группой, при этом в устройство защитного отключения введен дополнительный дифференциальный трансформатор тока, содержащий первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключен блок сравнения, при этом к управляющему выходу блока сравнения подключен управляющий вход индикатора состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
Также, указанный технический результат достигается тем, что в устройстве защитного отключения, которое содержит дифференциальный трансформатор тока, блок сравнения, исполнительный элемент и индикатор состояния устройства защитного отключения, согласно полезной модели дифференциальный трансформатор тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и вторичную обмотку, к которой подключен исполнительный элемент, связанный с контактной группой, и дополнительную вторичную обмотку, к которой подключен блок сравнения, при этом к управляющему выходу блока сравнения подключен управляющий вход индикатора состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
Устройство защитного отключения выполняет функцию защиты человека от поражения электрическим током при случайном прикосновение к токоведущим частям электрооборудования и функцию предупреждения о дефекте изоляции в сети.
На чертеже 1 представлен первый вариант функциональной схемы осуществления устройства защитного отключения.
На чертеже 2 представлен второй вариант функциональной схемы осуществления устройства защитного отключения.
На чертеже 3 представлен третий вариант функциональной схемы осуществления устройства защитного отключения.
На чертеже 4 представлен исполнительный элемент устройства защитного отключения.
В первом варианте осуществления полезной модели, устройство защитного отключения, содержит дифференциальный трансформатор 1 тока, блок сравнения 2, исполнительный элемент 3 и индикатор 4 состояния устройства защитного отключения, дифференциальный трансформатор 1 тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку 5, к которой подключены исполнительный элемент 3, связанный с контактной группой 6 и блок сравнения 2, при этом к управляющему выходу блока сравнения 2 подключен управляющий вход индикатора 4 состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения 2, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
Во втором варианте осуществления полезной модели блок сравнения 2, к управляющему выходу которого подключен управляющий вход индикатора 4 состояния устройства защитного отключения, подключен к вторичной обмотке 8 дополнительного дифференциального трансформатора 7 тока, который содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и введен в устройство защитного отключения согласно второму варианту осуществления полезной модели, при этом вводы питания блока сравнения 2, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
В третьем варианте осуществления полезной модели, в устройстве защитного отключения дифференциальный трансформатор 1 тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети, вторичную обмотку 5, к которой подключен исполнительный элемент 3, связанный с контактной группой 6, и дополнительную вторичную обмотку 9, к которой подключен блок сравнения 2, при этом, к управляющему выходу блока сравнения 2 подключен управляющий вход индикатора 4 состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения 2, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
Устройство работает следующим образом.
В электрической сети с заземленной нейтралью при построении аппаратуры защиты от поражения током используют принцип выделения дифференциального тока (утечки) на землю. Этот ток 1д представляет собой разность между током I], входящим в нагрузку из сети и током 12, выходящим из нагрузки в сеть. Разностный ток образуется в случае прикосновения человека к токоведущей части или в случае повреждения изоляции, пробоя изоляции на землю. В качестве датчика, выделяющего указанную разность токов, используют дифференциальный трансформатор 1 тока, первичной обмоткой в котором служат сложенные вместе и пропущенные через отверстие в кольцевом магнитном сердечнике питающие провода электрической сети (фазный или фазные) и нулевой провод, идущие в сторону нагрузки, а вторичная обмотка 5 намотана поверх магнитного сердечника. Вторичная обмотка 5 выполнена из проволоки. В третьем варианте осуществления полезной модели дополнительная вторичная обмотка 9 также выполнена из проволоки и навита на магнитный сердечник.
Дополнительный дифференциальный трансформатор 7 тока и вторичная обмотка 8 выполнены идентично дифференциальному трансформатору 1 тока и вторичной обмотке 5.
В нормальном режиме работы нагрузки магнитные потоки, образуемые фазным и нулевым проводниками в магнитном сердечнике дифференциального трансформатора 1 тока, компенсируются и результирующий поток близок к нулю. Во вторичной обмотке 5 и (или) дополнительной вторичной обмотке 9 напряжение равно нулю. Исполнительный элемент 3, подключен к вторичной обмотке 5 и связан с контактной группой 6.
Во всех вариантах осуществления полезной модели исполнительный элемент 3 действует следующим образом. Когда нет утечки и соответственно когда нет дифференциального тока, подвижный рычаг 10 исполнительного элемента 3 притянут постоянным магнитом 11 к указанному магниту 11. Если в электросети или в электрической цепи электрооборудования возникает дифференциальный ток, то по вторичной обмотке 5 дифференциального трансформатора и соответственно по катушке 12 исполнительного элемента 3 течет ток. Катушка 12 исполнительного элемента 3 установлена таким образом, что магнитный поток, образуемый ею, противонаправлен магнитному потоку постоянного магнита 11. Таким образом, магнитный поток постоянного магнита 11 ослабляется магнитным потоком катушки 12, подключенной ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора 1 тока, и подвижный рычаг 10 под действием пружины 13 срабатывает, и, толкая соединитель 14, размыкает контакты контактной группы 6.
При возникновении дифференциального тока в сети, во всех вариантах осуществления полезной модели, блок сравнения 2, вводы питания которого, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно, фиксирует дифференциальный ток. При фиксации в сети порогового значения дифференциального тока, установленного нормативными документами (Правила устройства электроустановок), блок сравнения 2 передает через управляющий выход сигнал о его наличие на управляющий вход индикатора 4 состояния устройства защитного отключения. Индикатор 4 состояния устройства защитного отключения меняет цвет сигнала. Например, зеленый используется для сигнализации о нормальном режиме работы, красный - для сигнализации о достижении порогового значения дифференциального тока.
Индикатор 4 состояния устройства защитного отключения, представляет собой многоцветный светодиод. Кроме того, предусмотрена возможность подключения внешнего индикатора состояния устройства защитного отключения, через контактную группу, дополнительно выведенную из блока сравнения 2.
Индикация продолжается до устранения дефекта изоляции сети.
Таким образом, повышение надежности устройства защитного отключения, в первом варианте осуществления полезной модели, достигается за счет, того, что работа исполнительного элемента не зависит от наличия внешнего питания. Повышения безопасности устройства защитного отключения, достигается за счет того, что в устройство введены блок сравнения 2, фиксирующий пороговое значение дифференциального тока и индикатор 4 состояния устройства защитного отключения, который оповещает пользователя о пороговом значение дифференциального тока.
Во втором варианте осуществления полезной модели, повышение надежности устройства защитного отключения достигается за счет гальванического разделения исполнительного элемента и блока сравнения с подключенным к нему индикатором состояния устройства защитного отключения, что исключает воздействие помех от цепи индикации на цепь отключения.
В третьем варианте осуществления полезной модели, повышение безопасности устройства защитного отключения, достигается за счет расширения диапазона измерения дифференциального тока, за счет возможности увеличения количества витков вторичной обмотки измерительной цепи, что дает повышение полезного сигнала о наличие дифференциального тока.
1. Устройство защитного отключения, содержащее дифференциальный трансформатор тока, блок сравнения, исполнительный элемент и индикатор состояния устройства защитного отключения, отличающееся тем, что дифференциальный трансформатор тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключены исполнительный элемент, связанный с контактной группой, и блок сравнения, при этом к управляющему выходу блока сравнения подключен управляющий вход индикатора состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
2. Устройство защитного отключения, содержащее дифференциальный трансформатор тока, блок сравнения, исполнительный элемент и индикатор состояния устройства защитного отключения, отличающееся тем, что дифференциальный трансформатор тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключен исполнительный элемент, связанный с контактной группой, при этом в устройство защитного отключения введен дополнительный дифференциальный трансформатор тока, содержащий первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и одну вторичную обмотку, к которой подключен блок сравнения, при этом к управляющему выходу блока сравнения подключен управляющий вход индикатора состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения, подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
3. Устройство защитного отключения, содержащее дифференциальный трансформатор тока, блок сравнения, исполнительный элемент и индикатор состояния устройства защитного отключения, отличающееся тем, что дифференциальный трансформатор тока содержит первичные обмотки по числу питающих проводов электрической сети и вторичную обмотку, к которой подключен исполнительный элемент, связанный с контактной группой, и дополнительную вторичную обмотку, к которой подключен блок сравнения, при этом к управляющему выходу блока сравнения подключен управляющий вход индикатора состояния устройства защитного отключения, а вводы питания блока сравнения подключены к выводам одного из фазных проводов и нулевого провода сети соответственно.
