устройство для защитного отключения в электрической сети переменного тока с заземленной нейтралью

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения в электрической сети переменного тока с заземленной нейтралью, содержащее датчик тока утечки, подключенный к входу усилителя с положительной обратной связью, и исполнительный орган в виде реле, отличающееся тем, что к выходу усилителя подсоединена дополнительная цепь положительной обратной связи, состоящая из последовательно соединенных конденсатора, порогового элемента, инвертирующего преобразователя пульсирующего (переменного) напряжения в постоянное и второго порогового элемента (например, диода).

Описание изобретения к патенту

Заявляемое устройство относится к электротехнике, в частности к автоматическим устройствам защиты. Прямое назначение заявляемого устройства - обеспечение защиты людей от электропоражений при эксплуатации погружных электронасосов и защита самого насоса от перегорания при работе в не погруженном в воду состоянии.

Известны различные устройства защитного отключения (УЗО), выделяющие ток утечки в землю, сравнивающие его с заданным значением (уставкой) и формирующие отключающий сигнал при превышении тока утечки над уставкой. Примером выполнения таких УЗО являются устройства по [1, 2, 3]

Известно устройство [4] которое обеспечивает защиту человека от электропоражения и дополнительно защиту погружного электронасоса. Это устройство выбрано нами за прототип.

Недостаток прототипа заключается в том, что его реализация требует усложнения схемы, связанного с введением дополнительного порогового элемента и логического элемента "Исключающее ИЛИ".

Цель изобретения состоит в создании устройства комбинированной защиты, повышающей электробезопасность людей при эксплуатации погружного электронасоса, повышении надежности за счет упрощения устройства, уменьшении стоимости и массогабаритных показателей.

Поставленная цель в отличие от прототипа достигается тем, что к выходу усилителя присоединяется дополнительная цепь положительной обратной связи, состоящая из последовательно соединенных конденсатора, порогового элемента, инвертирующего преобразователя пульсирующего (переменного) напряжения в постоянное и второго порогового элемента (диода).

На чертеже приведена функциональная блок-схема заявляемого устройства.

Устройство содержит датчик тока утечки 1, усилитель 2, транзисторный ключ 3, выходное реле 4 с двумя контактами, цепь положительной обратной связи 5, дополнительную цепь положительной обратной связи 6, в которую входят конденсатор 7, пороговый элемент 8, инвертирующий преобразователь пульсирующего (переменного) напряжения в постоянное 9, второй пороговый элемент 10, а также защищаемый насос 11, рабочие катушки насоса 12, токоограничивающий резистор 13 и изолированный от корпуса насоса электрод 14.

Устройство по п.1 формулы также, как и прототип представляет собой двухпороговое сравнивающее устройств с нижним порогом около 0,6 мА и верхним порогом около 6 мА. Но в отличие от прототипа оба порога формируются на одном усилителе, в то время как у прототипа эта цель достигается применением усилителя, двух пороговых элементов и элемента "Исключающее ИЛИ".

Заявляемое устройство работает следующим образом. Если электрод 14 на корпусе насоса 11 не касается воды и, следовательно, ток утечки (т.е. ток с фазы через резистор 13, электрод 14, толщу воды в землю) равен нулю, то сигнал на выходе датчика 1 и соответственно на выходе усилителя 2 будет равен нулю. Будет равен нулю и сигнал на выходе элемента 8 и на входе инвертирующего преобразователя 9, но на выходе преобразователя 9 будет сигнал "1". Этот сигнал "1" подается на вход усилителя 2 и приводит к его переходу в состояние "сработано", так как имеет место положительная обратная связь.

Если же насос погружен в воду и через электрод протекает в воду ток более 0,6 мА, то на выходе датчика 1 и усилителя 2 будет значение сигнала, превышающее пороговое значение элемента 8 и на выходе элемента 8 будет сигнал "1". В этом случае инвертирующий преобразователь 9 будет иметь на выходе сигнал "0", в результате чего усилитель не перекинется в состояние "сработано" и будет продолжать работать на линейной части характеристики.

Если ток утечки превысит 6 мА, то уровень сигнала на выходе усилителя 2 достигнет значения, при котором начинает работать положительная обратная связь 5, переводящая усилитель скачком в положение "сработано". Таким образом, в заявляемом устройстве за счет применения дополнительной положительной обратной связи в сочетании с основной положительной обратной связью, как у аналогов [1.3] достигается такой же эффект, как у прототипа, содержащего усилитель, два пороговых элемента и элемент "Исключающее ИЛИ". В результате этого заявляемое УЗО будет в состоянии "работа" в случае, когда ток утечки будет в пределах от 0,6 до 6 мА. Если ток утечки выйдет за эти пределы, то УЗО сработает и отключит электронасос.

Технико-экономическая эффективность по сравнению с прототипом выражается в повышении надежности за счет уменьшения количества радиоэлектронных элементов, а также снижении стоимостных и массогабаритных показателей.

Результаты испытаний опытных образцов УЗО, изготовленных по заявляемым признакам, прошли испытания и показали хороший результат.