автомат защиты

Формула изобретения

Автомат защиты сети от токов перегрузки и короткого замыкания и от поражения человека электрическим током, состоящий из дифференциального трансформатора тока, первичные обмотки которого образуют фазный и нейтральный провода, коммутирующего элемента, устройства управления коммутирующим элементом, питаемого от сети и подключенного к вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока, отличающийся тем, что последовательно с дифференциальным трансформатором тока включен аппарат защиты сети от токов перегрузки и короткого замыкания, а коммутирующий элемент включен с возможностью замыкания между собой зажимов токоприемника при превышении током утечки своего допустимого значения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электроустановок от повреждения и защиты человека от поражения электрическим током.

Известны аппараты защиты сети от токов перегрузки и короткого замыкания, например плавкие предохранители или тепловые аппараты защиты, основанные на тепловой деформации биметаллической пластины, описанные, например, в книге В. Т. Морозовского, И.М. Синдеева, К.Д. Рунова "Системы электроснабжения летательных аппаратов".- М.: Машиностроение, 1973. Они защищают сеть от превышения током в приемнике допустимого значения, но не способны защитить человека от поражения электрическим током, так как они не реагируют на токи утечки, возникающие при касании человеком токонесущих проводов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выключатель, реагирующий на ток утечки (Патент 2502412, Франция, МКИ H 02 H 3/33. Выключатель, реагирующий на ток утечки/ Lewiner Jacques, Hennion Claude, Perino Didier; Заявлено 18.03.81; Опубл. 4.09.82. Изобретения за рубежом, 1983, вып. 125, стр. 3). Выключатель состоит из дифференциального трансформатора тока в виде тороидального сердечника, через который проходит фазный и нейтральный провода электрической сети, образуя его первичные обмотки, а вторичная обмотка дифференциального трансформатора подключена к входу питаемой от сети электронной схемы управления реле, контакты которого включены между сетью и токоприемником. При повреждении изоляции обмотки или при прикосновении человека к токонесущим проводам возникает разность мгновенных значений токов в фазном и нейтральном проводах и при достижении сигналом вторичной обмотки трансформатора тока порогового значения, схема управления реле размыкает его контакты, отключая токоприемник от сети.

Недостатком этого выключателя является отсутствие в нем функции защиты электроустановок от токов перегрузки и короткого замыкания, поэтому для одновременной защиты электрической сети от повреждения и защиты человека от поражения электрическим током необходимо оснащение сети как аппаратом защиты, реагирующим на токи перегрузки и короткого замыкания, так и устройством защиты, реагирующим на ток утечки.

Изобретение решает задачу расширения функциональных возможностей существующих устройств защиты сетей от токов утечки, обеспечивая одновременно защиту сетей от перегрузки и короткого замыкания.

Поставленная задача достигается тем, что в автомате защиты, состоящем из дифференциального трансформатора тока, первичные обмотки которого образуют фазный и нейтральный провода, коммутирующего элемента, устройства управления коммутирующим элементом, питаемого от сети и подключенного ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока, последовательно с дифференциальным трансформатором тока включен аппарат защиты сети от токов перегрузки и короткого замыкания, а коммутирующий элемент включен с возможностью замыкания между собой зажимов токоприемника при превышении током утечки своего допустимого значения.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где представлен один из вариантов реализации заявляемого изобретения. Здесь: 1 - дифференциальный трансформатор тока; 2 - аппарат защиты сети от токов перегрузки и короткого замыкания; 3 - коммутирующий элемент; 4 - устройство управления коммутирующим элементом; 5 - токоприемник.

Фазный и нейтральный провода электрической сети пропущены сквозь тороидальный сердечник дифференциального трансформатора тока 1 и присоединены к зажимам токоприемника 5. Фазный провод имеет рассечку, в которую включен аппарат защиты сети от токов перегрузки и короткого замыкания 2, например, тепловой аппарат защиты. К зажимам токоприемника 5 подсоединена силовая цепь коммутирующего элемента 3, например анод и катод симистора, а управляющая цепь коммутирующего элемента 3, в частности управляющий электрод симистора, подсоединена к выходу питаемого от сети управляющего устройства 4, например, электронному усилителю, вход которого соединен со вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока 1.

Принцип действия автомата защиты заключается в следующем. Мгновенные значения токов в фазном и нулевом проводе при включении и нормальной работе токоприемника 5 остаются равными друг другу и противоположными по направлению, поэтому напряжение на вторичной обмотке дифференциального трансформатора тока 1 близко к нулю и устройство 4, управляющее коммутирующим элементом 3, сохраняет его разомкнутое состояние.

При превышении током допустимого значения или коротком замыкании в токоприемнике 5 аппарат защиты сети 2 срабатывает и разрывает цепь между источником и токоприемником 5. При этом мгновенные значения токов в проводах также остаются равными и противоположными по знаку и устройство 4 сохранит разомкнутое состояние коммутирующего элемента 3.

При возникновении тока утечки нарушается баланс мгновенных значений токов в фазном и нейтральном проводах, что приводит к появлению сигнала на вторичной обмотке трансформатора тока 1. При достижении этим сигналом выбранного заранее допустимого значения устройство 4, управляющее коммутирующим элементом 3, замкнет его, искусственно создав режим короткого замыкания сети. Возросшее значение потребляемого от источника тока вызовет срабатывание аппарата защиты 2.

Отличия предлагаемого технического решения от прототипа заключаются в следующих признаках:

1) коммутирующий элемент при достижении током утечки своего допустимого значения не размыкает цепь между сетью и токоприемником, а замыкая между собой зажимы токоприемника, искусственно создает условия срабатывания включенного последовательно с дифференциальным трансформатором тока аппарата защиты от токов перегрузки и короткого замыкания, который и размыкает цепь, защищая человека от поражения электрическим током;

2) другие элементы предлагаемого устройства не препятствуют работе аппарата защиты в соответствии с его назначением, благодаря чему автомат защиты приобретает свойство защиты сети от токов перегрузки и короткого замыкания.