Патрик Вод, Шакира Лимитед
Перевод с английского: Подобреева Е.А.
Источник: Административный район города, дата выпуска-10 июля 2007, зарегистрированный в картотеке-29 июля 2005, автор изобретения - Ward; Patrick (Ballinasloe, IE), уполномоченный - ShaKira Limited (Galway, IE).
http://www.patentgenius.com/patent/7242557.html
Описание: Это изобретение имеет отношение к устройству защитного отключения (УЗО) со средствами для обнаружения дефекта двойной заземленной нейтрали.
Рис. 1 представляет электрическую установку, которую защищает УЗО (также известен как Автоматический Выключатель с Реле Утечки на Землю, АВРУЗ). Схема рис. 1 представляет типичную одиночную установку фазы TN, охватывающую действующий L и нейтральный N проводники, снабжающие нагрузку LD, например местный бытовой прибор. Преобразователь TR преобразовывает высокое напряжение переменного тока (A.C.) от системы (не показывается) распространения электричества к нормальному низкому напряжению магистрали, например, 230 В или 110 В. Гибко нейтральный соединяется непосредственно с землей, а твердый заземляющий проводник E распространяется повсюду в установке. Установку защищает УЗО, как показано.
 |
| Рисунок 1 – Электрическая установка, которую защищает УЗО |
| Рисунок 2 – Блокирование УЗО N и E |
При нормальных условиях, ток IL протекает от подачи в действующем проводнике L к нагрузке и возвращается к подаче тока как I.зам.N в нейтральном проводнике N. УЗО включает текущий преобразователь CT1, через который действующий и нейтральный проводники передают свой путь взад и вперед нагрузке LD, и составляют первоначальные обмотки CT1. CT1 имеет вторичную обмотку W1, чье выходное устройство соединяется с остаточным текущим приводом ОТП, обычно охватывая интегральные схемы WA030 или WA050. Нормально, в отсутствии остаточного тока, токи I.зам.L и I.зам.N в проводниках L и N являются такой же величиной, но протекают противоположно направлениям, и в результате векторная сумма этих токов нулевая в CT1 и никакой ток - не индуктируется во вторичной обмотке W1.
Однако, если человек касается живой части, как указано в правой части Рис. 1, то ток I.зам.R протечет через тело человека, чтобы заземлить и вернуться к подаче через путь заземляющего возврата. Ток I.зам.L теперь будет большим, чем I.зам.N и CT1 будет производить равнодействующую силу выходного устройства от W1 в ответ на этот дифференциальный или остаточный ток. Это выходное устройство будет обнаружено остаточным текущий приводом ОТП, и если оно выше предопределенного порогового уровня, будет заставлять привод открыть контакты S1 и S2 и отсоединять поставку от нагрузки и, таким образом, обеспечивать защиту. Этот вид УЗО очень известен и никакие дальнейшие детали не необходимы.
Ключевой фактор в способности УЗО состоит в том, чтобы обнаружить остаточный ток и обеспечивать защиту - связь гибкого нейтрального проводника, чтобы заземлять в источнике установки. Однако, заземленная нейтральная аранжировка может также быть фактором в УЗО, которому препятствуют выполнять это жизненно важное задание. Рис. 2 показывает, как вторая связь между N и E может блокировать УЗО.
В схеме Рис. 2, проводник нейтральной части нагрузки N был небрежно соединен с землей. Такое условие, часто называемое дефектом двойной заземленной нейтрали, и обозначается NF на рисунках. Такой дефект мог происходить благодаря поломке изоляции или ложном срабатывании нагрузки. При этом условии, ток I.зам.R, протекающий через тело, будет представлять соединение на части нагрузки заземления нейтрали. Ток I.зам.R будет теперь разрушаться в двух компонентах, I.зам.R1 и I.зам.R2, с I.зам.R1, возвращающийся к поставке через нейтральный проводник N, как показано. Поэтому, CT1 будет теперь представлять остаточный ток величины I.зам.R2 вместо полного тока тела I.зам.R. Если ток I.зам.R2 ниже порога приведения в действие RCA, УЗО не пойдет легко и ток дефекта позволяет протекать через тело бесперебойно.
Разделение тока I.зам.R определят относительные полные сопротивления, возвращают пути заземления и нейтрали. В установке TN, редко встречающейся для заземляющего проводника, быть более маленькой перекрестной секционной областью, чем тот нейтральный проводник, когда полное сопротивление заземляющего возврата будет большим, чем у нейтрального, возможно в отдельных случаях больший, с результатом, что относительно маленькая доля тока заземляющего дефекта будет представлять как остаточный ток УЗО при условии дефекта двойной заземленной нейтрали.
Однако, на установке TT, эту проблему составлял факт, что такие установки, в общем, не используют твердого проводника повсюду в путь заземляющего возврата. В таких установках, нейтраль обычно соединена, чтобы заземлить в источнике установки, а последующая связь вынуждена заземлить в нагрузке посредством дополнительного заземления в нагрузке. В таких установках, полное сопротивление пути заземляющего возврата определяет характер земли или почвы в пути заземляющего возврата, длине пути (которая иногда не определена) земляного возврата, и внешних воздействующих факторов, как например мокрая или сухая погода, и т.п. В результате, полное сопротивление пути заземляющего возврата в установках ТТ обычно будет измеряться в Ом, и часто будет порядком десятка Ом. Это может приводить к пути заземляющего возврата, имеющего полное сопротивление во много раз выше, чем тот нейтральный проводник.
В каждом случае, TN и ТТ, двойное заземление нейтральных результатов в снижении в остаточном токе, представляемом CT, с полученным в результате увеличенным риском частицы, функционируя УЗО при условии заземляющего дефекта. Этот риск замечен, как, будучи неприемлемым в некоторых странах с результатом, что они имеют требование, чтобы УЗО, пригодные в таких странах, требуют идти легко автоматически в ответ на двойной заземляющий нейтральный дефект или быть способным продолжать обеспечивать защиту при таком состоянии условии.
Возможность обнаруживать состояние двойной заземленной нейтрали хорошо известна, и в общем требуют использования второго CT в УЗО, как показано на Рис. 3. На Рис. 3 схема двойной заземленной нейтрали обнаружения, заключает в себе второй преобразователь тока CT2, окружающий действующий и нейтральный проводники L, N и обмотка W2, подобная обмотке W1, один конец обмотки W2, соединяемый с положительным выходным устройством полной волны мостового выпрямителя X1 через конденсатор C и другой конец обмотки W2, соединяемый с общим или отрицательным выходным устройством мостового выпрямителя.
 |
| Рисунок 3 – Схема двойной заземленной нейтрали обнаружения |
Мостовой выпрямитель X1 производит полную выпрямленную волну выходного устройства только с положительным импульсом, который действует дважды на переменный ток, снабжающий частоту, например 100 Гц для подачи частоты 50 Гц. Обмотка W2, объединенная с центром CT2, составляет индуктивность и с конденсатором C, эти два реактивных элемента формируют колебательный контур LC. Эта схема, в случае с энергией мостового выпрямителя, и наблюдение объединения C и W2 выявляет ряд резонансных импульсов, которые индуктируются в схеме LC выпрямленного переменного тока, импульс, имеющий частоту большую, чем частота выпрямленного переменного тока и будучи функцией L и C значений колебательного контура. Частота резонансного импульса составляет обычно 1.5 КГц. В случае дефекта двойной заземленной нейтрали NF, замкнутая цепь будет сформирована бегущей от заземленной нейтрали в передаче преобразователя через CT1 и CT2 к нагрузке LD, а оттуда через путь заземляющего возврата обратно к передаче заземленной нейтрали. Она известна как петля N-E или текущий путь. Резонансный импульс в обмотке W2, выступая первоначальной обмоткой, индуктирует ток в петле N-E, выступая вторичной обмоткой, которая в свою очередь индуктирует ток во вторичной обмотке W1 CT1. Ток, вызванный в обмотке W1, которая находится в частоте резонансного импульса, обнаруживается RCA, который в свою очередь активизирует контактное начальное устройство, чтобы вызвать контакты S1 и контактирует с S1 и S2, чтобы открыться автоматически в ответ на дефект NF.
Недостаток такой схемы УЗО в том, что пользователь не имеет никакой возможности узнать, легко ли действует УЗО в ответ на ток заземляющего дефекта или в ответ на условие двойной заземленной нейтрали. Возможность различать между двумя условиями дефекта может быть очень полезно в достижении быстрого обнаружения и исправлении дефекта. Объект этого изобретения, чтобы обеспечить УЗО с усовершенствованной двойной заземленной нейтралью обнаружения коротких замыканий, применяется в частности (но не обязательно), для обеспечения указания при простом прохождении, главным образом, в ответ на дефект двойной заземленной нейтрали.
В зависимости от данного изобретения в том случае, если устройство защитного отключения (УЗО), в том числе средства для считывания дифференциального текущего потока в магистрали переменного тока питающей сети, снабжают действующие и нейтральные проводники и для отключения передачи из нагрузки, когда дифференциальный ток превышает заранее установленный уровень, добавочное устройство, в том числе схему для обнаружения дефекта двойной заземленной нейтрали, охватывающего средства для порождения тока впадать в замкнутую цепь N-E, сформированную двойной заземленной нейтралью, ток, воспринимаемый как дифференциальный ток считывающими средствами, а средства для обнаружения соотношений между порождением тока соединяют и считывают дифференциальный ток.
В воплощении средства для порождения тока втекать в электрическую цепь N-E охватывает средства для наводки переменного тока, протекающего в электрической цепи, имеющей частоту существенно выше, чем частота поставки, и средства, для обнаружения соответствий, охватывает средства для обнаружения дифференциального тока, имеет ту же частоту, что и вынужденный ток.
Предпочтительно, средства для обнаружения соответствий охватывают фильтр, чтобы исключить сигналы частоты поставки от выходного устройства из считывающих средств и средства, реагирующие как на фильтр выходного устройства, так и переменный ток, индуктирующий средства, чтобы производить сигнал, когда оба соответствующие.
Наиболее предпочтительно устройство включает индикатор, который нападает на обнаружение соответствий как ранее сказано.
Изображение изобретения сейчас будет описано, посредством примера, с ссылкой на сопроводительные рисунки, в которых:
Рисунки 1 и 2, заранее описанные, - схемные диаграммы обычного УЗО соответственно без и с дефектом двойной заземленной нейтрали.
Рис. 3, заранее описанный, - схемная диаграмма вида УЗО, показанного на рисунках 1 и 2, имея, обусловленную двойную заземленную нейтраль обнаружения коротких замыканий (дефектоскопией).
 |
| Рисунок 4 – Схемная диаграмма УЗО, имеющая двойную |
| заземленную нейтраль обнаружения коротких замыканий |
| и индикатор по утверждению воплощения изобретения |
Ссылаясь на Рис. 4, двойная заземленная нейтраль обнаружения коротких замыканий (дефектоскопия) и схема индикатора охватывает генератор окна 10, усилитель 12, фильтр ленточного прохода 14, ворота AND 16, компаратор 18, и светоизлучающий диод, СИД. Резонансный импульс, который появляется в соединение C и W2, питается от генератора окна 10. Этот резонансный импульс непрерывен, но внезапно появляется только после дополнительной половины каждого цикла исправленной магистрали переменного тока. Генератор окна 10 имеет уровень ссылки напряжения, и когда амплитуда резонирующих импульсов экскаваторов, то этот уровень генератора окна обеспечивает выходное устройство, чтобы обеспечить квадратную волну обследуемого окна. Поэтому каждый взрыв резонансного импульса дает начало соответственным сериям обследуемых окон в той же частоте, как, и индивидуально соответствующий резонирующий пульс. Из-за относительно высокой частоты резонансного импульса, например 1.5 КГц, и выбирая соответствующее урегулирование напряжения ссылаются на уровень, каждое окно может иметь очень короткую продолжительность.
Под двойной заземленной нейтралью положения NF, резонансный импульс в цепи LC, сформированной C и W2, индуктирует колебательный импульс той же частоты в цикле N-E, что в свою очередь, индуктируют пульс той же частоты во вторичной обмотке W1 CT1. В дополнение к этому, чтобы питаться от остаточного тока привода RCA в нормальном положении, этот импульс питается от усилителя 12, а затем через фильтр ленточного прохода 14 к одному входу ворот AND 16 (усилитель 12 гарантирует, что импульс должен быть записан с правильным напряжением на входе ворот AND). Группа передачи фильтра ленточного прохода 14 центрируется на частоте резонансного импульса, генерированного в цепи LC, сформированной C и W2, т.е. 1.5 КГц в настоящем воплощении, и гарантирует, что только импульсные сигналы, имеющие существенно ту же частоту, что и резонирующий пульс передается воротам AND 16.
Квадратная волна импульса обследованного окна, производимая генератором окна 10, применяется к другому входу ворот AND 16, таким образом, что, когда импульс от фильтра 14 совпадает с импульсом обследованного окна, ворота выходного устройства AND идут вверх. Каждый выходной импульс, производимый воротами AND 16 нагрузок конденсаторного Cd через путь резистора. После получения определенного ряда импульсов от ворот AND, напряжение на Cd превысит справочное напряжение V.sub.ref на компараторе 18, а выходное устройство из последнего пойдет вверх, освещая LED. В то же время, импульс индуктировал в W1 колебательный импульс W1, индуктируемый в цикле N-E, обнаружил и обработал RCA. Когда определенные ряды этого импульса были обнаружены RCA, оно активизирует контактные начальные средства, чтобы открыть контакты S1 и S2 и так проходит легко УЗО. Требование для большинства импульсов, которые выходное устройство освещает от ворот AND 16 перед LED и для ряда импульсов, которые обнаруживает RCA перед тем, как контакты будут открыты, смягчает против ложного действия благодаря подобно соответствующему напряжению.
Благодаря фильтру ленточного прохода 14, сигналы индуктировали в W1 на частотах несущественно так же, как и резонансный импульс генерировал в цепи LC, сформированной C, а W2 не будет питаться от ворот AND 16, с результатом, что LED не осветит остаточное текущее явление результатом дефекта земли частоты поставки. Поэтому схема обеспечивает средство определения, когда УЗО идет легко благодаря условию двойной заземленной нейтрали.