PL228251B1 - Układ zabezpieczenia róznicowopradowego - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 420600 (⁵¹) Int.CI.

H02H 3/32 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 20.02.2017 (54)

Układ zabezpieczenia różnicowoprądowego

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	POLITECHNIKA OPOLSKA, Opole, PL
16.08.2017 BUP 17/17	(72) Twórca(y) wynalazku:
	JAROSŁAW ZYGARLICKI, Krzyżowice, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.03.2018 WUP 03/18	(74) Pełnomocnik:
	rzecz, pat. Wiesława Surmiak

m

CM oo

CM

CM

Ω.

PL 228 251 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ zabezpieczenia różnicowoprądowego przeznaczony do instalowania w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia, dla ochrony ludzi przed porażeniem prądem elektrycznym oraz jako element ochrony przeciwpożarowej budynków.

Znany jest z publikacji E. Skrzyneckiego „Zabezpieczenia różnicowoprądowe”, http://www.sonel.pl//pl/teoria-pomiarow/zabezpieczenia-roznicowopradowe.html, styczeń 2017, układ zabezpieczenia różnicowoprądowego, w którym wejście fazowe układu zabezpieczenia różnicowoprądowego stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego fazowego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem fazowym wyłącznika różnicowoprądowego. Wejście neutralne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego neutralnego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego. Wejście ochronne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego ochronnego, którego końcówka druga stanowi wyjście ochronne układu. Wyjście fazowe wyłącznika różnicowoprądowego połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego fazowego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście fazowe układu zabezpieczenia różnicowoprądowego. Wyjście neutralne wyłącznika różnicowoprądowego połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego neutralnego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście neutralne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego. Wyjście fazowe układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z wejściem fazowym odbiornika energii elektrycznej. Wyjście neutralne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z wejściem neutralnym odbiornika energii elektrycznej. Wyjście ochronne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z wejściem ochronnym odbiornika energii elektrycznej. Wejście ochronne układu zabezpieczenia różnicowoprądowego połączone jest z uziemieniem.

Znany układ powoduje powstawanie niepożądanych wyłączeń w przypadku zasilania większej liczby obwodów chronionych, na skutek powstawania spadków napięcia w linii neutralnej układu. Zmniejsza się przez to pewność zasilania dla układów z wyłącznikami różnicowoprądowymi, co może przynieść wymierne straty związane z brakiem ciągłości zasilania urządzeń. Znany układ jest wrażliwy na zwarcia linii neutralnej do przewodu ochronnego, lub do uziemienia nawet dla rozłączonych wyłącznikiem nadmiarowym obwodów elektrycznych.

Istota układu zabezpieczenia różnicowoprądowego według wynalazku polega na tym, że końcówka druga przewodu zasilającego fazowego pierwszego połączona jest z wejściem fazowym zasilacza niskiego napięcia, a końcówka druga przewodu zasilającego neutralnego pierwszego połączona jest z początkiem uzwojenia wtórnego transformatora. Koniec uzwojenia wtórnego transformatora połączony jest z wejściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego, z wejściem neutralnym zasilacza niskiego napięcia i z wejściem nieodwracającym wzmacniacza pomiarowego, którego wyjście połączone jest z wejściem filtra górnoprzepustowego. Wyjście filtra górnoprzepustowego połączone jest z wejściem filtra dolnoprzepustowego, którego wyjście połączone jest z wejściem sygnałowym wzmacniacza mocy. Wyjście sygnałowe wzmacniacza mocy połączone jest z początkiem uzwojenia p ierwotnego transformatora, którego koniec uzwojenia pierwotnego połączony jest z poziomem odniesienia zasilacza. Wyjście dodatnie zasilacza połączone jest z wejściem zasilającym dodatnim wzmacniacza mocy. Wyjście ujemne zasilacza połączone jest z wejściem zasilającym ujemnym wzmacniacza mocy. Końcówka druga przewodu zasilającego ochronnego połączona jest z wejściem odwracającym wzmacniacza pomiarowego.

Układ zabezpieczenia różnicowoprądowego według wynalazku umożliwia poza rozłączeniem obwodów monitorowanych sieci elektroenergetycznych, w przypadku przekroczenia dopuszczalnych prądów upływności, kompensację spadków napięć w przewodzie zasilającym neutralnym. Umożliwia, przez to zasilanie większej liczby obwodów bez skutków występowania niepożądanych wyłączeń wyłącznika różnicowoprądowego. Układ według wynalazku jest odporny na zwarcia linii neutralnej, nie tylko do przewodu ochronnego, ale i do uziemienia, a także do obwodów elektrycznych rozłączonych wyłącznikiem nadmiarowym.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, uwidoczniony jest na rysunku przedstawiającym schemat ideowy układu zabezpieczenia różnicowoprądowego.

Wejście We fazowe L układu stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego fazowego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem fazowym wyłącznika różnicowoprądowego Rn oraz z wejściem fazowym zasilacza niskiego napięcia Zs. Wejście We neutralne N układu

PL 228 251 B1 stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego neutralnego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z początkiem uzwojenia wtórnego transformatora Tr. Koniec uzwojenia wtórnego transformatora Tr połączony jest z wejściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego Rn, z wejściem neutralnym zasilacza niskiego napięcia Zs oraz z wejściem nieodwracającym wzmacniacza pomiarowego Wp, którego wyjście połączone jest z wejściem filtra górnoprzepustowego FGP. Wyjście filtra górnoprzepustowego FGP połączone jest z wejściem filtra dolnoprzepustowego FDP, którego wyjście połączone jest z wejściem sygnałowym wzmacniacza mocy Wm. Wyjście sygnałowe wzmacniacza mocy Wm połączone jest z początkiem uzwojenia pierwotnego transformatora Tr, którego koniec uzwojenia pierwotnego połączony jest z wyjściem poziomu odniesienia zasilacza Zs. Wyjście dodatnie zasilacza Zs połączone jest z wejściem zasilającym dodatnim wzmacniacza mocy Wm. Wyjście ujemne zasilacza Zs połączone jest z wejściem zasilającym ujemnym wzmacniacza mocy Wm. Wejście We ochronne PE układu stanowi końcówka pierwsza przewodu zasilającego ochronnego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem odwracającym wzmacniacza pomiarowego Wp oraz z wyjściem Wy ochronnym PE układu. Wyjście fazowe wyłącznika różnicowoprądowego Rn połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego fazowego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście Wy fazowe L układu według wynalazku. Wyjście neutralne wyłącznika różnicowoprądowego Rn połączone jest z końcówką pierwszą przewodu zasilającego neutralnego drugiego, którego końcówka druga stanowi wyjście Wy neutralne N układu według wynalazku. Zmienne napięcie z sieci elektroenergetycznej zasila wejście We fazowe L i wejście We neutralne N. Zmienne napięcie z wejścia We fazowego L przewodem zasilającym fazowym pierwszym zasila: wejście fazowe zasilacza niskonapięciowego Zs i wejście fazowe wyłącznika różnicowoprądowego Rn, a zmienne napięcie z wejścia We neutralnego N przewodem zasilającym neutralnym pierwszym poprzez uzwojenie wtórne transformatora Tr zasila: wejście neutralne zasilacza niskonapięciowego Zs i wejście neutralne wyłącznika różnicowoprądowego Rn. Dodatnie napięcie z wyjścia dodatniego zasilacza Zs zasila wejście zasilające dodatnie wzmacniacza mocy Wm. Ujemne napięcie z wyjścia ujemnego zasilacza Zs zasila wejście zasilające ujemne wzmacniacza mocy Wm .

Napięcie z wejścia neutralnego wyłącznika różnicowoprądowego Rn podawane jest na wejście nieodwracające wzmacniacza pomiarowego Wp. Napięcie odniesienia z wejścia We ochronnego PE podawane jest na wejście odwracające wzmacniacza pomiarowego Wp. Różnica napięć z wejść: odwracającego i nieodwracającego wzmacniacza pomiarowego Wp podawana jest z wyjścia wzmacniacza pomiarowego Wp na wejście filtra górnoprzepustowego FGP, w którym usuwana jest składowa stała napięcia. Napięcie z wyjścia filtra górnoprzepustowego FGP podawane jest na wejście filtra dolnoprzepustowego FDP, w którym ograniczane jest pasmo sygnału przebiegu napięcia w celu uniknięcia wzbudzenia drgań w układzie według wynalazku. Napięcie z wyjścia filtra dolnoprzepustowego FDP podawane jest na wejście sygnałowe wzmacniacza mocy Wm, z którego wyjścia sygnałowego wzmocniony przebieg napięcia podawany jest na uzwojenie pierwotne transformatora Tr wymuszając w nim przepływ zmiennego prądu odprowadzanego do wyjścia poziomu odniesienia zasilacza Zs. Zmienny prąd w uzwojeniu pierwotnym transformatora Tr indukuje zmienne napięcie w uzwojeniu wtórnym transformatora Tr o polaryzacji przeciwnej do polaryzacji spadku napięcia w przewodzie zasilającym neutralnym pierwszym. W ten sposób kompensowane są spadki napięć w przewodzie zasilającym neutralnym pierwszym wywołane przepływem przez ten przewód prądu zasilającego odbiorniki energii elektrycznej podłączone do wyjścia Wy układu według wynalazku.

W fazie pierwszej wyłącznik różnicowoprądowy Rn jest wyłączony. Zasilające napięcie z wejść wyłącznika różnicowoprądowego Rn nie jest podawane na jego wyjścia i wówczas obwody podłączone do wyjść Wy układu według wynalazku nie są zasilane.

W fazie drugiej wyłącznik różnicowoprądowy Rn jest włączony. Zmienny prąd płynie z wejść wyłącznika różnicowoprądowego Rn przez wyłącznik różnicowoprądowy Rn do jego wyjść i dalej przewodami zasilającymi drugimi do wyjść Wy fazowego L oraz neutralnego N układu według wynalazku. Obwody podłączone do wyjść Wy układu według wynalazku są zasilane. Upływ prądu z przewodów fazowych obwodów podłączonych do wyjścia Wy fazowego L układu według wynalazku po przekroczeniu wartości znamionowej wyłącznika różnicowoprądowego Rn powoduje jego wyłączenie i przejście do fazy pierwszej działania układu. Połączenie wyjścia Wy neutralnego N z ziemią lub przewodem ochronnym nie powoduje przepływu prądu wyrównawczego w wyniku kompensacji spadków napięć w przewodach neutralnych, dlatego w takim przypadku nie wystąpi niepożądane zadziałanie wyłącznika różnicowoprądowego.

PL 228 251 B1

Claims (1)

1. Układ zabezpieczenia różnicowoprądowego, którego wejściem fazowym jest końcówka pierwsza przewodu zasilającego fazowego pierwszego, którego końcówka druga połączona jest z wejściem fazowym wyłącznika różnicowoprądowego, a wejściem neutralnym jest końcówka pierwsza przewodu zasilającego neutralnego pierwszego, zaś wejściem ochronnym jest końcówka pierwsza przewodu zasilającego ochronnego, którego końcówka druga połączona jest z wyjściem ochronnym układu, przy czym wyjściem fazowym jest końcówka druga przewo du zasilającego fazowego drugiego, którego końcówka pierwsza połączona jest z wyjściem fazowym wyłącznika różnicowoprądowego, a wyjściem neutralnym jest końcówka druga przewodu zasilającego neutralnego drugiego, którego końcówka pierwsza połączona jest z wyjściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego, znamienny tym, że końcówka druga przewodu zasilającego fazowego pierwszego połączona jest z wejściem fazowym zasilacza niskiego napięcia (Zs), końcówka druga przewodu zasilającego neutralnego pierwszego połączona jest z początkiem uzwojenia wtórnego transformatora (Tr), a koniec uzwojenia wtórnego transformatora (Tr) połączony jest z wejściem neutralnym wyłącznika różnicowoprądowego (Rn), z wejściem neutralnym zasilacza niskiego napięcia (Zs) i z wejściem nieodwracającym wzmacniacza pomiarowego (Wp), którego wyjście połączone jest z wejściem filtra górnoprzepustowego (FGP), przy czym wyjście filtra górnoprzepustowego (FGP) połączone jest z wejściem filtra dolnoprzepustowego (FDP), którego wyjście połączone jest z wejściem sygnałowym wzmacniacza mocy (Wm), a wyjście sygnałowe wzmacniacza mocy (Wm) połączone jest z początkiem uzwojenia pierwotnego transformatora (Tr), którego koniec uzwojenia pierwotnego połączony jest z poziomem odniesienia zasilacza (Zs), zaś wyjście dodatnie zasilacza (Zs) połączone jest z wejściem zasilającym dodatnim wzmacniacza mocy (Wm), wyjście ujemne zasilacza (Zs) połączone jest z wejściem zasilającym ujemnym wzmacniacza mocy (Wm) i końcówka druga przewodu zasilającego ochronnego połączona jest z wejściem odwracającym wzmacniacza pomiarowego (Wp).