устройство для защиты сети переменного тока от тока утечки на сеть постоянного тока алюминиевого электролизера

Формула изобретения

1. Устройство для защиты сети переменного тока от тока утечки на сеть постоянного тока алюминиевого электролизера, содержащее исполнительный орган, делительные элементы, подключенные в сеть в виде звезды и связанные общей точкой с резистором, параллельно которому подключен орган сравнения, отличающееся тем, что оно снабжено двухполюсным ключом, один полюс которого соединен с фазой сети переменного тока, последовательно которому включены фильтр нижних частот и пороговый элемент с двумя разнополярными порогами срабатывания, а второй полюс ключа соединен с анодной шиной, на входе исполнительного органа установлен элемент совпадения, одним входом подсоединенный к выходу порогового элемента, другим - к выходу временной задержки, вход которой подключен к выходу органа сравнения, соединенного с управляющим входом двухполюсного ключа, а общая точка звезды соединена через резистор с анодной шиной электролизера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве делительных элементов использованы конденсаторы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в системах, содержащих незаземленные питающие сети переменного тока, например, для защиты схем управления электроприводами электролизеров.

Известно устройство для защиты источника питания гальванической ванны от попадания сетевого напряжения на его выводы, содержащее блок защиты, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности, а выход - к коммутирующему аппарату, и блок заземления, выполненный на последовательно соединенных резисторе и диоде и подключенный к одному из выходных выводов источника питания (А.С. N 1096723, МПК³ H 02 H 3/16, опубл. 07.06.84 г., БИ N 21).

Однако устройство применяется только для защиты источников питания гальванических ванн на силу тока до нескольких сот ампер и, кроме того, содержит блок, гальванически связанный с землей, что не допускается в электролизном производстве.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство, содержащее делительные резисторы, подключенные по схеме звезда к шинам каждой фазы сети постоянного и переменного тока соответственно, а нулевая точка звезды связана с заземляющим резистором, параллельно которому подключены дешифратор и орган сравнения, к выходам которых подключен исполнительный орган (А. С. N 902134, М. Кл³. H 02 H 3/16, опубл. 30.01.82 г, БИ N 4).

Известное устройство не обеспечивает защиту от утечек тока между фазами сети переменного тока и шинами постоянного тока и, кроме того, предназначено для отключения всей сети в случае превышения тока утечки допустимого значения.

Технический результат достигается тем, что известное устройство, содержащее исполнительный орган, делительные элементы, подключенные в сеть в виде звезды и связанные общей точкой с резистором, параллельно которому подключен орган сравнения, согласно изобретению снабжено двухполюсным ключом, один полюс которого соединен с фазой сети переменного тока, последовательно которому включены фильтр нижних частот и пороговый элемент с двумя разнополярными порогами срабатывания, а второй полюс ключа соединен с анодной шиной, на входе исполнительного органа установлен элемент совпадения, одним входом подсоединенный к выходу порогового элемента, другим - к выходу временной задержки, вход которой подключен к выходу органа сравнения, соединенного с управляющим входом двухполюсного ключа, а общая точка звезды соединена через резистор с анодной шиной электролизера.

В качестве делительных элементов использованы конденсаторы.

На чертеже изображена функциональная сема устройства для защиты сети переменного тока от тока утечки на сеть постоянного тока алюминиевого электролизера, где 1 - сеть переменного тока, 2 - делительные элементы, 3 - резистор, 4 - анодная шина, 5 - электролизер, 6 - орган сравнения, 7 - двухполюсный ключ, 8 - фильтр нижних частот, 9 - пороговый элемент, 10 - временная задержка, 11 - элемент совпадения, 12 - исполнительный орган.

Устройство содержит исполнительный орган 12, делительные элементы 2, подключенные в сеть 1 в виде звезды, нулевой точкой связанные с резистором 3, параллельно которому подключен орган сравнения 6. Общая точка через резистор 3 связана с анодной шиной 4 электролизера 5. В устройство введен двухполюсный ключ 7, один полюс которого соединен с фазой сети, а второй - с анодной шиной 4. Последовательно ключу 7 включены фильтр нижних частот 8 (ФНЧ) и пороговый элемент 9 с двумя разнополярными порогами срабатывания. На входе исполнительного органа 12 установлен элемент совпадения 11, один вход его подключен к выходу порогового элемента 9, а другой - к выходу временной задержки 10. Выход органа сравнения 6 подключен к входу временной задержки 10 и управляющему входу двухполюсного ключа 7.

В качестве делительных элементов 2 использованы конденсаторы.

Величины делительных элементов 2 и резистора 3 выбираются из расчета допустимого уровня сигнала на входе органа сравнения 6 при коротком замыкании одной из фаз сети 1 на анодную шину 4 электролизера 5.

Устройство защиты работает следующим образом. При снижении сопротивления изоляции сети 1 относительно анодной шины 4 падение напряжения на резисторе 3 увеличивается и, при достижении им величины порога срабатывания органа сравнения 6, на выходе последнего формируется сигнал высокого уровня. С выхода органа сравнения 6 сигнал высокого уровня поступает на вход временной задержки 10 и на управляющий вход ключа 7, который соединяет фазу сети переменного тока 1 и анодную шину с входом ФНЧ 8. С помощью ФНЧ 8 выделяется постоянная составляющая напряжения, величина которой близка к нулю при утечке тока на шину 4 электролизера 5 и превышает пороговое значение элемента 9 при ее замыкании на ошиновку предыдущего или последующего электролизеров. Выходной сигнал с порогового элемента 9 подается на вход элемента совпадения 11.

После временной задержки 10, длительность которой превышает значение постоянной времени ФНЧ 8, сигнал поступает на второй вход элемента совпадения 11. В результате элемент совпадения 11 формирует сигнал на включение исполнительного органа 12, обеспечивающего отключение сети 1, питающей схемы управления электроприводом электролизера 5.

В случае утечки тока на ошиновку 4 других электролизеров 5, электроприводы которых подключены к этой же сети переменного тока 1, постоянная составляющая напряжения на выходе ФНЧ 8 превысит порог своего значения и на выходе порогового элемента 9 появится сигнал, идущий на элемент совпадения 11, устанавливающий запрет на срабатывание исполнительного органа.

Таким образом, предлагаемое устройство для защиты сети переменного тока от тока утечки на сеть постоянного тока алюминиевого электролизера, позволяет обеспечить селективное отключение сети, питающей электропривод того электролизера из группы последовательно включенных электролизеров, на котором величина тока утечки на анодную шину превысила допустимое значение.