Устройство для защиты от повреждений в электрической цепи

1 Изобретение относится к устройству для защиты от повреждений в электрической цепи,содержащему средство измерения, предназначенное для измерения тока повреждения,средства обработки, соединенные со средством измерения,исполнительный орган, соединенный со средствами обработки и шиной питания для размыкания электрических контактов, и средство для ограничения выбросов напряжения. Известные устройства для защиты содержат исполнительный орган для осуществления размыкания электрических контактов с целью прерывания электрического тока при обнаружении повреждения. Вообще говоря, исполнительный орган содержит обмотку, подсоединенную между шиной питания и магнитным сердечником, расположенным вдоль оси упомянутой обмотки. Электронная схема обработки осуществляет управление исполнительным органом для контроля протекания тока в обмотке. Таким образом, магнитный сердечник перемещается, когда в обмотке течет управляющий ток. Поскольку обмотка соединена с шиной питания, ее стойкость к электрическим возмущениям должна быть очень высокой. Возмущения проявляются, в частности, посредством временных выбросов напряжения. Известно, что для ограничения выбросов напряжения используют специализированные конструктивные элементы. Эти конструктивные элементы, по существу,представляют собой резисторы, зависимые от напряжения, диоды с двухсторонним ограничением или лавинные диоды. Однако для достижения эффективности на практике приходится связывать эти конструктивные элементы с другими конструктивными элементами, такими как последовательные резисторы и другие токоограничивающие конструктивные элементы. Такие связи конструктивных элементов не совместимы с малыми объемами, обычно имеющимися в электрических устройствах для защиты. Кроме того, исполнительные органы устройств для защиты предназначены для работы в диапазонах очень высоких напряжений. Связи конструктивных элементов также вносят вклад в ограничение этого рабочего диапазона и ухудшение рабочей характеристики устройства. Можно применять ограничители выбросов,расположенные очень близко к электронной схеме обработки и использующие полное сопротивление исполнительного органа для ограничения размеров их конструктивных элементов. Однако во время выброса напряжения ток возмущения, текущий в обмотке, может вызывать перемещение магнитного сердечника и приводить к размыканию контактов. 2 Задача изобретения заключается в том,чтобы разработать устройство для защиты от повреждений в электрической цепи, имеющее большую стойкость к электрическим возмущениям и малый объем. В устройстве, соответствующем изобретению, исполнительный орган содержит первую обмотку, подсоединенную между шиной питания и общим выходом, соединенным со средством ограничения выбросов напряжения, и вторую обмотку, подсоединенную между общим выходом и средствами обработки. В предпочтительном конкретном варианте осуществления первая обмотка выполнена в виде двух частей, разделенных изолирующим экраном. Исполнительный орган преимущественно содержит подвижный магнитный сердечник,находящийся, по существу, в первой обмотке,когда исполнительный орган находится в нерабочем положении. Первая и вторая обмотки предпочтительно имеют, по существу, одинаковое число витков. Первая и вторая обмотки предпочтительно имеют число витков, которое равно или меньше 700. В конкретном варианте осуществления средства обработки содержат конструктивный элемент, который переключается в разомкнутое положение, когда ток, протекающий через этот конструктивный элемент, равен нулю, и средства переключения, подающие управляющий сигнал, не запоминаемый после повреждения, для включения упомянутого конструктивного элемента, причем исполнительный орган соединен с шиной питания переменного тока. Исполнительный орган преимущественно может быть соединен с шиной питания, находящейся либо перед электрическими контактами, либо после них. Блок обработки предпочтительно содержит средства для отключения по дифференциальному току повреждения. В конкретном варианте осуществления блок обработки содержит средства для отключения в соответствии с напряжением шины питания. Средства для отключения в соответствии с напряжением шины питания предпочтительно содержат механический индикатор, приводимый в действие реле, соединенным с обмоткой исполнительного органа. Другие преимущества и признаки станут более очевидными из нижеследующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения, приводимых лишь в качестве неограничительных примеров и представленных на прилагаемых чертежах, где фиг. 1 представляет схему устройства для защиты известного типа; 3 фиг. 2 - схему устройства для защиты в соответствии с первым конкретным вариантом осуществления изобретения; фиг. 3 - схему устройства для зашиты в соответствии со вторым конкретным вариантом осуществления изобретения; фиг. 4 - схему исполнительного органа устройства для защиты в соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения; фиг. 5 - перспективное изображение исполнительного органа, показанного на фиг. 4; фиг. 6 и 7 - изображения опоры исполнительного органа, показанного на фиг. 4; фиг. 8 - схему устройства для защиты в соответствии с третьим конкретным вариантом осуществления изобретения. Известное устройство для защиты, представленное на фиг. 1, содержит электрические контакты 1 для прерывания электрического тока в системе распределения электроэнергии. Контактами управляет механизм 2, который может приводиться в действие исполнительным органом 3. Блок 4 обработки принимает подаваемый средством измерения (датчиком) 5 сигнал, отображающий электрический ток. На этой схеме датчик 5 представляет собой тороид для измерения дифференциального тока. Исполнительный орган 3 содержит обмотку 6, подсоединенную между линией шины 7 питания и первым выходом блока 4 обработки. Второй провод шины питания соединен со вторым выходом блока 4 обработки. Таким образом, блок 4 обработки запитывается шиной питания через обмотку исполнительного органа. Когда датчик 5 обнаруживает дифференциальный ток повреждения, блок 4 обработки вызывает протекание тока в обмотке 6 исполнительного органа 3, который перемещает подвижный магнитный сердечник 9. Сердечник 9 вызывает переключение механизма 2 для размыкания контактов 1. На этой схеме блок обработки содержит средства переключения (электронную схему обработки) 14, которая обрабатывает сигнал,подаваемый датчиком 5, и выдает команды на конструктивный элемент (тиристор) 16, подсоединенный между первым и вторым выходом блока обработки. Питание схемы 14 обеспечивается схемой 15 питания, имеющей выходы,подсоединенные ко входам блока обработки. Схема питания в общем случае содержит устройство для ступенчатого понижения напряжения и схему выпрямителя. Поскольку схема питания соединена с исполнительным органом последовательно, ток, потребляемый упомянутой схемой питания, очень мал, так что он не вызывает отключение. Для предотвращения электрических возмущений в виде выбросов напряжения в результате возмущения работы блока обработки между первым и вторым выходами упомянутого 4 блока 4 подсоединено средство для ограничения выбросов напряжения (варистор или резистор,зависимый от напряжения) 8. Однако при наличии этой схемы возмущение может вызвать протекание тока, который достаточен для перемещения сердечника и выдачи команды размыкания контактов. В устройстве, соответствующем конкретному варианту осуществления изобретения, исполнительный орган содержит две обмотки,соединенные последовательно и содержащие общий выход или обмотку со средней точкой. Общий выход или средняя точка соединен(а) со средством ограничения выбросов. Устройство, соответствующее первому конкретному варианту осуществления изобретения, представлено на схеме, показанной на фиг. 2. На этой схеме исполнительный орган содержит первую обмотку 10, подсоединенную между первым проводом шины 7 и общим выходом 11, и вторую обмотку, подсоединенную между упомянутым общим выходом 11 и выходом блока 4 обработки. Резистор 8, зависимый от напряжения, подсоединен между общим выходом 11 и вторым выходом шины 7. В этом конкретном варианте осуществления варистор 8 может иметь малый размер, поскольку полное сопротивление первой обмотки ограничивает ток возмущения. Таким образом,при переходных возмущениях первая обмотка и резистор, зависимый от напряжения, соединены последовательно, при этом первая обмотка ограничивает ток в резисторе, зависимом от напряжения, а этот резистор 8, зависимый от напряжения, ограничивает напряжение, подаваемое на вход блока 4 обработки. Ток, протекающий только в первой обмотке, не индуцирует электромагнитную силу, достаточную для перемещения сердечника исполнительного органа. Вторая обмотка, последовательно соединенная с первой обмоткой, обеспечивает индуцирование силы, достаточной, чтобы вызвать перемещение сердечника, когда блок обработки допускает протекание тока отключения в обеих обмотках. Устройство, соответствующее второму конкретному варианту осуществления изобретения, представлено на схеме, показанной на фиг. 3. На этой схеме блок обработки имеет первый выход, соединяющий тиристор 16 со второй обмоткой 12, а также содержит третий выход, соединяющий схему 15 питания с варистором 8 и с общим выходом 11 исполнительного органа. Полное сопротивление 17, образованное конденсатором и резистором, генерирует падение напряжения между варистором 8 и схемой 15 питания. Это полное сопротивление 17 также может быть встроено в блок обработки или может образовывать часть схемы питания. Подробная схема исполнительного органа представлена на фиг. 4. На этой схеме первая обмотка 10 выполнена в виде двух частей 10 а и 10b, разделенных изолирующим экраном 13. 5 Эта компоновка предотвращает образование электрической дуги между витками обмотки,когда возмущения представляют собой выбросы высокого напряжения, например напряжения порядка нескольких киловольт. Кроме того, при сильных возмущениях первая обмотка может индуцировать электромагнитные возмущения во второй обмотке. Напряжения, генерируемые за счет этого во второй обмотке, могут нарушать работу блока 4 обработки. Для предотвращения возникновения индукций из первой обмотки во вторую обмотку подвижный магнитный сердечник исполнительного органа расположен таким образом, что он находится, по существу, в первой обмотке, когда исполнительный орган находится в нерабочем положении. Изображение исполнительного органа, соответствующего фиг. 4, представлено на фиг. 5. На этом чертеже исполнительный орган содержит опору 18. Изображения опоры 18 исполнительного органа представлены на фиг. 6 и 7. Для оптимизации изготовления исполнительного органа первая и вторая обмотки предпочтительно имеют, по существу, одинаковое число витков. Каждая обмотка преимущественно имеет число витков, которое равно или меньше 700. Поскольку исполнительный орган соединен с шиной питания переменного тока, блок обработки преимущественно содержит управляющий конструктивный элемент исполнительного органа, который переключается в разомкнутое положение, когда ток, протекающий через этот конструктивный элемент, равен нулю, и средства переключения, подающие управляющий сигнал, не запоминаемый после повреждения, для включения упомянутого конструктивного элемента. Упомянутый конструктивный элемент предпочтительно является тиристором 16, который допускает прохождение одной полуволны напряжения питания и выключается,как только эта полуволна меняет знак. Следовательно, как только обнаруживается повреждение электрической цепи после отключения,включение управляющего конструктивного элемента и, следовательно, протекание тока в исполнительном органе не продолжается дольше одного последующего периода. Средства переключения без запоминания являются, например, компараторами, встроенными в схему 14 обработки. Таким образом, исполнительный орган может быть соединен с шиной питания, находящейся перед электрическими контактами, как на фиг. 2 и 3, или после электрических контактов. В третьем конкретном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 8,шина 7 питания находится в схеме после контактов 1 на той же стороне, что и датчик 5. В этом конкретном варианте осуществления блок 6 4 обработки содержит устройство 19 отключения по выбросу напряжения. Это устройство содержит реле 20 двухпозиционного типа, приводящее в действие механический индикатор. Это реле последовательно соединено со вторым управляющим тиристором, причем узел, образованный реле 20 и тиристором 21, подсоединен между первым и вторым выходами блока обработки, т.е. параллельно тиристору 16. Для обнаружения выброса напряжения тиристор 21 управляется делительным мостом, содержащим резисторы 22 и 23, подсоединенные между анодом и катодом упомянутого тиристора, а также пороговым диодом 24, подсоединенным между общей точкой делительного моста и тиристорного переключателя. Фильтр 25, соединенный с переключателем на основе тиристора 21, обеспечивает фильтрацию кратковременных возмущений. В этом конкретном варианте осуществления устройство 19 отключения защищено резистором 8, зависимым от напряжения, и обмотками 10 и 12 исполнительного органа 3. В вышеописанных устройствах блок обработки содержит схемы для отключения по дифференциальному току и/или выбросу напряжения питания. Однако изобретение может быть связано с другими функциями отключения или индикации, например такими, как отключение по прерыванию нейтрали или размыкание покомандам извне, или с другими функциями, вызывающими срабатывание исполнительного органа. Устройства для защиты от повреждений в электрической цепи в соответствии с конкретными вариантами осуществления изобретения являются, в частности, дифференциальными автоматическими выключателями, дифференциальными переключателями или реле, содержащими исполнительные органы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для защиты от повреждений в электрической цепи, содержащее средство (5) измерения, предназначенное для измерения тока повреждения,блок (4) обработки, соединенный с средством измерения,исполнительный орган (3), соединенный с блоком обработки и шиной (7) питания для размыкания электрических контактов (1), и средство (8) для ограничения выбросов напряжения,при этом устройство отличается тем, что исполнительный орган содержит первую обмотку (10), подсоединенную между шиной питания и общим выходом (11),соединенным со средством (8) ограничения выбросов напряжения, и вторую обмотку (12), подсоединенную между общим выходом (11) и блоком (4) обработки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что первая обмотка (10) выполнена в виде двух частей (10 а, 10b), разделенных изолирующим экраном (13). 3. Устройство по любому из пп.1, 2, отличающееся тем, что исполнительный орган содержит подвижный магнитный сердечник (9),находящийся, по существу, в первой обмотке(10), когда исполнительный орган находится в нерабочем положении. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что первая обмотка (10) и вторая обмотка (12) имеют, по существу, одинаковое число витков. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что первая и вторая обмотка имеют число витков, которое равно или меньше 700. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что блок (4) обработки содержит конструктивный элемент (16), который переключается в разомкнутое положение, когда ток,протекающий через этот конструктивный эле мент, равен нулю, и средства (14) переключения, подающие управляющий сигнал без запоминания после повреждения, для включения упомянутого конструктивного элемента, причем исполнительный орган соединен с линией шины(7) питания переменного тока. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем,что исполнительный орган выполнен с возможностью соединения с линией шины (7) питания в некоторой ее точке либо перед электрическими контактами, либо после них. 8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что блок обработки содержит средства (14, 5, 16) для отключения по дифференциальному току повреждения. 9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что блок обработки содержит средства (19, 20-25) для отключения в соответствии с напряжением линией шины (7) питания. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем,что средства (19) для отключения в соответствии с напряжением линией шины (7) питания содержат механический индикатор, управляемый реле (20), соединенным с обмоткой исполнительного органа.