諧振式觸電保安器的製作方法
2023-05-27 21:44:46
專利名稱：諧振式觸電保安器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於觸電的緊急保護裝置技術領域。
為防止觸電死亡事故的發生，目前在農用配電變壓器上普遍安裝了漏電保護器。當變壓器次級側發生單相對地觸電時，漏電保護器動作，電源開關跳閘，以保護人身安全。漏電保護器多為複雜的電子電路組成，使用中維修很困難，誤動作和拒動作的因素多，一旦失靈照樣造成觸電死亡事故，誤動作將給電工帶來很多麻煩，且影響生產。
本實用新型的目的是設計一種結構簡單、維修方便、安全可靠的觸電保安器。
本實用新型包括在機殼內安裝的一隻交流電容器、一隻電感線圈、一隻電阻器、一隻電流繼電器；在機殼的面板上裝有一個零線接線柱、一個接地接線柱、兩個跳閘迴路接線柱。電感線圈和繼電器線圈串聯後與交流電容器及調諧電阻並聯，一端接中性線端子，另一端接接地端子。電感和電容的容量應滿足感抗等於容抗的並聯諧振條件，電流繼電器的常開接點與兩個跳閘迴路接線柱連接。
使用時，將本實用新型裝在配電盤上，代替傳統的漏電保護器。將變壓器次級中性線與本實用新型的中性線接線柱連接，接地接線柱應可靠接地，電源開關的跳閘迴路與兩個跳閘接線柱連接。
在正常運行時，變壓器的中性點對地電阻小於30歐姆為有效接地運行方式。當發生單相對地觸電時，本實用新型不但能迅速的使電源開關跳閘，而且將人體的觸電電流限制在很小(30毫安)的範圍內，確保人身安全；當變壓器出現缺相運行時，也能及時的斷開電源，保證變壓器和電動機不被燒壞。本實用新型結構簡單，一般的農村電工就可修理，而成本較低。
本實用新型的具體結構和工作原理結合實施例加以說明。
附圖示出了本實用新型的實施例，其中
圖1是實施例的結構示意圖；圖2是當發生人體對地觸電時的等效電路圖。
在實施例中，在機殼(1)內安裝一隻交流電容器C、一隻電感線圈L、一隻繼電器J。一隻7K的電阻RF，在機殼(1)的面板上裝有一個中性線接線端子(2)，地線接線端子(3)，跳閘迴路接線端子(4)、(5)。電感線圈L和電流繼電器J串聯後與電容C，調諧電阻RF並聯，並聯後一端接中性線端子(2)，另一端接接線端子(3)；繼電器(J)的常開接點(J1)接跳閘迴路接線端子(4)、(5)。
正常運行時，由於變壓器次級側三相對地絕緣平衡，變壓器中性點的對地電阻R等於調諧電阻RF(7000Ω)與電感線圈內阻Y0(20Ω)的並聯值。
即R＝ (RF×r)/(RF+ r) ＝ (7000×20)/(7000＋20) ＝19.94(歐)小於30歐姆，所以為有效接地方式，此時，變壓器的中性點電位等於地電位。
當發生單相對地觸電時，觸電電流的流通路徑是觸電相火線、人體、大地、觸電保安器、變壓器中性點構成閉合迴路，此時，變壓器的中性點對地電壓不再為零，它等於人體接地電流與中性點對地電阻的乘積；在此電壓作用下，觸電保安器的L·C並聯迴路將發生並聯電流諧振，當諧振電流達到電流繼電器的整定值時，繼電器動作，常開接點閉合，電源開關跳閘迴路接通，開關跳閘，從而保證觸電者的人身安全。
圖2中RS為人體等效電阻，一般為1000歐姆，RF為觸保器調諧電阻RF＝7000歐，變壓器次級相電壓Uφ＝220伏，電感線圈與繼電器的等效內阻r0＝20歐姆，電感量L＝5.07亨、電抗XL＝ω·L＝314×5.07＝1592(歐)，電容的容量C＝2×10－6法。
容抗XC＝ 1/(ω·C) ＝ (106)/(314 ×2) ＝1592(歐)
所以滿足XL＝XC並聯電流諧振的條件。在電感線圈與繼電器串聯電路中。YO與XL實際作用是串聯性質，為分析方便，設Y0′與XL並聯代替YO，則由《電工學》電導、電阻、電抗的一般關係式(其中g－電感線圈的導納)g＝ (R0)/(R20+ X2L) 則r0′＝ (r20+ X2L)/(r0) ＝ (202+ 15922)/20 ＝126743歐觸電保安器的總的等效電阻R等於RF與r0′並聯值。
即R＝ (RF ·r20)/(RF + r′0) ＝ (7000×126743)/(7000＋126743) ＝ 887201000/133743 ＝6633(歐)UR為中性點的位移電壓，URS為觸電者人體承受的電壓，由於觸電保安器和人體串聯在變壓器次級側相電壓Uφ迴路中，所以Uφ＝UR＋URSURS＝Uφ(RS)/(R5+ R) ＝220× 1000/(6633＋1000) ＝28.8(伏)UR＝Uφ(R)/(R + RS) ＝220× 6633/(6633＋1000) ＝191(伏)人體流過的觸電電流為IRS等於迴路總電流IR
即IR＝IRS＝ (Uφ)/(R + RS) ＝ 220/(6633＋1000) ＝28.8(毫安)諧振電流IC＝IL＝ (UR)/(r0) ＝ 191/20 ＝9.55(安)此振蕩電流只在電容與電感之間進行能量交換，對總電流並沒有影響。
在實際電路中由於電感線圈的鐵芯飽和及電感，電容容量等原因諧振電流達不到9.55安，應當把電流繼電器的整定值取的低一些，一般取1－3安，以保證在人身觸電時能夠可靠動作，確保人身安全。
從以上分析中可以看出，電感和電容器是在中性點對地電壓UR的作用下發生電流諧振的。如果變壓器初級或次級缺相運行時，中性點的對地電壓一般為相電壓的0.6倍左右，此時諧振電流IC＝IL＝ (0.6 ×Uφ)/(r0) ＝ (0.6×220)/20 ＝6.6(安)所以，也可使電流繼電器(整定值1－3安)可靠動作。有效地防止變壓器和電動機的燒損事故。
權利要求諧振式觸電保安器，其特徵是包括機殼(1)內安裝的一隻交流電容器C、一隻電感線圈L、一隻繼電器J、一隻電阻器RF；在機殼面板上裝有一個零線接線柱(2)、一個接地端子(3)、兩個跳閘迴路端子(4)、(5)；繼電器(J)和電感(L)串聯後與電容器(C)、電阻(RF)並聯，並聯後一端接零線接線柱(2)，另一端接接地端子(3)；繼電器J的常開接點(J1)接跳閘迴路接線柱(4)、(5)；電容器(C)的容抗(XC)應等於電感(L)的感抗(XL)。
專利摘要本實用新型屬於觸電的緊急的保護裝置，包括在機殼內安裝的一隻交流電容器、一隻電感線圈、一隻繼電器、一隻調諧電阻器，在機殼面板上裝有一個零線接線柱、一個接地接線柱和兩個跳閘迴路接線柱。使用時，將變壓器次級側的零線與零線接線柱連接，接地接線柱應可靠接地，電源開關跳閘迴路與跳閘迴路接線柱連接。當發生人體觸電時，本實用新型在保證人身承受電壓為安全電壓的同時，迅速斷開電源，確保人身安全。
文檔編號H02H3/14GK2080252SQ9121108
公開日1991年7月3日 申請日期1991年1月14日 優先權日1991年1月14日
發明者李正坤 申請人:李正坤