|
|
Поиск и анализ инновационных технических решений в области техносферной безопасности. Поиск и анализ инновационных технических решений в области техно. Наименование инновационного технического решения
Практическое задание 10
Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия электрического тока
Тема 2. Анализ технических решений
Цель: получить практические навыки поиска и анализа инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия электрического тока.
Алгоритм выполнения
1. Изучить алгоритм поиска и анализа инновационных технических решений в области охраны труда.
2. Ознакомиться с теоретической частью электронного учебника.
3. Оформить результаты в виде таблицы.
Бланк выполнения задания 10
Форма для выполнения задания
№ п/п
|
Наименование инновационного технического решения
|
Описание документа источника
|
Сведения об авторах и организации
|
Описание сущности инновационного решения
|
Результаты анализа достоинств и недостатков
|
1
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
Образец выполнения задания 10
№ п/п
|
Наименование инновационного технического решения
|
Описание документа источника
|
Сведения об авторах и организации
|
Описание сущности инновационного решения
|
Результаты анализа достоинств и недостатков
|
1
|
Способ защиты от поражения электрическим током в индукционных установках высокой частоты
|
Патент РФ
№ 2220516
(опубликован
27.12.2003)
|
Авторы:
Буканин В.А.,
Вологдин В.В.
|
Известен способ защиты от поражения электрическим током, включающий использование устройства защитного отключения для регистрации дифференциального тока в проводниках, подводящих энергию к защищаемой электроустановке, сравнения величины дифференциального тока с его допустимой величиной и для отключения защищаемой электроустановки при превышении допустимой величины дифференциального тока, устройство защитного отключения устанавливают в индукционной установке высокой частоты на стороне промышленной частоты 50 Гц. Соединяют устройство защитного отключения с защищаемой электроустановкой, которой является высокочастотный индуктор, с помощью датчика промышленной частоты устройства защитного отключения, согласующих устройств и датчика высокочастотного дифференциального тока, который устанавливают на токоподводящие шины индуктора; с помощью датчика высокочастотного дифференциального тока производят регистрацию высокочастотного дифференциального тока утечки индуктора, возникающего при прохождении тока в прямом и обратном направлении через токоподводящие шины работающего индуктора, и при превышении допустимой величины высокочастотного дифференциального тока утечки через согласующие устройства подают аварийный сигнал на вход датчика дифференциального тока промышленной частоты устройства защитного отключения, и в результате срабатывания порогового элемента устройства защитного отключения производят отключение высокочастотного тока в токоподводящих шинах индуктора и снятие напряжения с индуктора, причем допустимую величину высокочастотного дифференциального тока утечки выбирают из соображений безопасности человека и в зависимости от частоты тока.
Технический результат от применения предлагаемого способа состоит в том, что при прямом или косвенном прикосновении человека к работающему индуктору происходит отключение высокочастотного тока в индукторе и снятие напряжения с индуктора, обеспечивая безопасную работу персонала без отключения индукционной установки от сети. Это происходит потому, что при прикосновении человека к индуктору через тело человека на землю и через проводимости токоподводящих шин на землю течет ток утечки, при этом в токоподводящих шинах индуктора возникает разностный высокочастотный ток, наличие которого дает сигнал на отключение и обесточивание индуктора. Таким образом, автоматически минимизируется время прохождения высокочастотного тока через тело человека.
Технический результат достигается использованием токоподводящих шин индуктора в качестве проводников, на которых устанавливается датчик высокочастотного дифференциального тока. Это возможно благодаря особенностям конструкции индуктора для индукционного нагрева токами высокой частоты, который состоит из индуктирующего провода и двух токоподводящих шин, расположенных как можно ближе друг к другу, на расстоянии нескольких миллиметров, с тем, чтобы индуктивность была минимальной. Токи, протекающие в шинах, равны по величине и противоположны по направлению. Токоподводящие шины имеют жесткую фиксированную конструкцию, что позволяет установить на них датчик высокочастотного дифференциального тока.
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.
Для того чтобы защитить персонал от поражения электрическим током при прямом или косвенном прикосновении к работающему высокочастотному индуктору, высокочастотный ток в котором достигает величины нескольких тысяч ампер, используется устройство защитного отключения, управляемое дифференциальным током. Указанное устройство содержит в своем составе пороговый элемент для отключения защищаемой электроустановки и датчик дифференциального тока промышленной частоты. На высокочастотной стороне индукционной установки на токоподводящие шины индуктора устанавливается датчик высокочастотного дифференциального тока. Оба датчика соединяются между собой согласующими устройствами таким образом, что сигнал о наличии тока утечки в индукторе мгновенно поступает в устройство защитного отключения. При работе индуктора ток высокой частоты поступает в первую токоподводящую шину, затем в индуктирующий провод (собственно индуктор) и идет обратно через вторую токоподводящую шину. При нормальном режиме работы индуктора токи в токоподводящих шинах равны по величине и противоположны по направлению и величина высокочастотного дифференциального тока, регистрируемого датчиком высокочастотного дифференциального тока, равна нулю. При прямом или косвенном прикосновении человека к индуктору через заготовку или металлическую загрузку, например шихту, которые случайно касаются какой-либо части индуктора, возникает утечка высокочастотного тока через тело человека на землю. Датчик высокочастотного дифференциального тока регистрирует величину высокочастотного тока утечки и сравнивает его с допустимой величиной тока утечки. При превышении допустимой величины высокочастотного тока утечки информация об аварийной ситуации через согласующее устройство передается на датчик дифференциального тока промышленной частоты 50 Гц защитного устройства отключения. При этом происходит срабатывание порогового элемента устройства защитного отключения, которое приводит к отключению высокочастотного тока в индукторе и снятию с него напряжения, не отключая индукционную установку от сети питания. Таким образом, предлагаемый способ позволяет автоматически минимизировать время прохождения электрического тока через тело человека, не отключая установку. Кроме того, при аварийных ситуациях на самом индукторе, например при пробое индуктора или при резком уменьшении величины изоляции относительно земли, баланс токов в токоподводящих шинах нарушается, и датчик высокочастотного дифференциального тока также регистрирует наличие высокочастотного тока утечки. Современные устройства защитного отключения, а также датчики и согласующие элементы включают в себя быстродействующие электронные компоненты и имеют надежные механизмы привода, что обеспечивает надежную безопасность человека при его работе на установках индукционного нагрева токами высокой и повышенной частоты
|
Известны механические способы защиты от поражения электрическим током при прямом или косвенном прикосновении к работающему индуктору, заключающиеся в использовании экрана, заграждения, рукавиц, резиновых коврика, фартука и тому подобных средств защиты, а также способы электроизоляции самого индуктора путем нанесения на его поверхность, например, лака, стеклоэмали, стеклоленты, эпоксидного компаунда и т. д. Недостатком известных механических способов защиты является то, что при их повреждении или пробое изоляции индуктора возникает опасность поражения человека электрическим током, но при этом не происходит индикации аварийного режима работы индуктора. Отключение высокочастотного тока индуктора производится ручным отключением питания индукционной установки.
Известен способ основной защиты от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям электроустановок, включающий применение защитных проводников в системах заземления. Следует отметить, что не все типы индукторов можно заземлить. Сложность заземления индуктора связана с тем, что схемы преобразования переменного тока 50 Гц в высокочастотный ток достаточно критичны к соединению индуктора с землей. С другой стороны, опасность возрастает, если заземление выполняется для одного вывода индуктора, а человек прикасается ко второму выводу. Недостатком известного способа защиты является то, что при прикосновении к заземленному индуктору не происходит индикации аварийного режима индуктора и снятия напряжения с индуктора и обслуживающий персонал подвергается опасности поражения электрическим током, даже если он касается противоположной стороны индуктора, которая заземлена.
Известен способ обеспечения безопасной эксплуатации электроприборов, реализуемый в устройствах защитного отключения. Способ включает в себя автоматическое отключение питания индукционной установки, при этом минимизируется продолжительность протекания тока через тело человека. Так, в установках индукционного нагрева с ламповыми генераторами предусмотрено защитное отключение питания установки при межвитковом пробое индуктора, который характеризуется протеканием воды в месте пробоя, падением напряжения на индукторе и увеличением тока генератора. В установках индукционного нагрева с транзисторными и тиристорными генераторами в качестве источников питания предусмотрено защитное автоматическое отключение питания при возникновении токов перегрузки, при внутреннем коротком замыкании, при касании токоведущих частей корпуса установки, на который произошло замыкание провода питания (фазного провода промышленной сети 50 Гц). Недостатком известного способа защитного отключения является то, что высокочастотные установки не имеют индикации аварийного режима работы индуктора при прямом или косвенном прикосновении человека к работающему индуктору и не позволяют произвести автоматическое отключение индуктора, не отключая установку в целом.
Прототипом предлагаемого изобретения следует считать способ защиты от поражения электрическим током при прямом или косвенном прикосновении, основанный на регистрации дифференциального тока в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке, и реализованный в устройстве защитного отключения. Устройство по прототипу устанавливается на входе электрозащищаемой установки на промышленной частоте 50 Гц. Устройство позволяет регистрировать дифференциальный ток, измерить его, сравнить его величину с допустимой величиной тока отключения и отключить защищаемую электроустановку при превышении допустимой величины дифференциального тока. Сущность способа состоит в том, что при отсутствии дифференциального тока – тока утечки токи в прямом и обратном проводниках, образующих встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока, равны по модулю и наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки, в результате чего ток во вторичной обмотке равен нулю и не вызывает срабатывания порогового элемента блока управления. При возникновении дифференциального тока утечки происходит срабатывание порогового элемента, воздействующего на исполнительный механизм, который и обесточивает цепь. Указанный способ защиты представляет собой надежный быстродействующий защитный выключатель. Недостатком способа, реализованного в устройстве по прототипу, является то, что он не позволяет регистрировать высокочастотный дифференциальный ток утечки индуктора на землю в схеме так называемого тройного рода тока, когда имеется гальваническая связь между цепями с преобразуемым напряжением 50 Гц в постоянный ток и далее в высокочастотный ток, а транзисторы и тиристоры обладают достаточно хорошими свойствами – не пропускать обратный ток или ток утечки обратно в сеть или в выпрямленную часть электрической схемы.
В связи с указанным недостатком существует задача применения способа защитного отключения, управляемого дифференциальным током промышленной частоты, для работающего высокочастотного индуктора в установках индукционного нагрева с целью повышения электробезопасности персонала путем минимизации времени протекания электрического тока через тело человека
|
2
|
Устройство защиты от остаточных токов для электрического выключателя
|
Патент РФ
№ 2464667
(опубликован
20.10.2012)
|
Авторы:
РЕ Марчелло (IT), Векки Кристиан (IT)
Патентообладатель:
Битичино (BTicino) С.П.А. (IT)
|
Устройство защиты от остаточных токов, которое связано с электрическим выключателем. Предпочтительно, чтобы выключатель был многополюсным выключателем, который соединен с шиной в соответствии со стандартом DIN и является в приводимом здесь примере, который не служит ограничивающим условием, магнитотермическим квадрупольным выключателем, сформированным посредством соединения четырех униполярных модулей согласно стандарту DIN. В квадрупольном выключателе четыре униполярных модуля по стандарту DIN имеют кинематические приводы, которые соединены друг с другом с помощью механических соединительных деталей известным способом.
Корпус выключателя имеет форму параллелепипеда. Со стороны передней поверхности корпуса выключателя выдается наружу поворотный ведущий рычаг, который обеспечивает работу выключателя. В иллюстрируемом примере ведущий рычаг представляет собой С-образную пластину, соединяющую четыре ведущих рычага униполярных модулей по стандарту DIN, таким образом, чтобы сделать возможным одновременную работу этих рычагов.
Выключатель содержит две противоположно установленные группы электрических клемм для электрического подсоединения выключателя к электрической цепи линии, то есть подводящей электрической цепи выключателя, и электрической цепи нагрузки, то есть отводящей электрической цепи выключателя. Например, каждая из этих клемм содержит фиксатор. По этой причине в корпусе выключателя на верхней поверхности и нижней поверхности предусмотрен соответствующий ряд отверстий для доступа к клеммам, из которых только отверстия доступа, расположенные на нижней поверхности. Как известно, клеммы могут затягиваться посредством винтов, доступ к которым может осуществляться через передние отверстия, которые расположены на передней поверхности корпуса выключателя.
Более того, на верхней поверхности и нижней поверхности вдоль корпуса выключателя расположены несколько прорезей, в которые вставляются пластинки, предотвращающие доступ к винтам, затягивающим клеммы, и закрывают отверстия.
По меньшей мере, на одной из двух боковых поверхностей корпуса выключателя, в частности, на боковой поверхности, которую следует соединить с поверхностью присоединяемого устройства защиты от остаточных токов, находится прорезь, ведущая к внутреннему кинематическому механизму выключателя, в которую должен заходить зацепляющий штырек устройства. На фигурах изображена только прорезь, находящаяся на боковой поверхности. Точно такая же прорезь находится в таком же самом положении на боковой поверхности.
Более того, на боковой поверхности выключателя расположены установочные места, которые служат для соединения с соответствующими фиксирующими штырьками устройства защиты от остаточных токов. В соответствии с изобретением, раскрытым в европейской патентной заявке № ЕР 0626711, фиксирующие штырьки и соответствующие установочные места выполняют функцию замка, что позволяет осуществлять связь между выключателем и устройством защиты от остаточных токов с совместимыми характеристиками в отношении электрической мощности
|
Как известно, устройства защиты от остаточных токов относятся к такому виду электрического оборудования, которое содержит суммирующий трансформатор и отключающее устройство, электрически связанное с вторичной обмоткой указанного трансформатора, для механического размыкания соответствующего выключателя в случае срабатывания устройства защиты от остаточных токов.
Согласно практике, широко используемой в течение длительного времени, устройства защиты от остаточных токов и выключатели выпускаются в виде отдельных модульных блоков, которые предполагается впоследствии собирать перед установкой, например, на строительной площадке. Такая практика выгодна для производителей, которые могут избежать процесса сборки на заводе и производить небольшое количество наименований продукции. Аналогично этому подобная практика позволяет сборщикам сократить разнообразие выпускаемых деталей. Устройство защиты от остаточных токов и выключатель, выполненные как две отдельных части, которые должны собираться одна с другой, описано, например, в опубликованной патентной заявке Франции № FR 2373145.
Для осуществления сборки устройства защиты от остаточных токов с выключателем требуется обеспечение электрического взаимного соединения между этими двумя частями оборудования, а также почти одновременно требуется механическая связь, которая предусматривает взаимопроникновение механических деталей одной из двух частей оборудования в другую часть оборудования. Обычно аксиальное направление взаимопроникновения перпендикулярно направлению соединения электрических контактов и необходимы соответствующие зазоры для выполнения сборки. Однако сборка является трудной и предполагает трудоемкие технические операции
|
3
|
Устройство защиты от перенапряжений
|
Патент РФ
№ 2321930
(опубликован
10.04.2008)
|
Авторы:
ГОТЬЕ Борис (FR)
Патентообладатели:
Soule Protection Surtensions (FR)
|
Технической задачей настоящего изобретения является устранение имеющихся недостатков путем создания защитного устройства электрооборудования от перенапряжений, которое бы позволило осуществить точное и быстрое тепловое отключение.
Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства защиты электрооборудования от перенапряжений, которое имело бы простую и надежную конструкцию.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства защиты электрооборудования от перенапряжений, изготовление которого является простым и дешевым, имеющего повышенный уровень безопасности, использование и обслуживание которого облегчены.
Поставленные задачи согласно изобретению решены путем создания устройства защиты электрооборудования от перенапряжений, содержащего защитный блок, подключенный к электрооборудованию через соединительную цепь, которая содержит первый коннектор, подключенный к электрооборудованию, второй коннектор, подключенный к защитному блоку, средство прерывания электрического тока, установленное с возможностью перемещения между положением отхода, соответствующим размыканию цепи, и положением замыкания цепи, и содержащее стержень, проходящий от первого конца, снабженного средством остановки, до второго конца, причем стержень установлен с возможностью упругого осевого перемещения между первым опорным положением отхода, соответствующим размыканию цепи, и вторым опорным положением, соответствующим замыканию цепи, а средство остановки взаимодействует со средством блокировки для удержания стержня в его втором опорном положении, при этом устройство содержит также биметаллическую пластину. Устройство характеризуется тем, что второй конец стержня снабжен контактным элементом, обеспечивающим электрический контакт между первым и вторым коннекторами, когда стержень находится во втором опорном положении, биметаллическая пластина установлена так, чтобы быть чувствительной к теплоте, выделяемой блоком, причем когда температура блока достигает заданного критического значения, пластина обеспечивает усилие дезактивации (вывода из активного состояния) средства блокировки, чтобы перевести средство прерывания в состояние размыкания соединительной цепи
|
В устройствах защиты, известных на сегодняшний день, например, таких как устройства, описанные в патенте EP-0987803, тепловое отключение достигается расплавлением места пайки, что освобождает упругий элемент, ослабление которого размыкает электрическую цепь, в которую включено сопротивление устройства защиты.
Это известное устройство, если и удовлетворяет потребностям, имеет, однако, некоторое число недостатков.
Таким образом, внутренние элементы известных устройств защиты обычно соединены посредством пайки. Но когда достигнута критическая температура варистора, предполагается, что должно расплавиться только место пайки теплового выключателя, то есть точка плавления места пайки должна быть ниже точки плавления остальных мест пайки, выполненных в устройстве. Это заставляет использовать припои с низкой температурой плавления, которые помимо их высокой стоимости очень сложны в использовании и обычно исключают материалы, загрязняющие окружающую среду, типа свинца или кадмия. Кроме того, пайка, которая в общем случае является комплексным процессом, оказывается особенно трудной для выполнения при использовании припоев с низкой температурой плавления. Таким образом, почти невозможно получить на практике паяное соединение хорошего качества с очень низкой температурой плавления. В таком случае ограничения температуры, допустимые тепловым выключателем, далеки от оптимальных
|
|
|
|
Скачать 280 Kb.