Си 10 50 устройство сигнализации искрения в щеточно контактном аппарате электрических машин

Обновлено: 04.07.2024

Устройство диагностики искрения щеточно-контактного аппарата турбогенератора для использования, например, в системах противоаварийной автоматики на электростанции включает четыре резонансные замкнутые антенны, антенный коммутатор, лестничный кварцевый фильтр, усилитель высокой частоты с дифференциальным входом, линейный детектор, блок управления, блок питания, стрелочный индикатор, усилитель постоянного тока, компаратор, блок световой и звуковой сигнализации. Устройство позволяет непрерывно и бесконтактно контролировать процесс искрения щеточно-контактного аппарата турбогенератора и сигнализировать о превышении установленных пороговых значений.

Заявленное техническое решение относится к области электротехники и предназначено для диагностики искрения щеточно-контактного аппарата турбогенератора с целью его безаварийной эксплуатации.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для диагностики работы щеточно-контактного аппарата электрической машины, содержащее антенну, последовательно соединенные усилитель переменного тока, детектор, преобразователь сигнала и реле включения индикаторного элемента, отличающееся тем, что в него введены два буферных каскада с высоким входным сопротивлением и дифференциальный усилитель, выходом соединенный с входом усилителя переменного тока, а антенна выполнена сдвоенной в виде двух антенн, размещенных вблизи щеточно-контактного аппарата и подключенных через первый и второй буферные каскады с высоким входным сопротивлением к соответствующим входам дифференциального усилителя. RU 2071076 C1, G01R 31/34, Н02К 13/00, 27.12.1996.

Задача, на решение которой направлено данное техническое решение, заключается в расширении арсенала технических средств в данной области, повышении надежности работы турбогенератора.

Данная задача решается за счет того, что устройство диагностики искрения щеточно-контактного аппарата турбогенератора включает четыре резонансные замкнутые антенны, антенный коммутатор, лестничный кварцевый фильтр, усилитель высокой частоты с дифференциальным входом, линейный детектор, блок управления, блок питания, стрелочный индикатор, усилитель постоянного тока, компаратор, блок световой и звуковой сигнализации, причем резонансные замкнутые антенны соединены при помощи коаксиального кабеля с антенным коммутатором, установлены под кожухом щеточно-контактного аппарата и не имеют с ним гальванической связи, а антенный коммутатор, блок управления, усилитель высокой частоты с дифференциальным входом, линейный детектор, усилитель постоянного тока, компаратор имеют элементы температурной стабилизации режимов.

Техническим результатом, обеспечиваемым данной совокупностью признаков, является повышение эффективности противоаварийной защиты турбогенератора путем диагностики искрения щеточно-контактного аппарата турбогенератора.

Устройство поясняется фиг., на которой изображена функциональная схема заявленного устройства. Устройство включает: четыре резонансные замкнутые антенны ант.1 - ант.4; антенный коммутатор 1; лестничный кварцевый фильтр 2; усилитель высокой частоты с дифференциальным входом 3; линейный детектор 4; блок управления 5; блок питания 6; стрелочный индикатор 7; усилитель постоянного тока 8; блок световой и звуковой сигнализации 9; компаратор 10.

Заявленное устройство предназначено для постоянного контроля искрения под щетками и работает следующим образом.

Основным показателем качества работы системы токосъема турбогенератора является интенсивность искрения под щетками. Допустимый уровень искрения выбирается по согласованию с эксплуатационным персоналом и может быть выбран таким образом, что сигнал о пороговом значении степени искрения может быть выбран соответствующим степени искрения 1¼, 1½, 2 или 3 (ГОСТ 183-74).

Антенный коммутатор, блок управления, усилитель высокой частоты с дифференциальным входом, линейный детектор, усилитель постоянного тока, компаратор имеют элементы температурной стабилизации режимов, что уменьшает изменение (уход) параметров при изменении температуры.

Устройство диагностики искрения щеточно-контактного аппарата турбогенератора, характеризующееся тем, что оно включает четыре резонансные замкнутые антенны, антенный коммутатор, лестничный кварцевый фильтр, усилитель высокой частоты с дифференциальным входом, линейный детектор, блок управления, блок питания, стрелочный индикатор, усилитель постоянного тока, компаратор, блок световой и звуковой сигнализации, причем резонансные замкнутые антенны соединены при помощи коаксиального кабеля с антенным коммутатором, установлены под кожухом щеточно-контактного аппарата турбогенератора и не имеют с ним гальванической связи, а антенный коммутатор, блок управления, усилитель высокой частоты, линейный детектор, усилитель постоянного тока, компаратор имеют элементы температурной стабилизации режимов.

Однако в недалеком будущем к ним могут добавиться еще одни устройства, пока малознакомые рядовому потребителю, но все более активно внедряющиеся в нашу жизнь, как на добровольном уровне, так и на законодательном. По крайней мере нормативно правовая база идет именно в этом направлении (ГОСТ Р50571.4.42-2017).

По простому их называют искрозащитные или защитные устройства от дуги. Пока их установка всего лишь рекомендация, но в ближайшие годы все может резко измениться. Подобное было и на первоначальных этапах внедрения УЗО.

Какое из названий более верное? Согласно ГОСТ IEC 62606-2016 правильнее будет называть его УЗДП, хотя в народе больше прижилось самое первое - УЗИС.

Давайте поподробнее разберемся что же это такое и для чего они вообще нужны.

Данные устройства фиксируют наличие искры в проводке и обесточивают ее. Основная причина пожара в домах это не какая-то утечка тока, от которой призваны защищать противопожарные УЗО ( с током утечки 100-300мА) и даже не короткие замыкания.

Если монтаж электрики выполнен правильно, верно подобрано сечение и номинал автомата, то риск возникновения и распространения огня минимален.

Чаще всего пожары случаются из-за искрящей проводки или дуги возникающей при плохом контакте.

Можно перечислить 9 основных причин этих явлений:

ослабленный контакт, появляющийся не только по истечении долгого времени эксплуатации, но и по причине применения неправильного инструмента

Более того, искрение может возникнуть даже на казалось бы цельном проводе или кабеле. Достаточно было при монтаже сделать слишком крутой изгиб или случайно поставить на него что-то тяжелое.

В принципе об этих проблемах и причинах знали достаточно давно, но технологии не существовало до конца 90-х годов. Впервые они были применены в электросетях США и Западных странах.

Наиболее широкое распространение они получили в деревянных домах каркасного типа, где все провода без всяких гофр и труб открыто прокладываются сквозь горючие перегородки.

Безусловно, такая защита не панацея и не спасет например от элементарного нагрева контактов. Если у вас вилка не искрит в розетке, а всего лишь греется, или окислился контакт в месте соединения медной проводки с алюминиевой, что также приводит к нагреву, то пожара не избежать и дугозащитные устройства здесь не помогут.

Хотя опять же за рубежом, уже постепенно начинают внедрять розетки со встроенной термической защитой. При перегреве они автоматически отключаются.

Правда такие розетки еще нигде, даже в США не обязательны для монтажа и устанавливаются на добровольных началах.

Каким же образом искрозащитное устройство, которое стоит в электрощитке на входе в дом, видит искрение провода в самой дальней розетке спальни или зала? Какая магия здесь используется?

Конечно же магии тут никакой нет, все основано на законах физики. Аппарат главным образом следит за спектром тока проходящего через него.

Когда в цепи электропроводки в любом месте начинается искрение, во первых искажается синусоида и она становится рваной. Сила тока и напряжение начинают скачкообразно изменяться. Возникают помехи.

Однако если бы защита была отстроена на отслеживание только этих параметров, было бы очень много ложных срабатываний. Именно этим грешили самые первые экземпляры.

Поэтому последние качественные УЗИС или УЗДП анализируют массу параметров:

Производителям аппаратов защиты от искрения и дуги, предписаны стандартом ГОСТ следующие три главные задачи:

Ведь простое включение вилки в розетку также вызывает искрение. Но при этом ничего отключаться не должно.

если первые две задачи успешно решены и ток выявлен, то его нужно успеть разорвать в заданное время

При всем при этом, ГОСТ не определяет как именно это сделать. Каждый производитель решает задачу по своему и оформляет соответствующие патенты.

Только при наложении в совокупности всех факторов, защитный аппарат определяет что в цепи появилась дуга и отключает ее.

Если импульсы в сети меньше заданной амплитуды, то это считается не опасным и прибор не реагирует.

В релюшках напряжения можно подкрутить срабатывание как по верхней границе, так и по нижней. Здесь же все параметры задаются на заводе изготовителе.

Безусловно, у самых первых подобных экземпляров все еще встречаются погрешности и ложные срабатывания. Технологию нельзя назвать до конца отработанной.

Однако большинство грубых ошибок уже исключены. Например обыкновенный пылесос, блендер или дрель, при включении могут породить похожую на дугу определенную волновую характеристику. Также дуга возникает при электророзжиге плиты.

Любой щеточный электроинструмент искрит, в особенности если его щетки уже достаточно выработались. Не говоря уже про начальный бросок пускового тока.

Производители учитывают все эти рабочие моменты и ложных срабатываний у качественных моделей становится все меньше и меньше.

Как быстро должны срабатывать такие устройства обнаружения дугового разряда? Зависит здесь все от напряжения и номинала тока дуги.

Вот таблица всех значений:

Допустим устройство у вас сработало и все отключилось. Как найти место где возникла дуга и появились искры? Если у вас двухэтажный особняк с полсотней розеток, куда бежать в первую очередь и как узнать эту очередность?

Тут вам поможет ваш электрощиток. Чем больше в нем будет групп и автоматов, тем лучше.

Каждый автомат отвечает за определенную комнату или зону в доме. Отключаете их все скопом, после чего включаете УЗДП.

Далее по одному начинаете включать автоматические выключатели. Причем после включения каждого автомата выжидаете минимум по 10 секунд и только потом переходите к другому.

Имейте в виду, что в цепи должны быть подключены все приборы, которые работали до этого. Кроме того, они должны быть под нагрузкой, а не на холостом ходу. Иначе при токе до 2,5А устройство защиты от дуги может не сработать.

При включении дефектной линии дугозащита должна вновь отключить ее. Тем самым, вы определите проблемную зону или группу. Допустим это кухня.

Отправляете туда жену, чтобы она наблюдала, а вы тем временем вновь запускаете автомат. Визуально или по звуку можно будет установить место искрения.

А если все равно ничего не видно и не слышно? Тогда действуйте следующим образом. Начните поочередно выключать из розеток все приборы на этой линии.

Если УЗИС все равно срабатывает, то причина в самой проводке, а если нет, то виноват какой-то из отключенных приборов или конкретная розетка.

Включите в эту розетку другой прибор и посмотрите что изменится.

По ГОСТу правильное определение и сокращенное название это УЗДП - устройство защиты при дуговом пробое. Поэтому в первую очередь она спасает именно от дуги, а не от искрения.

Термин "искрение" здесь означает повторяющийся дуговой пробой.

2 Заменяют ли УЗДП-УЗИС автоматы и противопожарные УЗО?

Нет, не заменяют. Они представляют из себя третий этап развития защит и устанавливаются в цепь после автоматов и УЗО, а не вместо них.

Зато отдельные УЗДП отечественных марок могут полноценно заменить реле напряжения. Также в США и на Западе выпускают модели AFCI 3 в 1.

Они имеют в своем корпусе и автомат, и УЗО, и дугозащиту. Такое объединение с одной стороны вроде бы и хорошая оптимизация, но с другой имеет ряд недостатков:

непросто определить какая из защит сработала в том или ином случае

если AFDD сгорит, то вы лишитесь сразу всей защиты

А при выходе из строя только УЗИС, у вас останутся в "голове" и автомат, и УЗО.

при повреждении любой функции в AFDD по отдельности (автомат-УЗО-УЗДП) вам придется менять его целиком, что больно ударит по кошельку

Главное преимущество таких AFDD это компактность и простота схемы подключения. Не нужно в щитке коммутировать кучу проводов и наконечников, достаточно подключить всего один девайс.

3 Каким нормативам и стандартам подчиняются устройства защиты от дуги?

В России это межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 62606-2016 "Устройства защиты бытового и аналогичного значения при дуговом пробое. Общие требования." (скачать)

Стандарт на их применение - ГОСТ Р50571.4.42-2017 (скачать).

4 УЗДП ставятся на каждую линию по отдельности или одно на вводе?

Устройство можно устанавливать как отдельно по группам, так и в одном экземпляре сразу на весь электрощит. Здесь есть как плюсы, так и минусы:

Среднестатистическая площадь квартиры для защиты одним аппаратом, если исходить из разветвленности проводки - 120-150м2.

Например разработчики УЗИс-С1-40 реально проверяли срабатывание на одиночном проводе длиной до 80м. При этом в цепи присутствовала нагрузка ослабляющая сигнал - телевизор, компьютер.

В итоге аппарат отработал штатно. По ГОСТу же испытания проводят на кабелях длиной максимум до 30м.

5 Почему у некоторых моделей питание заводится сверху, а у других снизу. Как правильно?

Все зависит от производителя и его линейки сборки. У моделей с нижним подключением это связано с конструкцией расцепителя. Например у того же УЗИс-С1, при его переворачивании пришлось бы рукоятку включения также развернуть на 180 градусов.

И тогда язычок во включенном состоянии смотрел бы вниз, что запрещено правилами. Кстати у зарубежных известных марок Siemens, Eaton вход также сделан снизу.

6 Есть ли в девайсе защита от импульсных скачков?

Да, большинство моделей имеют такую встроенную защиту в виде варистора.

Однако они все равно не могут в полной мере заменить полноценные УЗИП.

7 Защищает и отключается ли УЗИС от искрения на вводом автомате или счетчике, то есть до точки своего подключения?

Нет, не отключается и не срабатывает.

По крайней мере нормально отстроенная защита без ложных срабатываний, на это реагировать не должна.

Она отстроена так, чтобы искать повреждения только в защищаемой цепи, а не до нее.

Читайте также: