175522. lajstromszámú szabadalom • Érintésvédelmi áramkör védőföldeléssel ellátott villamos berendezések védőföldelésének ellenőrzésére
3 175522 4 1. ábra a találmány szerinti érintésvédelmi áramkör legegyszerűbb kiviteli alakját mutatja, a 2. ábra egy további védelemmel ellátott érintésvédelmi áramkör kapcsolási vázlatát tünteti fel. Az 1. ábrán az 1 villamos berendezés a villamoshálózat valamely fázisához — a bemutatott kiviteli alak esetén az R fázishoz — valamint a nullvezetékhez csatlakozik. Az 1 villamos berendezésnek 2 fémtestje van, amely védőföldeléssel van ellátva. A védőföldelés a 2 fémtesthez, a 6 fémtest csatlakozáson keresztül kapcsolódik. A védőföldelés megszakadásakor és a 3 fogyasztó meghibásodásakor testzárlat esetén a 2 fémtesten fázisfeszültség jelenhet meg, ami áramütéses balesetekhez vezethet. A fázisvezeték és az 1 villamos berendezés 2 fémtestje közé a találmány szerint első 7 feszültségérzékelőt kötünk. Az első 7 feszültségérzékelőt a 2 fémtestnek egy, a 6 fémtest csatlakozástól függetlenül kiképzett 5 fémtest csatlakozásaihoz kell kötni. Semmi esetre sem szabad az első 7 feszültségérzékelőt a védőföldeléssel közösen a 6 fémtest csatlakozásra kötni. Az első 7 feszültségérzékelő 10 kimenete a 4 megszakító 9 működtető bemenetével van csatolva. A 4 megszakító a fázisvezetékbe van sorosan beiktatva olymódon, hogy az megszakítja az 1 villamos berendezés áramellátását, ha az a 9 működtető bemenetén vezérlést kap, vagyis — a szóbanforgó kiviteli alaknál —, ha a 10 kimenet inaktivált állapotba kerül. Az első 7 feszültségérzékelő a fázisvezetékre a 4 megszakító előtt csatlakozik, így a 4 megszakító működésekor az első 7 feszültségérzékelőn változatlanul jelen lesz a fázísfeszültség. Az első 7 feszültségérzékelővel szemben az a követelmény, hogy a fázisvezeték és a 2 fémtest közötti szakaszának ellenállása olyan nagy legyen, hogy az gyakorlatilag szakadásnak legyen tekinthető. Ilyen feszültségérzékelő lehet például egy fényvillamos négy pólus, amelynél a fényforrás ködfénylámpa. A fényvillamos négypólus kimeneti kapcsai alkotják a 7 feszültségérzékelő 10 kimenetét. A 4 megszakító önmagában ismert tirisztoros vagy triac-os kivitelű lehet. Tirisztoros vagy triac-os váltófeszültségű megszakító áramköröket széles körben alkalmaznak, ezért a 4 megszakító részletes kapcsolását nem ismertetjük. A 4 megszakító lehet mágneskapcsoló is, ez esetben a fényvillamos négypólus 10 kimenete és a mágneskapcsoló működtető tekercse közé erősítőt kell kapcsolni. Az 1. ábrán bemutatott találmány szerinti érintésvédelmi áramkör működése a következő; Abban az esetben, ha a fázis és nullvezeték helyesen csatlakozik a kapcsolókra, valamint az 1 villamos berendezés védőföldeléssel van ellátva, akkor az első 7 feszültségérzékelő bemeneti kapcsain a hálózati feszültségre kapcsolás pillanatától gyakorlatilag a fázisfeszültséggel azonos nagyságú feszültség van jelen. Az első 7 feszültségérzékelő 10 kimenete aktivált állapotban van, aminek eredményeképpen a 4 megszakító zárt állapotban van, vagyis az 1 villamos berendezésre rákerül a hálózati feszültség. Abban az esetben, ha a védőföldelés megszakad, az első 7 feszültségérzékelő bemeneti kapcsain megszűnik a feszültség, a 10 kimenet inaktivált állapotba vált át, és a 9 működtető bemeneten keresztül a 4 megszakító leválasztja a hálózati feszültséget az 1 villamos berendezésről. Dymódon a 2 fémtest testzárlat esetén nem kerülhet feszültség alá. A 4 megszakító bontott állapotban marad mindaddig, amíg a hiba elhárítása, az adott esetben a védőföld helyreállítása után a bontott állapotot külső emberi beavatkozással egy törlőgombbal meg nem szüntetik. A 4 megszakító tehát bontott állapotba kerül és abban marad, ha a 7 feszültségérzékelő 10 kimenetén egyszer hibajel jelenik meg. Bontott állapotba kerül és marad a 4 megszakító akkor is, ha a hálózatra kapcsolás pillanatában pl. a védőföld szakadt és emiatt a 7 feszültségérzékelő 10 kimenete inaktivált állapotban marad. A 10 kimenet aktivált állapotban engedélyezi a triac vagy tirisztorok gyújtását, míg inaktivált állapotban tiltja. Ismételt aktivált állapotban a gyújtás nem jön létre automatikusan, hanem csak egy a gyújtást reteszelő áramkör feloldása után. Egy ennek a célnak megfelelő gyújtóáramkör kialakítása a jelen találmánynak nem tárgya, annak kidolgozása tervezői feladat. A bemutatott érintésvédelmi áramkör kizárja annak lehetőségét is, hogy a fázis- és nullvezetőket egymással felcseréljék. Ez különösen többfázisú villamos berendezéseknél lényeges követelmény. Abban az esetben ugyanis, ha a fázisvezetőt a nullvezetővel felcserélik, az első 7 feszültségérzékelő bemeneti pontjain egy földpont és a nullvezető közötti feszültségkülönbség jelenik meg. Ez a feszültség gyakorlatilag nulla nagyságú, a 10 kimenet nemaktivált és a 4 megszakító a fentebb ismertetett módon leválasztja a hálózatról az 1 villamos berendezést. Amint fentebb már említettük, az első 7 feszültségérzékelő célszerűen fényvillamos négypólus, amelynek a fényforrása célszerűen ködfénylámpa. Tekintettel arra, hogy mivel a ködfénylámpa ellenállása nagyon nagy, gyakorlatilag szakadásnak tekinthető, valamint, hogy a begyújtást és kialvási feszültség között nagy a hiszterézis, a védőföldelés földelési ellenállásának megnövekedésekor az nem alszik ki-, vagyis a földelési ellenállás megnövekedését a bemutatott áramkör nem érzékeli. Ezt a hátrányt küszöböli ki a 2. ábrán bemutatott találmány szerinti továbbfejlesztett érintésvédelmi áramkör. A 2. ábrán bemutatott érintésvédelmi áramkör az 1. ábrán bemutatottól abban tér el, hogy ebben az esetben a nullvezeték és a védőföld közé második 8 feszültségérzékelő van iktatva, amelynek all kimenete szintén a 4 megszakító 9 működtető bemenetével van csatolva. A második 8 feszültségérzékelő is célszerűen fényvillamos négypólus, amelynek a bemeneti oldala azonban nem kell, hogy nagy ellenállású legyen, ezért a fényvillamos négypólus fényforrás izzólámpa vagy fényemittáló dióda is lehet. Ezek az elemek már kis feszültség mellett is begyújtanak, amire az adott esetben szükség is van. Annak érdekében, hogy mind a 7, mind a 8 feszültségérzékelő egymástól függetlenül is működhessen, azok 10, illetve 11 kimeneteit a 13 kapuáramkörön keresztül csatlakoztatjuk a 9 működtető bemenetre. A 13 kapuáramkör lehet VAGY-kapu, vagy ÉS-kapu, attól függően, hogy pozitív vagy negatív logikai rendszerben történik az áramkör megvalósítása. All kimenet és a 13 kapuáramkör bemenete közé a 12 inverter van közbeiktatva. A 2. ábrán bemutatott érintésvédelmi áramkör működése a következő: az első 7 feszültségérzékelő az 1. ábra kapcsán részletesen ismertetett módon figyeli a védőföldelés megszakadását, illetve a fázisvezetékek és a nullvezető helyes bekötését. Amennyiben a védőföldelés ellenállása valamilyen oknál fogva megnő, és az 1 villamos berendezés testzárlatos lesz, a földvezetéken feszültség esik. Ilymódon a földvezeték és a nullvezető között feszültségkülönbség jelenik meg, amit a második 8 feszültségérzékelő érzékel, és a 11 kimenete aktivált állapotba kerül. Tekintettel arra, hogy a második 8 feszültségérzékelő akkor kell működtesse a 4 megszakítót, amikor aktivált állapotban van, míg ezzel szemben az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
