187764. lajstromszámú szabadalom • Áram-védőkapcsolás, főleg helyhez nem kötött villamos berendezések nagyon kis, 1 m A alatti, test-, és/vagy földzárlati áramainak érzékelésére, a terhelőáram gyors kikapcsolására
1 187 764 A találmány tárgya arra a célra szolgáló áramvédőkapcsolás, hogy üzemszerűen feszültség alatt álló, vagy meghibásodás folytán feszültség alá kerülő villamos vezető anyagú testek érintése folytán az emberi szervezeten, üzemi földelő-, vagy egyéb vezetőn átfolyó nagyon kis, ! mA alatti, (est-, és (vagy) földzárlati áramok hatására nagyon rövid idő alatt, egy periódus időn belül, lekapcsolja a védett berendezést a hálózatról és ne engedje visszakapcsolni mindaddig, amíg a hibás berendezést le nem választják a védett hálózatról. Ez az áram-védőkapcsolás el van látva nagyon kis test-, és (vagy) földzárlati áramok érzékelésére alkalmas összegző transzformátorral, a hibajci erősítésére szolgáló erősítővel és a terhelőáram gyors kikapcsolására szolgáló kapcsolóval, mely alkalmas a terhelőáram egy periódus időn belüli kikapcsolására. A találmány szerinti áram-védőkapcsoló nagy mértékben miniatürizálható, ezért az alkalmazott érintésvédelem módjától függetlenül, célszerűen használható helyhez nem kötött villamos berendezések kiegészítő érintésvédelmére és (vagy) üzemszerűen feszültség alatt álló villamos vezető anyagú testek véletlen érintése esetén létrejövő áramütés elleni védelemére. Ismeretesek olyan áram-védőkapcsolások, amelyek összegző transzformátorral érzékelt testzárlati áramol erősítővel felerősítik és félvezető segítségével kapcsolják ki a védett berendezés hálózati főkapcsolóját. Sipos Gyula „Integrált áramkörös elektronika” című könyvének 171. oldalán ismerteti a Siemens cég erősáramú érintésvédelmi berendezését. A könyv 161. ábrája szerint a földzárlati áramot összegző transzformátor érzékeli, amelynek szekunder tekercséről a hibajel feszültségosztóra, onnan egy műveleti erősítő invert bemenetére jut. Az erősítő kimenete egy tranzisztor bázishoz csatlakozik. A tranzisztor kollektora pedig egy teljesítményíranzisztor bázisát vezérli, amelynek kollektor-emitter körben van a hálózati főkapcsoló kioldó mágnestekercse. A érintésvédelmi berendezés 12 mA tcsízárlati áram hatására működik. Wallancc W. Waliigrcn és Ellcwood S. Douglas „Ground fault protective system” tárgyú U.S. Patent 3,836,821 számú Ho2h 3/16 nemzetközi osztályú szabadalma a fázisvezető földzárlat elleni védelmére és a nulla vezető szakadásának vagy testzárlatának ellenőrzésére szolgál. A földzárlatot vagy a nullvezctő szakadását összegző transzformátor érzékeli, melynek szekunder tekercse egy műveleti erősítő invert és nem-invert bemenetéhez csatlakozik. Az erősítő kimenete ellenálláson és hőfokkompenzáló tagon keresztül van visszacsatolva. Az erősítő kimenetéhez integrátor kapcsolódik. Az integrátor egy előre'meghatározott küszöbfeszültséget előállító zenerdiódán keresztül kapcsolódik egy tirisztor vezérlő elektródájához, A tirisztor anódja pedig a hálózati megszakító kioldó mágnestekercséhez csatlakozik. Az áram-védőkapcsoló 4 mA foldzárlati áramra működik. A DT 2523251 számú, H02H 3/6 nemzetközi osztályú szabadalom háromvezetékes, egyfázisú, DE 25 55 255 B2 számú szabadalom kétvezetékes egyfázisú rendszer érintésvédelmét szolgálja. Mindkét szabadalom szerint összegző transzformátor érzékeli a testzárlati áramot, amelyet felerősítenek úgy, hogy az alkalmas legyen a hálózati fökapcsoló lekapcsolására. Új gondolatot tartalmaz a Siemens AG DT 15 38 369 számú szabadalma, amely háromfázisú védővezetékes rendszerben, a fázisvezető véletlen érintése folytán, az emberi szervezeten áthaladó 30 mA körüli földzárlali áramot érzékeli összegző transzformátor segítségével, és ezt az áramot használja fel a hálózati fökapcsoló lekapcsolására. A kapcsolás üzemszerűen feszültség alatt álló vezetékek véletlen érintése esetén bekövetkező áramütés elleni védelemre szolgál. Az üzemszerűen feszültség alatt nem álló vezető anyagú testek érintésvédelmét nullázó vezető látja el. Ismeretes továbbá, az összegző transzformátor külső elektromágneses tér zavaró hatásának kiküszöbölését célzó U.S. Patent 3,731,148 számú „High-sensitivity differential relay proteded against disturbances” című szabadalom. Az összegző transzformátorról érkező feszültség RC szűrőre és onnan erősítőre kerül. Az RC szűrő kiszűri az összegző transzformátorról lejövő feszültségből, a hálózati frekvenciától eltérő frekvenciájú feszültségösszetevőket, azonban nem tudja kiszűrni a hálózati frekvenciával megegyező külső elektromágneses zavarokat. Az ismertetett áram védőkapcsolások egy-egy területén jól ellátják feladatukat, széles körben mégsem terjedhettek el, mert csak meghatározott körülmények között alkalmazhatók. Az érintésvédelemre használt áram-védőkapcsolásokban mind az MSZ 172/1 - 72 szabvány 9.2. pontja, mind az ismertetett megoldások szükségesnek tartják a védett lest földelését. Az üzemszerűen feszültség alatt álló vezetékek véletlen érintéséből eredő áramütés megelőzésére alkalmazott áram-védőkapcsolásoan, a feszültség alatt nem álló testek érintésvédelmiéről nullázással vagy földeléssel gondoskodnak. Erre ellemző példa a Siemens AG. DT. 15-38-369. számú rzabadalma. Az összegző transzformátor érzkcnységél csak a külső, zavaró elektromágneses tér közömbösítésével ehet továbbfokozni. Ezt a törekvést szolgálja az US. Patent 3,731,148. Azonban ez sem tudja kiküszöbölni a hálózati frekvenciájú elektromágneses zavarokat és oz a tény korlátot szab az összegző transzformátor érzékenysége további fokozásának. A háztartásokban és az iparban egyre több II. érintésvédelmi osztályú, hordozható villamos berendelést, kéziszerszámot használnak, amelyek rendszeres, szakszerű ellenőrzése nem megoldható, mivel szakképzetlen kezelők és gyermekek is használhatják. Használat közben állandóan fennáll az a veszély, hogy a csatlakozó vezeték vagy a készülék szigetelése megsérül és az Üzemszerűen feszültség alatt álló részek közvetlenül megérintheíővé válnak vagy a vezető anyagú alkatrészek érintésvédelem nélkül maradnak. Szakirodalomból ismeretes az a tény, hogy az áramütés súlyossága sok tényezőtől függ, azonban legdöntőbb az áramerősség nagysága és az áram behatásának időtartama, azaz a sérült szervezetén áthatoló töltésmennyiség. A Munkavédelem/1 A villamosság biztonságtechnikája c. könyv 4. oldalának 2. bekezdése szerint: „Természetes, hogy az áramérzés küszöbe alatti intenzitás baleseti szempontból elhanyagolható”. í 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
