RU2604868C1 - Universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents - Google Patents

Universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents Download PDF

Info

Publication number
RU2604868C1
RU2604868C1 RU2015135552/07A RU2015135552A RU2604868C1 RU 2604868 C1 RU2604868 C1 RU 2604868C1 RU 2015135552/07 A RU2015135552/07 A RU 2015135552/07A RU 2015135552 A RU2015135552 A RU 2015135552A RU 2604868 C1 RU2604868 C1 RU 2604868C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
leakage
module
group
parameters
Prior art date
Application number
RU2015135552/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Владимирович Гурин
Original Assignee
Павел Владимирович Гурин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Павел Владимирович Гурин filed Critical Павел Владимирович Гурин
Priority to RU2015135552/07A priority Critical patent/RU2604868C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2604868C1 publication Critical patent/RU2604868C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents can be used for right away disconnection of several loads from power supply in case of electric mains 380/220 V failure in residential and public buildings with possibility to set required disconnection parameters. This module in same housing is able to control four groups of loads, setting to them optimal parameters by rated current and leakage current. Module contains microcontroller, power elements (symistors), current sensors (current transformers), digital graphical display and control buttons. Using current transformers module microcontroller individually reads rated current value from each group of users, and using differential current transformers also individually reads leakage current from each group. Then microcontroller compares obtained values with specified, and in case of exceeding rated current or leakage current in any of groups of consumers according to specified algorithm issues command for disconnection to power element of group, in which specified parameters were exceeded.
EFFECT: providing instantaneous load group disconnection, by which parameters were exceeded, connected to module by means of three-contact terminals.
1 cl, 5 dwg

Description

Универсальный электронный модуль распределения и защиты электрической сети от токов перегрузки, утечки и короткого замыкания относится к электротехнике и может быть использован для отключения сразу нескольких нагрузок от источника питания при неисправности электрической сети 380/220 В в жилых и общественных зданиях с возможностью установки необходимых параметров отключения.The universal electronic module for distribution and protection of the electric network from overload, leakage and short circuit currents relates to electrical engineering and can be used to disconnect several loads from the power source at once in case of a 380/220 V electric network failure in residential and public buildings with the ability to set the necessary shutdown parameters .

Известны множество видов автоматических выключателей, устройств защитного отключения (далее УЗО), а также автоматические выключатели дифференциального тока, которые объединяют в себе функции автоматического выключателя и УЗО. Например, автоматический выключатель (RU 2541517, кл. Н01Н 83/14 (2006.01), Н01Н 83/22 (2006.01)) для защиты от перегрузок, токов короткого замыкания и токов утечки выполнен в двухполюсном исполнении. Еще один пример, автоматический выключатель (RU 2477541, кл. Н01Н 83/22 (2006/01)) также предназначен для защиты от перегрузок, токов короткого замыкания и токов утечки, выполнен в двухполюсном исполнении. Можно привести еще несколько примеров, отличающихся между собой размерами, различными конструкциями внутренних механизмов, количеством полюсов. Главные отличия от рассматриваемого изобретения - это фиксированные установленные заводом параметры для каждой единицы изделия и отдельный корпус для каждой группы потребителей. Данные устройства применяются для сборки распределительных щитов и последующей защиты электропроводки от короткого замыкания, токов перегрузки и токов утечки.There are many types of circuit breakers, residual current circuit breakers (RCDs), as well as differential current circuit breakers that combine the functions of a circuit breaker and RCD. For example, a circuit breaker (RU 2541517, class Н01Н 83/14 (2006.01), Н01Н 83/22 (2006.01)) for protection against overloads, short-circuit currents, and leakage currents is made in a two-pole design. Another example, a circuit breaker (RU 2477541, class N01N 83/22 (2006/01)) is also designed to protect against overloads, short circuit currents and leakage currents, made in a two-pole design. You can give a few more examples that differ in size, different designs of internal mechanisms, the number of poles. The main differences from the invention in question are fixed parameters set by the factory for each unit of the product and a separate housing for each group of consumers. These devices are used for assembling switchboards and subsequent protection of electrical wiring from short circuits, overload currents and leakage currents.

На сегодняшний день для сборки большинства электрических щитов 380/220 В необходимо подобрать по заранее разработанной схеме:Today, for the assembly of most electric panels 380/220 V, you need to choose according to a previously developed scheme:

- автоматические выключатели по требуемому номинальному току для защиты электрической сети от перегрузок и короткого замыкания;- circuit breakers at the required rated current to protect the electrical network from overloads and short circuits;

- УЗО по номинальному току и по току утечки по каждой группе потребителей в отдельности для защиты от токов утечки и поражения человека электрическим током при повреждении изоляции электроустановок;- RCD according to the rated current and leakage current for each group of consumers separately for protection against leakage currents and electric shock by a person in case of damage to the insulation of electrical installations;

- либо автоматический выключатель дифференциального тока по требуемому номинальному току и току утечки.- either a residual current circuit breaker for the required rated current and leakage current.

Помимо вышеописанных электроустановочных изделий потребуются также как минимум еще несколько дополнительных деталей, таких как шина для подключения нулевых проводников, шина для подключения проводников заземления, шина для соединения между собой автоматических выключателей, а также предварительно подготовленные перемычки (отрезки проводов необходимой длины) для соединения УЗО с автоматическими выключателями по специальной схеме. На фигуре 1 представлен один из наиболее распространенных примеров подключения автоматических выключателей 4 и УЗО 5 в электрическом щите. В данном примере проводник фазы питающего кабеля 1 подключаются к каждому УЗО 5 с последующим подключением к автоматическому выключателю 4, нулевой провод подключается к шине для подключения нулевых проводников 2, провод заземления - соответственно к шине подключения проводников заземления 3. Кабели подключения потребителей 6 подключаются к соответствующей группе автоматического выключателя 4 (фаза) и УЗО5 (ноль) с подключением проводников заземления к шине 3.In addition to the above-described wiring accessories, at least a few additional details will also be required, such as a bus for connecting neutral conductors, a bus for connecting grounding conductors, a bus for connecting circuit breakers to each other, as well as pre-prepared jumpers (wire lengths of the required length) for connecting RCDs to circuit breakers according to a special scheme. The figure 1 presents one of the most common examples of connecting circuit breakers 4 and RCD 5 in an electrical panel. In this example, the phase conductor of the supply cable 1 is connected to each RCD 5 and then connected to the circuit breaker 4, the neutral wire is connected to the bus to connect the neutral conductors 2, the ground wire is respectively connected to the bus for connecting the ground conductors 3. Consumer cables 6 are connected to the corresponding group of circuit breaker 4 (phase) and UZO5 (zero) with the connection of grounding conductors to bus 3.

Недостатками при сборке электрического щита, используя вышеописанные детали, являются:Disadvantages when assembling an electrical panel using the above details are:

- сложность монтажа, т.к. необходимо безошибочно подключить между собой автоматические выключатели 4, УЗО 5, а также правильно распределить нулевые проводники, часть из которых подключается к нулевой шине 2, а часть - к необходимым УЗО 5;- complexity of installation, as it is necessary to accurately connect the circuit breakers 4, RCD 5 to each other, as well as correctly distribute the neutral conductors, some of which are connected to the zero bus 2, and some to the necessary RCD 5;

- необходимость в обязательном подборе деталей по требуемым параметрам;- the need for mandatory selection of parts according to the required parameters;

- большое количество времени, затраченного на монтаж, подбор и закупку всех необходимых деталей для сборки щита.- a large amount of time spent on installation, selection and purchase of all necessary parts for assembling the shield.

Техническими задачами универсального электронного модуля распределения и защиты электрической сети от токов перегрузки, утечки и короткого замыкания являются:The technical tasks of the universal electronic module for distribution and protection of the electric network from overload, leakage and short circuit currents are:

1. Объединение в одном устройстве сразу нескольких автоматических выключателей дифференциального тока с возможностью настройки параметров по номинальном току и току утечки в необходимом диапазоне для каждой группы в отдельности.1. The combination in a single device of several circuit breakers of differential current with the ability to configure parameters for the rated current and leakage current in the required range for each group separately.

2. Уменьшение количества компонентов для сборки электрического щита.2. Reducing the number of components for the assembly of the electrical panel.

3. Максимально простой и быстрый процесс монтажа;3. The most simple and quick installation process;

4. Минимизация стоимости монтажных работ.4. Minimizing the cost of installation work.

Поставленные задачи решаются благодаря следующим основным элементам модуля: микроконтроллер, датчики тока (трансформаторы тока), силовые элементы (симисторы), цифровой графический индикатор и кнопки управления. Структурная схема модуля отображена на фигуре 2. Реализуются задачи следующим образом. После монтажа модуля в распределительный щит вручную задаются необходимые параметры для каждой группы потребителей. Например:The tasks are solved thanks to the following main elements of the module: microcontroller, current sensors (current transformers), power elements (triacs), digital graphic indicator and control buttons. The block diagram of the module is shown in figure 2. The tasks are implemented as follows. After mounting the module in the switchboard, the necessary parameters for each consumer group are manually set. For example:

- Группа №1 - номинальный ток 25 А, ток утечки 100 мA;- Group No. 1 - rated current 25 A, leakage current 100 mA;

- Группа №2 - номинальный ток 10A, ток утечки 30 мA;- Group No. 2 - rated current 10A, leakage current 30 mA;

- Группа №3 - номинальный ток 16А, ток утечки 30 мA;- Group No. 3 - rated current 16A, leakage current 30 mA;

- Группа №4 - номинальный ток 32А, ток утечки 300 мA и так далее.- Group No. 4 - rated current 32A, leakage current 300 mA and so on.

Микроконтроллер модуля с помощью трансформаторов тока в реальном времени считывает значение номинального тока с каждой группы потребителей в отдельности, а с помощью дифференциальных трансформаторов тока считывает ток утечки также с каждой группы в отдельности. Затем микроконтроллер сравнивает полученные значения с заданными, и в случае превышения номинального тока либо тока утечки в любой из групп потребителей по определенному алгоритму выдает команду на отключение силовому элементу группы, в которой произошло превышение установленных параметров. На фигуре 3 отображен универсальный электронный модуль распределения и защиты электрической сети от токов перегрузки, утечки и короткого замыкания в трех ракурсах. Для удобства модуль выполнен в корпусе для монтажа на din-рейку любого распределительного щита. Подключение модуля к вводу питания осуществляется с помощью клемм 7, расположенных слева в верхнем и нижнем рядах и соединенных параллельно между собой для удобства подключения. На данном чертеже представлен модуль на 4 группы (распределительные линии), две из которых расположены сверху (8, 9) и две снизу (10, 11), но возможно изготовление модуля большим количеством групп. В данном изобретении подключение ввода питания и распределительных линий осуществляется к соответствующим трехконтактным клеммам без необходимости разделки и разводки нулевых проводов и проводов заземления каждого кабеля по шинам, так как все три провода (фаза, нейтраль, земля) подключаются к одной клемме в соответствующие контакты. Кроме того, нет необходимости соединять между собой группы автоматических выключателей и УЗО, что существенно упрощает и ускоряет процесс монтажа и в итоге уменьшает его стоимость. На фигуре 4 изображен пример подключения универсального электронного модуля распределения и защиты электрической сети от токов перегрузки, утечки и короткого замыкания 22.The module microcontroller, using current transformers in real time, reads the value of the rated current from each group of consumers separately, and using differential current transformers it also reads the leakage current from each group separately. Then the microcontroller compares the obtained values with the set ones, and in case of exceeding the rated current or leakage current in any of the consumer groups according to a certain algorithm, issues a command to disconnect the power element of the group in which the set parameters were exceeded. The figure 3 shows a universal electronic module for distribution and protection of the electric network from overload currents, leakage and short circuit in three ways. For convenience, the module is made in a housing for mounting on a din-rail of any switchboard. The module is connected to the power input using the terminals 7 located on the left in the upper and lower rows and connected in parallel with each other for easy connection. This drawing shows a module for 4 groups (distribution lines), two of which are located on top (8, 9) and two on the bottom (10, 11), but it is possible to produce a module with a large number of groups. In this invention, the power input and distribution lines are connected to the corresponding three-pin terminals without the need to cut and wire the neutral wires and ground wires of each cable on the buses, since all three wires (phase, neutral, earth) are connected to the same terminal in the corresponding contacts. In addition, there is no need to interconnect groups of circuit breakers and RCDs, which greatly simplifies and speeds up the installation process and ultimately reduces its cost. The figure 4 shows an example of connecting a universal electronic module for distribution and protection of the electrical network from overload currents, leakage and short circuit 22.

Установка параметров модуля производится следующим образом (фигура 3):Setting the parameters of the module is as follows (figure 3):

1. С помощью кнопки 13 «Установка» выбирается режим установки номинального тока.1. Using the “Setup” button 13, the mode for setting the rated current is selected.

2. Кнопками 15-18 выбирается группа, для которой будет установлено значение, и кнопками 12, 14 устанавливается необходимый номинальный ток.2. Use the buttons 15-18 to select the group for which the value will be set, and use the buttons 12, 14 to set the required rated current.

3. Нажатием кнопки 13, переходим в режим установки тока утечки и также кнопками 12, 14 устанавливается необходимое значение.3. By pressing the button 13, we switch to the leakage current setting mode and also the buttons 12, 14 set the required value.

При дальнейшем нажатии кнопки 13 модуль переходит в режим работы, в котором производится измерение текущих параметров и сравнение их с уже заданными. В режиме работы кнопки 15-18 выполняют функцию включения и отключения соответствующей группы. Все установленные значения по каждой группе отображаются на индикаторе 19. Смена режимов и выбор соответствующих групп на индикаторе 19 отображаются миганием соответствующих значений. Обновление либо корректировка программы управления в данном модуле осуществляется легко благодаря вынесенному на боковую панель гнезда USB 20. В качестве силовых элементов, управляемых включением и отключением нагрузки посредством сигналов от микроконтроллера, являются мощные симисторы, отвод тепла с которых осуществляется благодаря специальному теплоотводу 21.By further pressing the button 13, the module enters the operation mode in which the current parameters are measured and compared with those already set. In the operating mode, buttons 15-18 perform the function of turning on and off the corresponding group. All set values for each group are displayed on indicator 19. Change of modes and selection of the corresponding groups on indicator 19 are displayed by flashing the corresponding values. Updating or updating the control program in this module is carried out easily thanks to the USB 20 jack located on the side panel. Power elements controlled by switching on and off the load via signals from the microcontroller are powerful triacs, the heat is removed from which thanks to a special heat sink 21.

Использование данного изобретения в распределительных электрических щитах намного упростит и ускорит монтаж, избавит от необходимости выбора изделий по параметрам, т.к. они устанавливаются самостоятельно уже после монтажа модуля. Пример такого щита приведен на фигуре 5, где в стандартный 12-модульный щит 23 установлен счетчик 25, вводной двухполюсный автоматический выключатель 24 и универсальный электронный модуль распределения и защиты электрической сети от токов перегрузки, утечки и короткого замыкания 22. Кроме того, учитывая тот факт, что модуль работает на микроконтроллере, появляются безграничные возможности «программно» менять режимы работы, контролировать причины аварийных отключений, вести статистику потребления электроэнергии и т.д. Также, при применении дополнительных модулей возможно удаленно контролировать и управлять включением/отключением групп потребителей.The use of this invention in electrical switchboards will greatly simplify and speed up installation, eliminating the need to select products by parameters, because they are installed independently after installing the module. An example of such a shield is shown in figure 5, where a counter 25 is installed in a standard 12-module shield 23, an input two-pole circuit breaker 24, and a universal electronic module for distribution and protection of the electric network from overload, leakage, and short circuit currents 22. In addition, given the fact that the module works on a microcontroller, there are unlimited possibilities to “programmatically” change operating modes, control the causes of emergency outages, keep statistics of electricity consumption, etc. Also, when using additional modules, it is possible to remotely control and manage the inclusion / deactivation of consumer groups.

Учитывая вышеописанные возможности, данное изобретение находит применение во многих электрических сетях, где требуется распределение, защита от перегрузок, токов утечки, короткого замыкания, а также защита человека от поражения электрическим током.Given the above possibilities, this invention finds application in many electrical networks where distribution, protection against overloads, leakage currents, short circuit, as well as protecting a person from electric shock, is required.

Claims (1)

Универсальный электронный модуль распределения и защиты электрической сети от токов перегрузки, утечки и короткого замыкания, содержащий в одном корпусе элементы для защиты сразу нескольких групп нагрузок, подключенных через трёхконтактные клеммы, управляемых микроконтроллером, снимающим значения с датчиков тока и дифференциальных датчиков тока пропорциональные текущему значению номинального тока и тока утечки в каждой из групп нагрузок, сравнивающим с введёнными с помощью кнопок ввода значениями отображёнными на индикаторе и, в случае превышения текущих значений, отправляющим сигнал на отключение одному или нескольким силовым элементам коммутирующих конкретные группы нагрузок, в которых произошло превышение текущих значений номинального тока, либо тока утечки для защиты электрической сети от токов перегрузки, утечки и короткого замыкания, а также для защиты человека от поражения электрическим током. A universal electronic module for distribution and protection of the electric network from overload, leakage and short circuit currents, containing in one housing elements for protecting several load groups connected via three-pin terminals controlled by a microcontroller that takes values from current sensors and differential current sensors proportional to the current nominal value current and leakage current in each load group, comparing with the values displayed on the indicator and entered in taking into account the excess of current values, which sends a shutdown signal to one or more power elements switching specific groups of loads in which the current values of the rated current or leakage current are exceeded to protect the electric network from overload, leakage and short circuit currents, as well as to protect people from electric shock.
RU2015135552/07A 2015-08-21 2015-08-21 Universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents RU2604868C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135552/07A RU2604868C1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 Universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135552/07A RU2604868C1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 Universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2604868C1 true RU2604868C1 (en) 2016-12-20

Family

ID=58697269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015135552/07A RU2604868C1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 Universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604868C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179237U1 (en) * 2017-11-15 2018-05-07 Кучеров Дмитрий Андреевич PLASTIC DISTRIBUTION BOARD
EP3550688A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-09 Eli Dosh Electric panel monitoring system
RU2774982C2 (en) * 2017-08-09 2022-06-24 Шнейдер Электрик Эндюстри Сас Circuit breaker at leakage

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446431A (en) * 1994-04-28 1995-08-29 Square D Company Ground fault module conductors and base therefor
RU2363973C2 (en) * 2006-12-13 2009-08-10 Николай Валентинович Татарченко Modular engineering system
RU2010127233A (en) * 2007-12-04 2012-01-10 Абб С.П.А. (It) CIRCUIT BREAKER FOR USE IN LOW VOLTAGE CHAINS
RU2541517C2 (en) * 2013-06-07 2015-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "ИЭК ХОЛДИНГ" Automatic circuit breaker

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446431A (en) * 1994-04-28 1995-08-29 Square D Company Ground fault module conductors and base therefor
RU2363973C2 (en) * 2006-12-13 2009-08-10 Николай Валентинович Татарченко Modular engineering system
RU2010127233A (en) * 2007-12-04 2012-01-10 Абб С.П.А. (It) CIRCUIT BREAKER FOR USE IN LOW VOLTAGE CHAINS
RU2541517C2 (en) * 2013-06-07 2015-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "ИЭК ХОЛДИНГ" Automatic circuit breaker

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774982C2 (en) * 2017-08-09 2022-06-24 Шнейдер Электрик Эндюстри Сас Circuit breaker at leakage
RU179237U1 (en) * 2017-11-15 2018-05-07 Кучеров Дмитрий Андреевич PLASTIC DISTRIBUTION BOARD
EP3550688A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-09 Eli Dosh Electric panel monitoring system
US10761129B2 (en) 2018-04-03 2020-09-01 Shimi Nakash Electrical power supply panel with increased safety through monitoring and control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2634207C (en) Power distribution system with individually isolatable functional zones
CA3141957C (en) Open pen detection and shut down system
CA2358978C (en) Electrical distribution panel employing a surge protector
US9831664B1 (en) Integrated circuit breaker panels
RU2604868C1 (en) Universal electronic module for electric network distribution and protection against overload, leakage and short circuit currents
WO2008104743A1 (en) Distribution board
CN114123094A (en) Fire protection switch and method
GB2466941A (en) Consumer unit for housing residual current devices and miniature circuit breakers
EP3989394A1 (en) Split-bus electrical panel with homeowner selectable partial or full back-up from pv/battery systems
DK1964222T3 (en) POWER DISTRIBUTION SYSTEM WITH INDIVIDUALLY INSULABLE FUNCTIONAL SECTIONS
KR101639758B1 (en) Bus bar overheating alarm terminal support fixture
WO2020026258A1 (en) Low voltage domestic board integrated with multilevel protection and multiple source
CN212435042U (en) Circuit breaker and contactless switch combined programmable power distribution device
CN208046213U (en) A kind of resident's low pressure TN system Zero line breaking preventors
Sărăcin et al. Software programs used in designing of low voltage electrical distribution panels
WO2023161951A1 (en) Protected distribution board integrated with low voltage load power distribution system
AU2008100118A4 (en) Power distribution system with individually isolatable functional zones
JPH10108312A (en) Distribution board for house
JP2002034109A (en) Branch circuit system from single-phase three-wire main line
CN111600201A (en) Circuit breaker and contactless switch combined programmable power distribution device
Herres Give'em a break
WO2015145199A1 (en) A fuseboard
GB2506132A (en) Fuseboard with RCDs and circuit breakers
TH4337C3 (en) Improved earthing system
TH4337A3 (en) Improved earthing system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200822