Измеритель энергии искры

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ИСКРЫ, содержащий два интегратора, аналоговые ключи, элемент совпадения, источник опорного напряжения, блок управления, шестой выход которого соединен с управляющими вз ;ода1 т.интеграторов , вычислительный блок, соединенный выходом с входом блока . цифровой индикации, измерительные преобразователи тока и напряжени-я, входы которых являются входами устройства , формирователи высокого и низкого уровней, причем вход формирователя высокого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя напряжения и входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с входом первого интегратора , вход формирователя низкого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя тока и входом шестого аналогового йлюча, выход которого соединен с входом второго интегратора, выход формирователя низкого уровня соединен с вторым входом третьего элемента совпадения, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, введены формирователи высокого и низкого уровней другой полярности, источник опорМ ного напряжения другой полярности, Элементы совпадения, элемент ИЛИ, триггеры, нуль-органы, генератор импульсов и счетчики, причем вход формирователя высокого Уровня дру:гой полярности соединен с выходом измерительного преобразователя напряжения, а выход - с вторым входом второго элемента совпадения , первый вход которого соединен. с вторым выходом первого триггера, а выход - с первым входом второго триггера, первый выход которого соединен с третьим входом четвертого элемента совпадения и первым информационным входом блока управления, второй выход второго триггера соединен с третьим входом первого элемен (Л та совпадения, выход которого соединен с первым входом первого триггера; первый выход которого соединен с первым входом третьего элемента совпадения и вторым информационным входом блока управления, первый вход первого, элемента совпадения соединен с выходом формирователя высокого уровня, а второй вход объединен с третьим вхо дом второго элемента совпадения и 00 первым выходом блока управления, вход формирователя низкого уровня ее другой полярности соединен с выходом 4 измерительного преобразователя тока, а выход - с вторым входом четKj вертрго элемента совпадения, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первый вход последнего соединен с выходом третьего элемента совпадения, третий вход которого объединен с первым входом четвертого элемента совпадения и вторым выходом блока управления, выход элемента ИЛИ соединен с управляющими входами первогои шестого ключей и первым входом шестого элемента совпадения, аналоговые входы второго и четвертого ключей соединены с шиной опорного напряжения одной по

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) 3(5П 0 01 R 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21.) 3530293/18-21 (22 ) 29.12.82

46 ) 07.03.84. Бюл. 9 9

72 ) П.П. Парфенов, Г.A. Векслер и А.К. Корюхов (71) Особое KQHcTovKTopcKoe бюро при Смоленском заводе им. ХХЧ съезда КПСС (53) 621.317.38(088.8) (56) 1. Болотин И.Б., Эйдель Л.З.

Измерения в режимах короткого замыкания. М., "Энергия", 1973, с. 161.

2. Авторское свидетельство СССР

9 1013866, кл. G 01 R 21/06, 1981 (прототип). (54) (57) ИЗМКРИтКЛЬ ЭНКРГИИ ИСКРЫ, содержащий два интегратора, аналоговые ключи, элемент совпадения, источник опорного напряжения, блок управления, шестой выход которого соединен с управляющими входами. интеграторов, вычислительный блок, соединенный выходом с входом блока цифровой индикации, измерительные преобразователи тока и напряжения, входы которых являются входами устройства, формирователи высокого и низкого уровней, причем вход формирователя высокого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя напряжения и входом первого аналогового ключа, выход которого. соединен с входом первого интегратора, вход формирователя низкого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя тока и входом шестого аналогового ключа, выход которого соединен с входом второго интегратора, выход формирователя низкого уровня соединен с вторым входом третьего элемента совпадения, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных воэможностей, введены формирователи высокого и низкого уровней другой полярности, источник опорного напряжения другой полярности, элементы совпадения, элемент ИЛИ< триггеры, нуль-органы, генератор импульсов и счетчики, причем вход формирователя высокого уровня дру,гой полярности соединен с выходом измерительного преобразователя напряжения, а выход — с вторым входом второго элемента совпадения, первый вход которого соединен с вторым выходом первого триггера, а выход — с первым входом второго триггера, первый выход которого соединен с третьим входом четвертого элемента совпадения и первым информационным входом блока управления, второй выход второго триггера соединен с третьим входом первого элемента совпадения, выход которого соеди нен с первым входом первого триггер первый выход которого соединен с пе вым входом третьего элемента совпа дения и вторым информационным входом блока управления, первый вход первого элемента совпадения соединен с выхо дом формирователя высокого уровня, второй вход объединен с третьим вхо дом второго элемента совпадения и первым выходом блока управления, вход формирователя низкого уровня другой полярности соединен с выходо измерительного преобразователя тока, а выход — с вторым входом чет вертого элемента совпадения, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первый вход последнего соединен с выходом третьего элемента совпадения, третий вход котор го объединен с первым входом четвер того элемента совпадения и вторым выходом блока управления, выход элемента ИЛИ соединен с управляющими входами первого и шестого ключей и первым входом шестого элемента совпадения, аналогоные входы второго и четвертого ключей соединены с шиной опорного напряжения одной по1078347 лярности, а их управляющие входыс третьим выходом блока управления, аналоговые входы третьего и пятого ключей соединены с шиной опорного напряжения другой полярности, а их управляющие входы - с четвертым выходом блока управления, выходы второго и третьего кяючей объединены с входом первого интегратора, выход которого через первый. нуль-орган соединен с вторым входом третьего триггера, первый выход которого соединен с первым входом пятого элемента совпадения, а второй выход — с третьим информационным входом блока управления, выходы четвертого и пятого ключей объединены с входом второго интегратора, выход которого через второй нуль-орган соединен с вторым входом четвертого триггера, первый выход которого соединен с одним входом седьмого элемента совпадения, а втоИзобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения мощности и электрической энергии быстротекущих импульсных процессов, и может 5 быть использовано для измерения элек. трической энергии электрических разрядных процессов, возникающих при включении или отключении в коммутационной аппаратуре, в электрических 1О разрядниках и устройствах аналогич. ного назначения.

Известно устройство для измерения энергии искры, содержащее множительное устройство, входы которого подключены к выходам измерительных преобразователей тока и напряжения, а выход через интегратор соединен с индикатором (1) .

Однако устройство обладает низ- 20 кой точностью измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель энергии искры, содержащий измерительные преобразователи 25 тока и напряжения, входы которых являются входами устройства, аналоговые ключи, три интегратора, аналогоцифровой преобразователь, блок управления, источник опорного напряже- щ ния, аналоговые запоминающие устройства, множительно-делительный блок, элемент совпадения и формирователи высокого и низкого уровней, причем вход формирователя высокого уровня 35 соединен с выходом измерительного преобразователя напряжения и входом рой выход - с четвертым информационным входом блока управления, первый вход третьего триггера объединен с первым входом четвертого триггера и с восьмым выходом блока управления, второй вход пятого элемента совпадения объединен с вторыми входами шес- того и седьмого элементов совпадения и выходом генератора импульсов, выходы пятого, шестого и седьмого элементов совпадения соединены соответственно с входами первого, второ- го и третьего счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами вычислительного блока, управляющий вход которого соединен с шиной пятого выхода блока управления, первые входы первого и второго триггеров и установочные входы счетчиков соединены с шиной установки в исходное состояние седьмого выхода блока управления. первого аиалогового ключа, вход формирователя низкого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя тока и входом второго аналогового ключа, выходы формирователей высокого и низкого уровней через эле. мент совпадения соединены с управляющими входами аналоговых ключей и первым входом блока управления, выходы аналоговых ключей через соответствующие последовательно соединенные интегратор и аналоговое запоминающее устройство подключены к входам множительно-делительного блока, выход третьего аналогового ключа соединен с шиной источника опорного напряжения, выход множительно-делительного блока через аналого-цифровой преобразователь соединен с вторым входом блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам интеграторов, аналоговых запоминающих устройств и аналого-цифро1 вого преобразователя (2) .

Однако известное устройство позволяет измерить энергию быстротекущих разрядных процессов только в цепи постоянного тока. Оно не дает возможности вести исследования и измерения энергии искры или кратковременной дуги, возникающих при RQMмутации цепи переменного тока.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель энергии искры, 1078347 содержащий два интегратора, аналого- падения и вторым выходом блока упвые кжочи, элемент совпадения, источ- равления, выход элемента ИЛИ соединик опорного напряжения, блок управ- нен с управляющими входами первого ления, шестой выход которого соеди- и шестого ключей и первым входом нен с управляющими входами интегра- шестого элемента совпадения, аиалоторов, вычислительный блок, соеди- 5 говые входы второго и четвертого ненный выходом с входом блока цифро- ключей соединены с шиной опорного вой индикации, измерительные преоб- напряжения одной полярности, а их разователи тока и напряжения, входы управляющие входы — с третьим выхокоторых являются входами устройства, . дом блока управления, аналоговые формирователи высокого и низкого о входы третьего и пятого ключей соеуровней, причем вход формирователя . динены с шиной опорного, напряжения высокого уровня соединен с выходом другой полярности, а их управляюизмерительного преобразователя напря- щие входы — с четвертым выходом бложения и входом первого аналогового . ка управления, выходы второго и ключа, выход которого соединен с 15 третьего ключей объединены с входом входом первого интегратора, вход первого интегратора, выход которого формирователя низкого уровня соеди- через первый нуль-орган соединен с нен с выходом измерительного преоб- вторым входом третьего триггера, перразователя тока и входом шестого вый выход которого соединен с пераналоговото ключа, выход которого gp вым входом пятого элемента совпадесоединен с входом второго интегра- ния, а второй выход — с третьим интора, выход формирователя низкого формационным входом блока управлеуровня соединен с вторым входом ния, выходы четвертого и пят.го клютретьего элемента совпадения, введе- чей объединены с входом второго инны формирователи высокого и низкого 25 тегратора, выход которого через втоуровней другой полярности, источник рой нуль-орган соединен с вторым опорного напряжения другой полярнос- входом четвертого триггера, первый ти, элементы совпадения, элемент ИЛИ, выход которого соединен с одним триггеры, нуль-органы, генератор входом седьмого элемента совпадения, импульсов и счетчики, причем вход а второй выход — с четвертым инфорформирователя высокого уровня дру30 мационным входом блока управления

Р гой полярности соединен с выходом первый вход третьего триггера объедиизмеритель ного преобразователя нен с первым входом четвертого тригнапряжения, а выход — с вторым вхо- гера и с восьмым выходом блока упдом второго элемента совпадения, равления, второй вход пятого элеменпервый вход которого соединен с

35 та совпадения объединен с вторыми вторым выходом первого триггера, а входами шестого и седьмого элеменвыход — с первым входом второго тов совпадения и выходом генератора триггера, первый выход которого сое- импульсов, выходы пятого, шестого динен с третьим входом четвертого и седьмого элементов совпадения соеэлемента совпадения и первым инфор- 40 динены соответственно с входами пермационным входом блока управления, вого, второго и третьего счетчиков, второй выход второго триггера сое- выходы которых соединены с информадинен с третьим входом первого эле- ционными входами вычислительного мента совпадения, выход которого блока, управляющий вход которого соединен с первым входом первого 45 соединен с шиной пятого выхода блотриггера, первый выход которого сое-. ка управления, первые входы первого динен с первым входом третьего эле- и второго триггеров и установочные мента совпадения и вторым информа- входы счетчиков соединены с шиной ционным входом блока управления, установки в исходное состояние седьпервый вход первого элемента сов- 5р мого выхода блока управления. падения соединен с выходом формирова- На фиг. 1 представлена структуртеля высокого уровня, а второй вход ная схема измерителя энергии искры; объединен с третьим входом второго на фиг. 2 — временные диаграммы его элемента совпадения и первым выходом работы. блока управления, вход формирователя низкого уровня другой полярнос- 55 Измеритель энергии искры подклюти соединен с выходом измерительного тационного изделия 1, в цепи питапреобразователя тока, а выход — с ния которого включен эталонный евторым входом четвертого элемента

Р н эталонный ресовпадения, выход которого соединен зистор 2, и содержит наг зк

6О измерительные преобразователи с вторым входом элемента ИЛИ, перр бразователи 4 и 5 напряжения и тока, формирователь 6 вый вход последнего соединен с вы- высокого уровня ф го уровня, формирователь 7 ходом третьего элемента совпадения, 1высокого уровня и го уровня другой полярности, третий вход которого объединен с пер. формирователь 8 ль низкого уровня, форвым входом четвертого элемента сов- мирователь 9 н е ь низкого уРовня другой

1078347 б полярности, первый 10 и второй 11 элементы совпадения, первый 12 и второй 13 триггеры, третий 14 и четвертый 15 элементы совпадения, элемент ИЛИ 16, первый 17, второй 18 и третий 19 аналоговые ключи, пер5 вый интегратор 20, первый нуль-орган 21, третий триггер 22, шестой элемент 23 совпадения, третий счетчик 24, четвертый 25, пятый 26 и шестой 27 аналоговые ключи, второй интегратор 28, второй нуль-орган 29, четвертый триггер 30, генератор 31 импульсов, пятый элемент 32 совпадения, первый счетчик 33, седьмой элемент 34 совпадения, второй счет- 15 чик 35, вычислительный блок 36, блок

37 цифровой индикации, блок 38 управления, два источника опорного напряжения 39 (+V0) и 40 (-Vo) разНой полярности. Вход измерительного 20 преобразователя 4 напряжения соединен с клеммой напряжения исследуемого коммутационного изделия 1, а выход — с входами первого ключа 17, формирователя 6 высокого уровня и 25 формирователем 7 высокого уровня другой полярности. Вход преобразователя 5 тока соединен с токовой клеммой, которая через эталонный резистор 2 соединена с второй клеммой исследуемого коммутационного изделия 1, а выход — с входами шестого ключа 27, формирователя 8 низкого уровня и формирователя 9 низкого уровня другой полярности. Выход формирователя

6 высокого уровня соединен с первым входом первого элемента 10 совпадения, второй вход которого объединен с третьим входом второго элемента 11 совпадения и первым выходом блока 38 управления, а третий вход элемента 10 40 соединен с вторым выходом второго триггера 13. Выход элемента 10 совпадения соединен с верным входом первого триггера 12, второй вход которого объединен с вторым входом 45 второго триггера 13, установочной шиной седьмого выхода блока 38 управления н установочными входами счетчиков 24, 33 и 35. Первый вход первого триггера 12 соединен с пер- 50 вым входом третьего элемента 14 совпадения и вторым информационным входом блока 38 управления. Второй выход первого триггера 12 соединен с первым входом второго элемента

11 совпадения, второй вход которого соединен с выходом формирователя 7 высокого уровня другой полярности, а выход — с первым входом второго триггера 13, первый выход которого соединен с третьим входом четверто- 60 го элемента 15 совпадения и первым информационным входом блока 38 управления. Выход формирователя 8 низкого уровня соединен с вторым входом третьего элемента 14 совпадения„ 65 третий вход которого объединен с первым входом четвертого элемента 15 совпадения и вторым выходом блока

38 управления, а выход — с первым входом элемента ИЛИ 16, Выход формирователя низкого уровня другой полярности соединен с вторым входом четвертого элемента 15 совпадения, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 16 ° Выход элемента ИЛИ 16 соединен с управляющими входами первого 17 и шестого 27 аналоговых ключей и первым входом шестого элемента 23 совпадения. Аналоговые входы второго 18 и червертого

25 ключей соединены с шиной опорного напряжения одной полярности (+V ), а их управляющие входы с третьим выходом блока 38 управления. Аналоговые входы третьего 19 и пятого 26 ключей соединены с шиной опорного напряжения (-V ) друО гой полярности, а их управляющие входы — с четвертым выходом блока

38 управления. Выходы первого 17, второго 18 и третьего 19 ключей объединены с входом первого интегратора 20, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго интегратора 28 и с шестым выходом блока 38 управления. Выход, первого интегратора 20 через первый нуль-орган 21 соединен с вторым входом третьего триггера 22, первый вход которого объединен с первьэ» входом четвертого триггера и восьмым выходом блока 38 управления. Первый выход третьего триггера 22 соединен с первым входом пятого элемента 32 совпадения, а второй выход— с третьим информационным входом блока 38 управления. Выходы четвертого 25, пятого 26 и шестого 27 аналоговых ключей объединены с входом второго интегратора 28, выход которого через второй нуль-орган 29 соединен с вторым входом четвертого триггера 30, первый выход которого соединен с первым выходом седьмого элемента 34 совпадения,. а второй— с четвертым информационным входом блока 38 управления. Вторые входы элементов совпадения пятого 32, шестого 23 и седьмого 34 объединены с выходом генератора 31 импульсов, а выходы — с входами счетчиков первого 33, третьего 24 и второго 35 соответственно, выходы которых соединены с информационными входами вычислительного блока 36, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока 38 управления, а выход — с входом блока 37 цифровой индикации.

Устройство работает следующим образом.

При включении в сеть блок 38 управления вырабатывает по шине ус1078347 тановки в исходное состояние импульс, осуществляющий усТановку в исходное состояние триггеров 12 и

13 и счетчиков 24, 33 и 35, кроме того, блок 38 управления подает сигнал с четвертого выхода на управляющие входы интеграторов 20 и 28 и устанавливает их в исходное состояние, которое нулевым выходным потенциалом через нуль-органы 21 и 29 устанавливает триггеры 22 и 30 в ис- 1О ходное состояние. Блок 38 управления блокирует сигналом с первого выхода элементы 10 и 11 совпадения, а с второго выхода — элементы 14 и

15 совпадения. Разблокировка элемен- 15 тов совпадения 10, 11, 14 и 15 осуществляется блоком 38 управления автоматически через промежуток времени, задаваемый оператором вручную.

После установки в исходное сос- 2О тояние триггеров 12 и 13 с первого выхода триггера 12 осуществляется блокировка по первому входу элемента 14 совпадения, а с певого выхода триггера 13 - элемента 15 совпадения по третьему входу.

В исходном состоянии исследуемое коммутационное иэделие 1 находится во включенном .состоянии под токовой нагрузкой постоянного нли переменно- З го тока, определяемого нагрузкой 3.

Измерительный преобразователь 4 напряжения, представляющий собой масштабный усилитель с большим входным сопротивлением, своим входом подключен к клеммам напряжения, соединенным с нагрузкой 3. При замкну тых контактах изделия 1 напряжение, поступающее с выхода измерительного преобразователя 4 на входы формирователей б и 7 высокого уровня разной полярности, будет недостаточно для их срабатывания и на их выходах будет низкий потенциал, запрещающий работу элементов 10 и 11 совпадения. 45

По эталонному резистору 2 будет протекать ток нагрузки исследуемого иэделия 1. Падение напряжения, пропорциональное току нагрузки с эталонного резистора через токовую клемму поступает на вход измерительного преобразователя 5 тока, представляющего собой масштабный усилитель. Уровень напряжения, поступающего с его выхода, достаточен, что- 55 бы в момент перехода через нулевой уровень в сторону положительного значения напряжения при переменном входном токе вызвать срабатывание формирователя 8 низкого уровня (вре- 60 менная диаграмма фиг. 2е), а в момент перехода в сторону отрицательного значения — формирователя 9 низкого уровня другой полярности (временная диаграмма фиг. 2ж). Сост- б5 ветственно высокие разрешающие потенциалы с выходов формировател и

8 и 9 низкого уровня разных полярностей поступают на входы элементов

14 и 15 совпадения соответственно при положительной и отрицательной полярности входного сигнала, (временные диаграммы фиг. 2а, 2е, 2ж, 2э, 2и).

Перед проведением измерения с Первого выхода блока 38 управления подаются разрешающие потенциалы на входы элементов 10 — 11 совпадения, а с второго выхода — на входы элементов 14 — 15 совпадения. Подача разрешающего потенциала осуществляется устройством управления автоматически или вручную оператором.

Таким образом, на двух входах каждого из элементов 10 — 11 совпадения дежурят разрешающие потенциалы: один с первого выхода блока ЗЦ управления, а другие с вторым выходов триггеров 12 и 13.

В момент С, или .t, разрыва электрической цепи коммутационным изделием 1 на клемме напряжения возникает бросок. напряжения (фиг. 26), достаточный для срабатывания формирователей б или 7 высокого уровня разной полярности в зависимости от полярности входного сигнала (фиг.

2г — формирователь б высокого уровня, фиг. 2д — формирователь 7 высокого уровня другой полярности).

В момент времени t, отрицательной полярности входного напряжения срабатывает формирователь 7 высокого уровня другой полярности и высоким потенциалом со своего выхода (фиг. 2д), перебрасывает через элемент 11 совпадения триггер 13 по первому входу в состояние логической "1" (фиг . 2л) . Высокий потенциал с первого выхода триггера 13 поступает на первый информационный вход блока 38 управления и на третий вход элемента 15 совпадения.

По первому входу элемент 15 совпадения открыт потенциалом с второго выхода блока 38 управления, а на втором входе дежурит высокий потенциал (фиг. 2ж) с выхода формирователя 9 низкого уровня другой полярности. Срабатывание формирователя

9 вызывает ток, протекающий по эталонному резистору 2.

Таким образом, в момент времени на выходе элемента 15 совпадения появляется импульс, длительность существования которого определяется продолжительностью существования тока горения дуги (фиг. 2в) в цепи эталон ного ре з и с тора 2. По и рекращению протекания тока через эталонный резистор 2, в момент времени tg, формирователь 9 низкого

1078347

10 где U

0а()

0ср. B

65 уровня другой полярности выдает на выходе низкий потенциал (фиг. 2ж), запрещающий по второму входу выделение импульса элементом 15 совпадения. На выходе элемента 15 совпадения формируется импульс (фиг. 2н), начинающийся в момент t разрыва электрической цепи и оканчивающийся в момент tg прекращения тока через эталонный резистор 2 (фиг. 2в).

Следовательно длительность импульса на выходе элемента 15 совпадения равна длительности горения дуги а, Если момент разрыва электрической цепи происходит в момент положительной полярности входного 15 сигнала, то выделение интервала времени tj горения дуги происходит ана2 логично с той лишь разницей, что срабатывают формирователи 6 и 8, элемент 10 совпадения, триггер 12 2р (фиг. 2к) и элемент 14 совпадения, на выходе которого и выделяется интервал времени 1а (фиг. 2м), равный времени горения дуги.

Импульс с выхода элемента 15 25 совпадения (при положительной полярности входного сигнала с выхода элемента 14 совпадения), через элемент ИЛИ 16 поступает на управляющие входы аналоговых ключей 17 и

27 и на вход элемента 23 совпадени и отпирает их на время горения ду ги а, (а ). С первого выхода триггера 1:. (йри положительной полярности входного напряжения с первого выхода триггера 12) на первый (или второй) информационный вход блока

38 управления поступает информация о моменте начала выделения горения дуги, переднем фронте, и о полярности .входного сигнала (первый 40 вход — отрицательная, второй — положительная).

Через открытый аналоговый ключ

17 на вход интеграторов 20 с выхода измерительного преобразователя 4 45 напряжения поступает напряжение (фиг. 2б) горения дуги от момента времени 11 до момента С2 и интегрируется им. На выходе интегратора к концу интегрирования получаем напря- 50 жение, равное 2 uep.a 8 () = — U (, )at= (1) яс З ас

1 ф напряжение на выходе интег ратора; сопротивление на входе интегратора; емкость интегратора; напряжение горения дуги; среднее значение напряжения дуги за время горения п ги.

На вход интегратора 28 через ключ 27 аналогично поступает падение напряжения с эталонного резистора 2, пропорциональное току дуги, На выходе интегратора 28 к концу интегрирования получаем напряжение, равное 1

Uz — )), UU)t)dt= U> ),)

4 где R — величина эталонного резистоо ра;

18(t) — ток дуги;

1 8. — среднее значение тока дуги за время горения дуги. клок. 38 управления, получив информацию по первому информационному входу о моменте начала горения дуги через строго определенное время, задаваемое оператором в зависимости от диапазона длительности времени горения дуги, выдает запрещающие потенциалы с первого и второго выходов на выходы элементов совпадения 10, 11 и 14, 15, запрещая их дальнейшую работу. Одновременно с третьего или четвертого выхода, в зависимости от информации о полярнести входного сигнала, подается потенциал на ключи 18 и 25 (или 19 и 26), à с восьмого выхода олока 38 управления по первым входам перебрасываются триггеры 22 и 30 в состояние логической "1".

Начинается процесс преобразования полученной информации интеграторами 20 и 28 в длительность импульса.

На вход интегратора 20 через ключ 18 поступает опорное напряжение и интегрируется им. Выходное напряжение интегратора при .этом во времени равно

<и ч, Э о ()ср.а 1а 4 ) ",а t u <

Ю о йС КС (3) В момент t(„„), когда ныходное напряжение интегратора 20 равно нулю, срабатывает нуль-орган 21 и возвращает триггер 32 в исходное нулевое состояние, При этом. напряжение на выходе н момент t<„,) равно ц, U c à Uà Uo 0, о)1= йс и С (4) Приравниная g<(t ).нулю, получим

Оср.д )g

U1 U э )5) т.е. длительность импульса на выходе триггера 22 пропорциональна произ1078347

12 ведению среднего значения напряжения горения дуги на время горения дуги.

Аналогично на вход интегратора

28 через ключ 25 поступает опорное напряжение, и его выходное напряжение во времени равно (б) . ы.

"2 1 ) Орда

a з >a а (ao)c.а лз о

Ra рс щ

В момент tu<, когда напряжение на выходе интегратора 28 равно нулю, срабатывает нуль-орган 29 и возвращает триггеР 30 в исходное состояние. При этом напряжение в момент

С на выходе равно

< ))с 1ср.6 8 Ос 1д

21 М ) . (7) Ю

ПРиРавнивая U (tu ) нулю, получим

))с Уср.а Э

aua ° (8)

И0 т.е. длительность импульса на выхо де триггера 30 пропорциональна про.изведению среднего значения тока горения дуги на время горения дуги. З0

На время tu< импульсом с первого выхода триггера 22 открывается элемент 32 совпадения и пропускает на вход счетчика 33 импульсы с выхода генератора 31. За время щ в счет- 35 чике записывается число Ni, равное

" = о tu = о

О

Аналогично в счетчике 35 эа время

tu9 записывается число N2 равное

R IeA9 ° ta)

2 0 02 О Uб

В счетчике же 24 эа время t> записывается число НЗ, равное o Э (11) так как элемент 23 совпадения открывается импульсом с выхода элемента

ИЛИ 16 на время длительностью tg.

Следовательно, в счетчике 33 записывается число, пропорциональное . произведению среднего значения напря-55 жения горения дуги на время горения дуги, в счетчике 24 — число, пропорциональное времени горения дуги, а в счетчике 35 — число, пропорциональное произведению среднего значения Щ тока горения дуги на время горения дуги. С вторых выходов триггеров 22 и 30 на третий и четвертый информационные входы блока 38 управления поступает информация о прекращении

::процесса преобразования. По окончании выделения временных интервалов

С 0 и t> на выходах триггеров 22 и

30 блок 38 управления по пятому выходу подает команду на вычислительный блок 36 на прием и обработку ин-. формации со счетчиков 33, 24 и 35.

Вычислительный блок 36 осуществляет перемножение числа, пропорционального произведению среднего значения напряжения дуги на время горения дуги, записанного в счетчике 33 на,число, пропорциональное произведению среднего тока дуги на- время горения дуги, записанное в счетчике 35, к деление этого произведения на число, пропорциональное времени горения дуги, записанное в счетчике 24.

Таким образом, на выходе цифрового вычислительного блока 36 получаем число N, равное

"срд д "с ср.8 g

Uî о ио й=

" 4aa tg

0 ц Оср.а с Э ta1=к Ucp3 7, .8 8=KP, о Raa где К = = const ц1

P - энеРгия, Р=Бс Э Icp.3 t3

- частота генератора импульсов; т.е. число, пропорциональное произведению среднего значения напряжения горения дуги на среднее значение тока горения дуги и на время горения дуги, т.е. энергию, выделенную при горении. дуги. С выхода вычислительного блока 36 число, пропорциональное энергии, выделенной за время горения дуги, поступает на блок 37 цифровой индикации и индицируется им. С четвертого выхода блока 38 управления по управляющим входам интеграторов

20 и 28 осуществляется нх блокировка в исходном состоянии.

Подготовка к следующему измерению осуществяется автоматически или вручную посредством выработки блоком 38 управления по седьмому выходу импульса установки в исходное состояние триггеров 12 и 13 и счетчиков 24, 33 и 35, а также разблокировки ао первому и второму выходам блока 38 управления, элементов

10, 11 и 14, 15 совпадения. Блокировка этих элементов необходима ввиду того, что в момент замыкания цепи коммутационным иэделием 1 из-за эффекта дребезга горит дуга, и установка срабатывает и производит ее измерение.

Таким образом, предлагаемое устройство измеряет энергию дуги на постоянном токе при любой полярности входного сигнала посредством введе1078347

14 ния формирователей высокого и низкого уровней другой полярности, дополнительных элементов совпадения, триггеров, элемента ИЛИ, источника опорного напряжения другой полярности, нуль-органов и счетчиков. Кроме того, предлагаемое устройство измеряет энергию дуги, возникающей при разрыве цепи переменного тока, что по сравнению с известным устройством расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства и дает дополнительную возможность вести исследование коммутационных иэделий не только в цепи постоянного тока, но и. в цепи переменного тока.

Как известно, срок службы и надежность современной радиоэлектронной аппаратуры во многом зависят от надежности применяемых в ней коммутационных устройств, среди свойств которых важнейшее место за- нимает электрическая износоустойчивость. Величина износоустойчивости определяется коммутируемой мощностью, конструкцией и габаритами иэделий, диэлектрическими и контактными материалами и ограничивается, как правило, уходом за допустимые пределы электрических параметров — сопротивления изоляции и сопротивления контактов. В тех случаях, когда коммутация сопровождается дуговым или искровым разрядом, электрическая износоустойчивость ограничивается уходом эа допустимые пределы сопротивления изоляции вследствие напыления на поверхность диэлектрического промежутка между токоведущими элементами продуктов электрической эррозии, а также ухудшением изоляционных свойств диэлектриков в результате воздействия высокой температуры электрической дуги..Таким образом, электрическая износоустойчивость коммутационных устройств во многом определяется параметрами электричес- кого разряда, возникающего при коммутации, и в первую очередь величиной энергии, выделяющейся во время дугового разряда.

Энергия разряда является суммарной характеристикой, зависящей от

I конструкции и габаритов изделий, материала контактов, скорости их разъединения и условий эксплуатации. Определение энергии электрического разряда для конкретных типов коммутационных изделий в различных режимах и условиях эксплуатации позволяет: определить зависимость износоустойчивости конкретных типов ком1О мутационных изделий от мощности, 15

50 выделяющейся при коммутации в межконтактном зазоре (n=f(P8 )), где

n — количество циклов переключений;

Р8 — мощность дуги, и на основании этой зависимости и измерения Pg в других электрических режимах прогнозировать износоустойчивость иэделий практически в любом электрическом режиме с дуговой коммутацией; значительно снизить затраты на проведение испытаний по определению зависимости износоустойчивости от коммутируемого тока и напряжения для внесения этих данных в НТД и каталоги„ определить зависимости износоустойчивости коммутационных изделий от параметров конструкции (величины межконтактного зазора по воздуху и поверхности, скорости перемещения контактов, материала контактов, допустимой частоты переключе;:ий и т.д) и условий эксплуатации, что позволит разработать конкретные рекомендации по проектированию для разработчиков коммутационной аппаратуры, значитель- но сократить сроки разработки, повысить качество разработок; разработать рекомендации по применению и эксплуатации коммутационных изделий в различных электрических режимах и условиях, что сократит случаи выхода изделий из строя вследствие неправильной эксплуатации, повысит эксплуатационную надежность радиоэлектронной аппаратуры, сократит расходы на ремонт и простой аппаратуры; на основе разработки и внедрения рекомендаций по повышению надежности и долговечности коммутационных изделий повысить гарантийную долговечность иэделий.

1078347

Составитель С. Кабиков

Редактор О. Бугир Техред Т.Маточка Корректор А. Зимокосов

Закаэ 950/38 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,