Устройство для измерения параметров электрической дуги

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ,-содержащее блок питания, нагрузку, шунт, два усилителя, три блока установки и кодирования, перемножитель, блок определения наличия дуги, генератор тактовых импульсов, два интегратора , управляемый делитель частоты, блок кодирования измерительного шун-. та, два преобразователя напряжения в интервал времени, два блока вычисления порядка и три счетчика, причем первый вьшод блока питания соединен с его вторым выводом через последовательно соединенные нагрузку,шунт ииспытуемые контакты входы первого усили-, теля Подключены к соответствуюпцш выводам испытуемьпх контактов, а входы второго усилителя - к соответствующим выводам шунта, выходы обоих усилителей соединены.с соответствующими входами, перемноясителя и соответствукдцими входами блока определения наличия дуги, выход которого подключен к первым входам интеграторов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами перемножителя и второго усилителя, третьи входы с первыми входами соответствующих блоков вычисления порядка и выхода « .. / /f.,,,, / Trs. If;-/ iми-соответствующих блokoв ус-тановки и кодирования,входы которых подключены :К выходам cooтвeтcтвyющIiX интеграторов и через соответствующие преобразователи напряжения в интервал времени к первым входам соответствующих счетчиков, вторые входы которых соединены с выходом управляемого делителя частоты, первый вход которого подключен к управляющему входу второго усшштеля и через третий блок установки и кодирования к выходу второго усилителя, а второй вход к выходу генератора тактовых .импульсов и первому входу третьего счетi чика, второй вход которого соединен с выходом блока определения наличия дуги, а вторые входы обоих блоков вычисления порядка соединены с выходом блока кодирования измерительного шунта, отличающееся тем, что, с целью повьшенйя точности измерения, в него введены блок ю определения состояния контактов, блок сброса, блок управления контактами , четвертый счетчик и третийблок вычисления порядкаj причем входы блока определения состояния контакр1 тов подключены к выходам соответствующих усилителей, первый выход - к счетному входу четвертого счетчика и входам запуска преобразователей напряжения в интервал времени, а вто . ройвькодк входу разрешения пере:ключения третьего блока установки и кодирования и первому входу блока сброса, выход которого подключен к входам сброса первого, второго и третьего счетчиков, а второй вход к выходу переполнения четвертого

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 С 01 R 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3706166/24-21 (22) 01.03.84 (46) 23. t2.85. Бюл. Р 47 (72) В.Е. Романов и А,Н. Семенов (53) 621.317.38(088.8) (56) Болотин И.Б., Эйдель Л.З. Измерения в режимах короткого замыкания.

Л.: Энергия, 1973, с. 161.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 892328, кл. С 01 R 21/06, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ,.содержащее блок питания, нагрузку, шунт, два усилителя, три блока установки и кодирования, перемножитель, блок определения наличия дуги, генератор тактовых импульсов, два интегратора, управляемый делитель частоты, блок кодирования измерительного шунта, два преобразователя напряжения в интервал времени, два блока вычисления порядка и три счетчика, причем первый вывод блока питания соединен с его вторым выводомчерез последовательно соединенные нагрузку,шунт и испытуемые контакты,входыпервого усилителя подключены к соответствующим выводам испытуемых контактов, а входы второго усилителя — к соответствующим выводам шунта, выходы обоих усилителей соединены.с соответствующими входами.перемножителя и соответствующими входами блока определения наличия дуги, выход которого подключен к первым входам интеграторов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами перемножителя и второго усилителя, третьи входыс первыми входами соответствующих ю" олоков вычисления порядка и выхода„Л0„„12Оа85 А, ми.соответствующих блоков установки и кодирования, входы которых подключены ,:к выходам соответствующих интеграторов и через соответствующие преобразователи напряжения в интервал времени к первым входам соответствующих счетчиков, вторые входы которых соединены с выходом управляемого делителя частоты, первый вход которого подключен к управляющему входу второго усилителя и через третий блок установки и кодирования к выходу второго усилителя, а второй вход— к выходу генератора тактовых,импульсов и первому входу третьего счетчика, второй вход которого соединен с выходом блока определения наличия дуги, а вторые входы обоих блоков вычисления порядка соединены с выходом блока кодирования измерительного шунта, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точнос4 ти измерения, в.него введены блок пределения состояния контактов, блок сброса, блок управления контактами, четвертый счетчик и третий блок вычисления-порядка, причем входы блока определения состояния контактов подключены к выходам соответствующих усилителей, первый выход — к счетному входу четвертого счетчика и входам запуска преобразователей напряжения в интервал времени, а вто.рой выход — к входу разрешения переключения третьего блока установки и кодирования и первому входу блока сброса, выход которого подключен к входам сброса первого, второго и третьего счетчиков, а второй вход— к выходу переполнения четвертого

1 700185 счетчика, входам разрешения переклю- входам блоков вычисления порядка, чения первого и второго блоков уста- дополнительные входы которых подклюновкн и .кодирования, входу блока чены к выходам соответствующих счетуправления контактами и вычитающим чиков, 25

Изобретение относится к измерительной технике и может, быть использовано для, "исследования надежности коммутационной айпаратуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения sa счет статистичес кого усреднения результатов многократных измерений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. 1г

Устройство содержит блок 1 питания, нагрузку 2, испытуемые контакты

3, шунт 4, усилители 5 и 6, управляемый делитель 7 частоты, перемножитель 8, блок 9 определения наличия 15 дуги, генератор 10 тактовых импульсов, интеграторы 11 и 12, блоки 1315 установки и кодирования, блок 16 кодирования измерительного шунта, преобразователи 17 и 18 напряжения в 20 интервал времени, блок 19 сброса, счетчики 20-23, блок 24 определения состояния контактов, блоки 25-27 вычисления порядка и блок 28 управления испытуемыми контактами.

Блок 1 питания, нагрузка 2, испытуемые контакты 3 и шунт 4 включены последовательно. Параллельно испытуемым контактам 3 подключены входы первого усилителя 5, а парал- зо лельно шунту 4 — входЫ второго усилителя 6. Выход первого усилителя 5 соединен с первыми входами перемножителя 8, блока 24 определения состояния контактов и блока 9 определения наличия дуги. Выход усилителя 6 подключен к входу блока t5 установки и кодирования, входу интегратора

12, вторым входам блока 9 определения наличия дуги, перемножителя 8 4О и блока 24 определения состояния контактов, второй выход коТорого подключен к входу разрешения переключения блока 15 установки и кодировавания, выход которого подключен к 4 входу управления коэффициентом усиления усилителя 6 и входу управления, 2 изменением частоты управляемого делителя 7 частоты. Выход блока 9 определения наличия дуги подключен к входам разрешения интегрирования интеграторов 11 и 12 и входу разрешения счета счетчика 21, выход переполнения которого соединен с входом блока 27 вычисления порядка. Вы- ход интегратора 12 соединен с входами блока 14 установки и кодирования и преобразователя 18, выход которого соединен с входом разрешения счета счетчика 22, выход переполнения которого соединен с дополнительным входом блока 26 вычисления порядка.

Выход генератора 10 тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика 21 и тактовым входом управляемого делителя 7 частоты, выход которого соединен со счетными входами счетчиков 20 и 22. Выход перемножителя 8 соединен с входом интегратора

11, выход которого подключен к входам блока 13 установки и кодирования и преобразователя 17, выход которого подключен к входу разрешения счета счетчика 20, выход переполнения которого подключен к дополнительному входу блока 25 вычисления порядка, Первый выход блока 24 определения состояния контактов подключен к входам запуска преобразователей 17 и

18 и входу счетчика 23, выход которого подключен к второму входу блока ! 19 сброса, вычитающим входам блоков 25-.27 вычисления порядка, входу блока 28 управления испытуемыми контак- тами и входам разрешения переключе-, ния блоков 13 и 14 установки и кодирования. Выход блока 13 установки и кодирования подключен к входу изменения постоянной интегрирования интегратора 11 и первому входу блока 25 вычисления порядка, а выход блока 14 установки и кодирования— к входу изменения постоянной интегрирования интегратора 12 и первому вхо1200 ду блока 26 вычисления порядка. Вы. ход блока 16 кодирования измерительного шунта соединен с вторыми входами блоков 25 и 26 вычисления порядка. 5

Устройство работает следующим образом.

Устройство предназначено для работы с шунтами, коэффициент преобразования которых представляется выра- 10 жением.

k„= à . 10 (шВ/а -, (1) где а — постоянная; о ш — принимает значения наприЭ

f5 мер, 0,1,2,3 в зависимости ! от номинального тока шунта.

Блок 16 кодирования измерительно.го шунта представляет собой комбина,ционную схему, которая в зависимости 20 от положения переключателя вырабатывает на выходе код, соответствующий значению выражения (1) .

Второй усилитель 6 выполнен с изменяемым коэффициентом усиления, котоырй определяется выражением к =Ь ° 2, (2)

М I .. где Ь - постоянная; — в зависимости от диапазонов З0 работы усилителя может принимать значения О, 1,2,3.

Блок 15 установки и кодирования производит при наличии сигнала с второго выхода блока 24 определения состояния контактов, который означает, что контакты замкнуты,. подбор требуемой величины k из выражения (2). Величина k кодируется и запоминается на время одного измерения.

Блок 24 определения состояния .контактов, анализируя значения напряжения иа контактах и тока через контакты, вырабатывает сигнал, свидетельствующий о замкнутом и разомкну- 45 том.состоянии контактов, исключая переходные процессы на контактах при их замыкании и размыкании.

Интегратор 12 с блоком 14 установкй и кодирования и интегратор 11 с блоком 13 установки и кодирования выполнены подобно усилителю 6,только в цепй обратной связи операционного усилителя переключаются не резисторы, а емкости. Соотношение постоян-55 ных времени интегрирования интеграторов на разных пределах "1 . 2 3=

-=1:1О:100,интегрирование начинается .

185 4 с наименьшей постояннои времени Г, (включена емкость С в цепи обрат1 ной связи операционного усилителя).

Когда напряжение на выходе интегратора достигает некоторой порого. вой величины, пороговое устройство подключает параллельно емкости С

I емкость С = 9 . С . Из-за перерас2 пределения зарядов на емкостях напряжение на выходе операционного:усилителя уменьшается в 10 раз (что равносительно тому, что интегратор до этого работал с постоянной времени 10 „ ). Дальнейшее интегрирова-. ние проводится с емкостью С +С =.

2 1

=10 С„т.е. в десять раз большей постоянной -времени. Если напряжение на выходе интегратора достигает еще раз пороговой величины, аналогичным образом подключается третья емкость С = 9 (С + С ).

1 2

Таким образом, постоянная времени интеграторов 11 и 12 может принимать значения 1 - 10 Гс), (3) где Х = 0,1,3 в зависимости от диапазона..

Блок 27 вычисления порядка представляет собой счетчик, подсчитывающий число переполнений счетчика 21.

Блоки 25 и 26 вычисления порядка представляют собой сумматоры, производящие алгебраическое суммирование числа переполнений соответствующего счетчика и величин Р и k из выражений (1) и (3) .

Блок 28 управления контактами служит для включения исполнительного механизма, переключающего контакты (при испытаниях контактов реле к нему подключается обмотка испытуемого реле). Этот блок может состоять из ждущего генератора прямоугольных импульсов тяпа "меандр" и электронного ключа, который управляется этим генератором, Посредством электронного ключа подается напряжение на исполнительный механизм (обмотку реле).

В исходном .состоянии все счетчики сброшены в нулевое состояние, испытуемые контакты 3 замкнуты, по цепи испытуемых контактов через нагрузку 2 и измерительный шунт 4 течек ток от блока 1 питания. На блоке 16 кодирования измерительного шунта выставлено значение номинального тока шунта. Для проведения про1200185 цесса измерения блок 28 запускается, : например, кнопкой, испытуемые контакты 3 размыкаются, на них загорается электрическая дуга. С выходов усилителей 5 и 6 сигналы,пропорциональные мгновенным значениям тока и напряжения, поступают на блок 9 определения наличия дуги, который, анализируя значения тока и напряжения, вырабатывает сигнал управления, поступающий на интеграторы 11 и 12, а также на счетчик 21. Этот сигнал разрешает проводить интегрирование .интеграторам 11 и 12, а также, воздействуя на управляющий вход счетчика 21 разрешает ему проводить подсчет импульсов, поступающих с генератора 10. Блок 27 вычисления поряд-. ка подсчитывает число переполнений счетчика 21. Таким образом, в счетчи-. ке 21 окончания горения дуги образуется двоично-десятичный код числа, соответствующий времени горения дуги за одно измерение. Порядок этого числа хранится в блоке 27 вычисления порядка.

Мгновенные значения тока и напря жения поступают на перемножитель 8, на выходе которого образуется мгновенное значение мощности, выделяе.мой дугой. Сигнал с выхода перемножителя 8 поступает на интегратор 11,,где интегрируется за время горения дуги. Сигнал с выхода усилителя 6, пропорциональный мгновенному значению тока, интегрируется интегратором

12 в течение времени горения дуги.

15

20 энергии, выделившейся на дуге, счет.чик 21 с блоком 27 вычисления порядка содержат время горения дуги, а счетчик 22 с блоком 26 вычисления порядка — результат измерения количества электричества, протекающего через контакты за время горения дуги. При последующих измерениях в

30 цикле к числу импульсов в счетчиках прибавляются значения мантисс при последующих измерениях. Декадный счетчик 23 подсчитывает число измерений, и после десятого измерения в нем записано число 0000, на его выходе образуется сигнал, по которому в блоках 25-27 вычисления порядка из значения порядка числа, хранящегося в этих блоках, вычитащ0 ется единица. Таким образом, получается результат измерения, являющийся средним из десяти последовательных измерений. Этот же сигнал останавли" вает блок 28 управления контактами. После считывания результата измерения запускается блок 28 управления контактами, например, кнопкой. Замыкание контактов 3 после десятого измерения вызывает сброс показаний

50 счетчиков 20-22 в нулевое состояние сигналом с выхода блока 19 сброса.

Предлагаемое устройство позволяет получать результат измерения параметров дуги как среднеарифметическое

55 из. десяти измерений, что приводит к повышению точности измерения.

Разрешение на изменение постоянной времени блокам 13 и 14 установки и кодирования приходит с выхода счетчика 23, выполненого, например, в виде декадного счетчика, сигнал на котором появляется, когда счетчик находится в нулевом состоянии.

Изменение состояния счетчика 23 происходит после окончания горения дуги сигналом с первого выхода блока 24 определения состояния контактов, свидетельствующего о том, что контакты разомкнуты и электрическая дуга окончилась. Этот же сигнал служит для запуска преобразователей

17 и 18, которые преобразовывают напряжения с выходов интеграторов

11 и 12 в импульс длительностью, пропорциональной соответствующему напряжению. Импульс с выхода преобразователя 17 поступает на вход разрешения счета счетчика 20, а с выхода преобразователя 18 — на вход разрешения счета счетчика 22.

На счетные входы этих счетчиков поступают импульсы с управляемого делителя 7 частоты, который производит деление частоты импульсов, поступающих с генератора 10 тактовых импульсов, на величину k из выражения (2) .

Таким образом результат одного измерения представляется в виде мантиссы числа, определяемой числом импульсов в соответствующем счетчике и порядком результата измерения, определяемым соответствующим блоком вычисления порядка, При этом счетчик 20 с блоком 25 вычисления поряд- ка определяют результат измерения

Кроме того, оно позволяет исключить действия оператора по сбросу

00185

Составитель С. Кабиков Редактор И.Николайчук Техред И.Асталош Корректор.Е.Сирохман

Заказ 7860/49 Тираж 747 Подписное

ВНИКНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул., Проектная, 4

7 12 предыдущих показаний прибора и установке исходных (нулевых) состояний блоков, входящих в устройство, тогда как в известном устройстве перед каждым измерением необходимо нажимать кнопку "Сброс". Введение блока управления контактами позволяет автоматизировать процесс переключения контактов, что дает возможность автоматизировать процесс испытания ком- мутационных аппаратов . Это приводит к разгрузке оператора, а .при автоматизации процесса съема измерительной информации можно полностью исключить действия:. оператора при проведе-,, нии испытаний,