Устройство для контроля межконтактного зазора электромагнитного коммутационного аппарата

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к приборам и средствам измерения , и предназначено для измерения межконтактного зазора электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА). Цель изобретения - упрощение контроля ЭМКА за счет измерения исключения операции подачи напряжения на его обмотку. Устройство для контроля межконтактного зазора содержит выводы для подключения контролируемых контактов, диодный мост, конденсатор , шесть диодов, четыре резистора, контактор с одним нормально замкнутым и одним нормально разомкнутым контактами, два оптрона. три тиристора, два трансформатора , блок развязки, генератор, триггер Шмитта, два постоянных программируемых запоминающих устройства, два индикатора; реверсивный счетчик, делитель частоты, двоичный счетчик, два цифроэнэлоговчх преобразователя, три компаратора, два блока задания, высоковольтный преобразователь . На основании линейной зависимости напряжения пробоя среды, расположенной между контактами контролируемо- j устройства, от расстояния между этими контактами последнее определяется по величине пробоя. 1 табл. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 Н 49/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659152/07 (22) 06.03.89 (46) 23.10.91. Бюл. Я 39 (72) С.А.Савин (53) 621.318.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1156010, кл. G 05 В 23/02, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

МЕЖКОНТАКТНОГО ЗАЗОРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОММУТАЦИОННОГО AflПАРАТА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к приборам и средствам измерения, и предназначено для измерения межконтактного зазора электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА). Цель изобретения — упрощение контроля ЭМКА за счет измерения исключения операции подачи напряжения íà его обмотку. УстройИзобретение относится к электротехнике, а именно к приборам и средствам измерения, и предназначено для измерения техноконтактного зазора электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА).

Цель изобретения — упрощение контроля ЭМКА за счет исключения операции подачи напряжения на его обмотку.

На фиг,1 — 3 представлена блок-схемаустройства для контроля межконтактного зазора ЭМКА; на фиг.4 — графики напряжений в узлах блок-схемы устройства.

В таблице приведена "прошивка" первого постоянного программируемого запоминающего устройства (ППЗУ) 20.

Устройство для контроля межконтактного зазора ЭМКА (фиг.1 — 3) содержит диодный мост 1, конденсатор 2, первый диод 3, „„SU „„1686529 А1 ство для контроля межконтактного зазора содержит выводы для подключения контролируемых контактов, диодный мост, конденсатор, шесть диодов, четыре резистора, контактор с одним нормально замкнутым и одним нормально разомкнутым контактами, два оптрона. три тиристора, два трансформатора, блок развязки, генератор, триггер

Шмитта, два постоянных программируемых запоминающих устройства, два индикатора; реверсивный счетчик, делитель частоты, двоичный счетчик, два цифроана))оговых преобразователя, три компаратора, два блока задания, высоковольтный преобразователь. На основании линейной зависимости напряжения пробоя среды, расположенной между контактами контролируемоэ устройства, от расстояния между этими контактами последнее определяется по величине пробоя. 1 табл. 4 ил. кнопку 4, первый 5 и второй 6 резисторы, контактор 7 с размыкающим 8 и замыкаю- О щим 9 контактами, первый 10 и второй 11 QQ оптроны, третий резистор 12, первый тири- 0» стор 13, второй диод 14, первый трансфор- (Я матор 15, блок 16 развязки, генератор 17, триггер Шмитта 18, третий диод 19, первое

ППЗУ 20, первый индикатор 21, реверсивный счетчик 22, делитель 23 частоты, блок 24 согласования, двоичный счетчик 25, первый,Ф цифра-аналоговый преобразователь (ЦАП)

26, второй ЦАП 27, второе ППЗУ 28, первый компаратор 29, второй компаратор 30, второй индикатор 31, первый блок 32 задания, второй блок 33 задания, третий компаратор

34, четвертый 35 и пятый 36 диоды, второй

37 и третий 38 тиристоры, высоковольтный преобразователь 39, второй трансформатор

1686529 которого подключен к катоду светодиода, первого оптрона 10 и к аноду светодиода 40 второго оптрона 11.

40, шестой диод 41, четвертый резистор 42, причем фазный провод источника питания подключается к первому входу диодного моста 1 и через контакт 8 контактора 7 — с анодами первого диода 3 и первого тиристора 13, катодом второ о тиристора 37, первым выводом первой вторичной обмотки первого трансформатора 15, а нулевой вывод источника питания подключается к второму входу диодного моста 1 и к второму входу преобразователя высоковольтного

39, первый вход которого соединен с анодами второго диода 14, второго тиристора 37, катодом первого тиристора 13, первым выводом второй вторичной обмотки первого трансформатора 15, второй вывод которой вместе с катодом второго диода 14 подсоединены к управляющему электроду первого тиристора 13, а второй вывод первой вторичной обмотки первого трансформатора

15 вместе с катодом первого диода 3 подключены к управляюшему электроду второго тиристора 37.

Первый выход диодного моста 1 соединяется с первым входом блока 16 развязки, первым выводом конденсатора 2, катодом третьего тиристора 38, анодом третьего диода 19, первым выводом вторичной обмотки второго трансформатора 40, второй вывод которой вместе с катодом третьего диода 19 подключены к управляющему электроду третьего тиристора 38„анод которого соединен с первым выводом обмотки контактора

7, анодом светодиода первого оптрона 10, катодом светодиода второго оптрона 11, второй вывод обмотки контактора 7 соединен с первым выводом кнопки 4 и первым выводом первого резистора 5, второй вывод

Второй вывод кнопки присоединяется к второму выводу конденсатора 2 и катоду четвертого диода 35, анод которого вместе с вторым входом блока 16 развязки подключены к второму выходу диодного моста 1.

Выход блока 16 развязки соединен с входом триггера Шмитта 18, Источник напряжения логической единицы подключен к входам

1...N реверсивного счетчика 22 и к катодам фотодиодов второго 11 и первого 10 оптронов, анод фотодиода первого оптрона 10 соединяется с первым выводом третьего резистора 12 и входами Р делителя частоты 23 и двоичного счетчика 25, анод фотодиода второго оптрона 11 соединен с первым выводом четвертого резистора 42 и с входом 4 первого ППЗУ 20, вторые выводы четвертого 42 и третьего 12 резисторов соединяются с общей шиной.

Входы 1 — 5 первого ППЗУ 20 соединены соответственно с выходом генератора 17 и катодом пятого диода 30, выходом триггера

Шмитта 18, выходом второго компаратора

30, выходом третьего компаратора 34. Выходы 1 — 7 первого ППЗУ 20 соединены соответственно с входом -"1" реверсивного счетчика 22, входом С реверсивного счетчика 22, входом С делителя чистоты 23, входом блока 24 согласования, входами Н, Б, М второго индикатора 31. Выходы 1...N реверсивного счетчика 22 подключаются к соответствующим входам второго ЦАП 17, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора 29. Выход первого компаратора 29 вместе с катодом шестого диода 41 подключены к первому выводу первичной обмотки первого трансформатора 15, второй вывод которой подсоединен к анодам пятого 36 и шестого 41 диодов.

В ыход делителя 23 частоты соединяется входом С двоичного счетчика 25, выходы

1...N которого соединены с соответствующими входами первого ЦАП 26 и второго

ППЗУ 28, выходы которого подключены к входам первого индикатора 21. Общий вывод сегментов первого индикатора 21 соединен с выходом блока 24 согласования.

Выход первого цап 26 подключен к прямым входам первого 29, второго 30 и третьего 34 компараторов, Инверсные входы второго 30 и третьего 34 компараторов соединены соответственно с выходами. второго 33 и первого 32 блоков задания. Первый вывод первичной обмотки второго трансформатора 40 соединен с первым выводом второго резистора 6, второй вывод которого подключается к первому проверяемому контакту, второй вывод первичной обмотки второго трансформатора 40 соединен с первым выходом высоковольтного преобразователя 39 и первым выводом замыкающего контакта 9 контактора 7, второй вывод которого вместе с вторым выходом высоковольтного преобразователя 39 соединен с вторым проверяемым контактом, Устройство работает следующим образом.

С выхода диодного моста 1 пульсирующее напряжение с частотой, в 2 раза больше частоты питающей сети, через блок 16 развязки, служащий для гальванической развязки, прикладывается к входу триггера

Шмитта 18, который формирует на выходе короткие отрицательные импульсы, совпадающие по времени с моментом перехода сетевого напряжения через нулевое значение (фиг.4). На первый вход первого ППЗУ

20 поступают импульсы с генератора 17. Ча1686529 стота генератора 17 определяется по формуле: где ч — число разрядов реверсивного счетчика 22;

Kv — коэффициент усиления первого компаратора 29; 10

Кэ — коэффициент запаса по усилению первого компаратора 29;

f< — частота питающей сети.

Например, при f = 400 Гц, N = 8, Kv =

10000, К -10, частота генератора 17 должна 15 составлять около 204600 Гц. При этой частоте на выходе второго ЦАП 27 формируется ступенчатое убывающее напряжение (фиг,4), состоящее примерно из 240 — 250 ступеней, которое никогда не достигает нуле- 20

aoro значения.

В момент начала измерения на всех выходах двоичного счетчика 25 логические нули, на выходе первого ЦАП 26 напряжение равно нулю, и на выходах первого 29, второ- 25 го 30 и третьего 34 компараторов низкие уровни. Поскольку тиристор 38 закрыт и светодиод второго оптрона 11 не светится, на четвертый вход первого ППЗУ 20 поступает . низкий уровень четвертого резистора 42. 30

В момент перехода сетевого напряжения через нулевое значение на втором входе первого ППЗ2 20 низкий уровень напряжения (табл, код. 0 и 1), При этом на всех выходах первого ППЗУ 20, кроме пер- 35 ного, низкие уровни, напряжения во все разряды реверсивного счетчика 20 записываются логические единицы. После перехода сетевого напряжения через нулевое значение на входе 2 ППЗУ 20 появляется 40 высокий уровень. Теперь, в тот момент, когда напряжение на выходе генератора 17 имеет низкий уровень, на выходе 1 ППЗУ 20 также формируется низкий уровень (табл., код 2) и двоичный код на выходе реверсив- 45 ного счетчика 22 уменьшается на единицу, Таким образом, в течение каждого полупериода сетевого напряжения на выходе ЦАП

27 формируется ступенчатое убывающее напряжение. 50

Запись информации в делителе частоты

23 и двоичном счетчике 25 происходит в момент перехода сетевого напряжения через нулевое значение, когда на выходе 3

ППЗУ20 низкий уровень напряжения. Дели- 55 тель 23 частоты необходим для создания задержки по времени, необходимо для анализа. Таким образом, по мере накопления информации в двоичном счетчике 25, на выходе первого ЦАП 16 формируется ступенчатое возрастающее напряжение (фиг.4), которое прикладывается к прямым входам первого 29, второго 30 и третьего 34 компараторов. В тот момент, когда напряжение на выходе первого ЦАП 26 достигнет уровня, имеющегося на выходе второго блока 33 задания (с помощью блока 33 задания устанавливается минимальное значение допустимой величины измеряемого межконтактного зазора, с помощью блока 32 задания — максимальное значение, на выходе второго компаратора 30 образуется высокий уровень, который прикладывается к входу 3 ППЗУ 20 (табл., код. 4.„7), других изменений в работе устройства не происходит.

По мере сравнения первым компаратором 29 двух ступенчатых напряжений — с выхода второго ЦАП 27 и с выхода первого

ЦАП 26, на его выходе формируются серии импульсов изменяющейся скважности (фиг.4), в течение каждой из которых к первичной обмотке первого трансформатора 15 через пятый диод 36 прикладывается напряжение с выхода генератора 17.

В результате угол открывания тиристоров 37 и 13 постепенно уменьшается (фиг.4) и высокое напряжение на выходе высоковольтного преобразователя 39, прикладываемое к проверяемому контакту через первичную обмотку второго трансформатора 40 и втооой оезистоо 6, постепенно растет (фиг.4). Диоды 3 и 14 служат для защиты у равляющих электродов тиристоров от отрицательных импульсов, диод 41 нужен для гашения импульса ЭДС самоиндукции в первичной обмотке трансформатора 15.

В определенный момент времени напряжение на выходе высоковольтного преобразователя 39 достигнет такого уровня, что произойдет искровой пробой в проверяемом контакте. Импульс тока, возникающий при этом, проходит через первичную обмотку второго трансформатора 40 и вызывает возникновение импульса напряжения во вторичной обмотке, который открывает третий тиристор 38, срабатывает контактор 7, который снимает питание с высоковольтного преобразователя 39 своим раэмыкающимся контактом 8 и шунтирует выход высоковольтного преобразователя 39 замыкающимся контактом 9, что способствует быстрому гашению искрового разряда и. безопасности автоматического переключателя на следующий проверяемый контакт.

Светодиод первого оптрона 11 загорается, и на входе 4 первого ППЗУ 20 появляется высокий уровень. Второй резистор 6 служит для ограничения тока разряда, он предотв1686529 ращает повреждение контактов в процессе проверки, Высокий уровень на в><оде 5 первого

ППЗУ 20 появляется в тот момент, когда напряжение на выходе первого ЦАП 26 достигнет уровня, имек>щегося на выходе первого блока 32 задания.

Если высокий уровень на четвертом в><оде первого ППЗУ 20 появился дс того, как напряжение на выходе первого ЦАП 26 успело подняться до уровня, заданного вторым блоком 33 задания, на третьем и пятом входах первого ППЗУ 20 низкие уровни. При этом на седьмом выходе первого ППЗУ 20 появляется напряжение логической единицы (табл, код 8 — 11) и второй индикатор 31 высвечивает сигнал "Меньше нормы".

Если высокий уровень нэ четвертом Bxo" де первого ППЗУ 20 появился в тот момент, кода напряжение на выходе первого ЦАП 26 поднялось до уровня, превышающего напряжение на выходе второго блс. <а 33 задания, но меньшего напряжения на выходе первого блока 32 задан; ÿ, на третьем входе первого ППЗУ 20 имеется уровень логической единицы, а на ггятсм йходе — уровень логического нуля (табл„код. 12... t5). При этом высокий уровень образуется на выходе

5 первого ППЗУ 20, и второй индикатор 31 высвечивает сигнал "Норма", Если высокий уровень на четвертом входе первого ППЗУ 20 появляется в момент, когда напряжение на выходе ЦАП 26 превысило уровни, определяемые блоками 33 и 32 задания, на третьем и пятом входах первого

ППЗУ 20 высокие уровни. При этом высокий уровень напряжения образуется на шестом выходе ППЗУ 20 (табл., код 28...31) индикатор 31 высвечивает сигнал "Больше нормы

Во всех трех случаях при образовании высокого уровня на входе 4 первого ППЗУ

20 на его четвертом выходе также появляется высокий уровень, который поступает на вход блока 24 согласования, усиливается там по току и подается на общую точку сегментов первого индикатора 21, управляемого второго ППЗУ 28, Последний используется в качестве специализированного дешифратора и программируется на основании экспериментальных данных в зависимости от характера внешней среды, в которую помещен проверяемый контакт: воздух при нормальном атмосферном давлении, инертный газ и воздух при пониженном давлении, и др. Таким образом„при появлении разрешающего высокого уровня на четвертом выходе первого ППЗУ 20 первый индикатор 21 высвечивает значение межконтактного зазора проверяемого контакта в мм; На первом и втором выходах

ППЗУ 20 поддерживаются уровни, при которых в реверсивный счетчик 22 записывается наибольшее число и вычитание импульсов

5 запрещено, на третьем выходе ППЗУ20уровень, запрещающий дальнейший счет импульсов двоичным счетчиком 25 и состояние на его выходах, таким образом, фиксируется.

10 В случае, если межконтактное расстояние проверяемого контакта значительно больше нормы, напряжение на выходе высоковольтного преобразователя 39 поднимается до максимального уровня, и тэк как

15 разряда в межконтактном промежутке не происходит, на входах ППЗУ 20 будут циклически повторяться коды 0...7, 20...23, индикатор 21 погашен, индикатор 31 периодически высвечивает сигнал "Больше

20 нормы".

Коды 16...19, 24...27 запрещены, поскольку в этих случаях напряжение на выходе второго блока 33 задания превышает напряжение нэ выходе первого блока 32

25 задания, Для обеспечения точности счетчики 22, 25 выполняются многоразрядными, Замыкающий контакт 9 кснтактора 7 для предотаращеня искрового разряда в нем в

30 разомкнутом состоянии должен иметь межконтактное расстояние, превышающее расстояние между контактами проверяемых аппаратов, Высоковольтный преобразователь 39 может быть выполнен по схеме ум35 нсжения напряжения. В качестве ЦАП могут быть использованы ступенчатые резистивные матрицы. При низкой точности измерений вместо блоков 33 и 32 задания могут быть использованы переменные резисторы

40 с градуированной шкалой.

Предлагаемое устройство без изменения конструкции может быть использовано для измерения прочности изоляции постоянным напряжением.

45 Формула изобретения

Устройство для контроля межконтактнога зазора электромагнитного коммутационного аппарата (ЭМКА), содержащее вь воды для подключения источника пита50 ния, .выводы для подключения контактов контролируемого ЭМКА и первый резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения контроля ЭМКА за счет исключения операции подачи напряжения на его

55 обмотку, в него дополнительно введены диодный мост, конденсатор, шесть диодов, кнопка, три резистора, кс;.тактор, два оптрона, три тиристора, два трансформатоса, блок развязки, блок согласования, генератор, триггер Шмигта, два постоянных про1686529

10 дом четвертого диода, катод которого соединен с второй обкладкой конденсатора и первым выводом кнопки, второй вывод которой соединен с первым выводом первого резистора и первым выводом обмотки укаэанного контактора, второй вывод об35 мотки контактора соединен с первым входом первого оптрона, первым входом второго оптрона и анодом третьего тиристора, управляющий электрод которого соединен с анодом третьего диода и вторым выходом вторичной обмотки второго транс40 форматора, и ри этом второй воход первого оптрона соединен с вторым входом второго оптрона и вторым выводом первого резистора, причем первый вывод первичной обмотки второго трансформатора соединен

45 через второй резистор с первым выводом для подключения контактов контролируемого ЭМКА, а второй вывод первичной обмот- 50 ки второго трансформатора соединен с первым выходом высоковольтного преобразователя, который через замыкающий контакт контактора соединен с вторым выходом высоковольтного преобразователя и граммируемых запоминающих устройства (ППЗУ), два индикатора, реверсивный счетчик, делитель частоты, двоичный счетчик, два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП), три компаратора, два блока задания, 5 высоковольтный преобразователь, причем указаннь и контактор имеет размыкающий и замыкающий контакты, при этом первый вывод для подключения источника питания соединен с первым выходом диодного мос- 10 та, а через размыкающий контакт контактора соединен с первым выходом первой вторичной обмотки первого трансформатора, анодом первого диода, катодом первого тиристора, анодом второго тиристора, катод 15 которого соединен с анодом первого тиристора, анодом второго диода, первым выходом второй вторичной обмотки первого трансформатора, и первым входом высоковольтного преобразователя, второй вход ко- 20 торого соединен с вторым выводом для подключения источника питания и вторым входом указанного диодного моста, первый выход которого соединен с первым выходом вторичной обмотки второго трансформато- 25 ра, анодом третьего диода, катодом третьего тиристора, первым входом блока развязки и первым выводом конденсатора, при этом второй выход диодно-о моста сое- . динен с вторым входом блока развязки, ано- 30 вторым выводом для подключения контакгоа контролируемого ЭМКА, при этом первый выход первого оптрона соединен с первым выводом третьего резистора, входом делителя частоты и R-входом двоичного счетчика, второй выход первого оптрона соединен с первым выходом второго оптрона и D-входами реверсивного счетчика, а второй выход второго оптрона соединен с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом третьего резистора и соединен с вторым выводом для подключения источника питания, выход указанного генератора соединен с первым входом первого ППЗУ и катодом пятого диода, анод которого соединен с анодом шес-:ого диода и первым входом первичной обмотки первого трансформатора, второй вход которой соединен с катодом шестого диода и выходом первого компаратора, выход указанного блока развязки соединен с входом триггера Шмитта, выход которого соединен с вторым входом первого

ППЗУ, третий вход которого соединен с выходом второго компаратора, а четвертый вход первого ППЗУ соединен с вторым выходом второго оптрона, и ри этом пятый вход первого ППЗУ соединен с выходом третьего компаратора, инверсный вход которого соединен с выходом первого блока задания, выход второго блока задания соединен с инверсным входом второго компаратора, прямой вход которого соединен с прямыми входами первого и третьего компараторов и

-..:ûxîä0M первого ЦАП, выход второго ЦАП соединен с инверсным входом первого компаратора, при этом первый выход первого

ППЗУ соединен с входом "-1" реверсивного счетчика, С-вход которого соединен с вто; рым выходом указанного ППЗУ, третий выход первсго ППЗУ соединен с тактовым входом делителя частоты, выход которого соединен с тактовым входом двоичного счетчика, выходы которого подключены ксоответствующим входам первого ЦАП и второго ППЗУ, выходы которого соединены с соо -ветствующими входами первого индикатора, общий вывод которого соединен с выходом блока согласования, вход которого соединен с четвертым выходом первого

ППЗУ, пятый выход первого ППЗУ соединен с входом Н второго индикатора, шестой выход первого ППЗУ соединен с входом Б второго индикатора, вход M которого соединен с седьмыми выходом первого ППЗУ.

1686529

Входы

Выходы

Код на входе

4 5 1 2 3 4 5 6 7

О

3

7

9

11

12

13

14

Я

Rt

v»

23

28

29

ЭО

31;

О 0 О

1 О О

О 1 О

1 1 О

О О 1

1 О 1

О 1. 1

1 1 1

О О О

1 О О

О 1 О

1 1 0

0 О

1 О

0 1

1 1 1

0 О 1

1 О 1

0 1 1

1 1 1

0 О 1

1 О 1

О 1 1

О 1 1

0 О

О О

О О

О О

0 О

О О

О О

О О

1 О

1 О

1 О

1 0

1 О

1 О

1 О

1 О

01 1

О 1

О 1

0 1

1 1

1 1

1 1

1 1

1 О О

1 О О

О 1 1

1 1

1 О О

1 О О

О 1 1

1 3 1

1 О 1

О 1

1 О 1

О 1

1 О 1

1 О 1

1 О 1

1 О 1

1 О О

1 О О

О . Л 1

1 1 1

1 О 1

1 О 1

1 О 1

1 О 1

О

О

О

О

О

О

О

О

1

1

1

0

О

О

1

1

О

О

О

О

ОО

О

О

О

О

1, 1

0

О

О

О

О

О

О О

О О

О О

О О

О О

О О

О О

О О

О 1

О 1

О 1

О 1

О О

0 О

О О

О О

1 О

1 О

1 О

1 О

1 О

1 0

1 О

1 О

1686529

1686529

Редактор О.Хрипта

Заказ 3602 Тирау Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

И

Составитель Д.Тарасов

Техред М.Моргентал Корректор М Максимишине

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101