Устройство для измерения параметров электрической дуги

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК цф 601 К 21/06 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, 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 сое динены 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 точности измерения, в.него введены блок пределения состояния контактов, блок сброса, блок управления контак- тами, четвертый счетчик и третий блок вычисления порядка, причем входыблока определения состояния контактов подключены к выходам соответствующих усилителей, первый выход - ксчетному входу четвертого счетчикаи входам запуска преобразователейнапряжения в интервал времени, а в.рой выход - к входу разрешения пере.ключения третьего блока установкии кодирования и первому входу блокасброса, выход которого подключен квходам сброса первого, второго итретьего счетчиков, а вк выходу переполнения ч то" со- житеторой входетвертого ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗ(56) Болотин И.Б., Эйдель Л.З. Измерения в режимах короткого замыкания. Л.: Энергия, 1973, с. 161.Авторское свидетельство СССР 1 Ф 892328, кл, С 01 В. 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 ис" пытуемые контакты,входыпервого усилителя подключены к соответствующим выводам испытуемых контактов, а входы второго усилителя - к соответствую. щим 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 ответственно с выходами перемно ля и второго усилителя, третьи входыс первыми входами соответствующих г"олоков вычисления порядка и выходаЯО 12 ОО 185100185счетчика, 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 счет- управления контактами и вычитающимчиков,25 1Изобретение относится к измерительной технике и может, быть использовано для,"исследования надежности коммутационной айпаратуры.Цель изобретения - повышение точ ности измерения за счет статистического усреднения результатов многократных измерений.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. 10Устройство содержит блок 1 питания, нагрузку 2, испытуемые контакты 3, шунт 4, усилители 5 и.б, управляемый делитель 7 частоты, перемножитель 8, блок 9 определения наличия 15 дуги, генератор 10 тактовых импульсов, интеграторы 11 и 12, блоки 13- 15 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- З 0 лельно шунту 4 - входЫ второго усилителя б. 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 15 установки и кодирования, входу интегратора 12, вторым входам блока 9 определения наличия дуги, перемножителя 8 40 и блока 24 определения состояния контактов, второй выход коТорого подключен к входу разрешения переключения блока 15 установки и кодировавания, выход которого подключен к входу управления коэффициентом усиления усилителя б и входу управления,2изменением 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 блоков25-.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 вхо1200ду блока 26 вычисления порядка. Вы. ход блока 16 кодирования измерительного шунта соединен с вторыми входами блоков 25 и 26 вычисления порядка. 5Устройство работает следуннцим образом.Устройство предназначено для работы с шунтами, коэффициент преобразования которых представляется выра жением.Е= а, 10 шВ/а (1) где а - постоянная;ош - принимает значения наприЭ5мер, О, 1,2,3 в зависимостиот номинального тока шунта. Блок 16 кодирования измерительно.го шунта представляет собой комбина,ционную схему, которая в зависимости 20 от положения переключателя вырабаты" вает на выходе код, соответствующий значению выражения (1) .Второй усилитель 6 выполнен с изменяемым коэффициентом усиления, ко тоырй определяется выражениемк =Ь2, (2) где Ь -постоянная;- в зависимости от диапазонов 30работы усилителя может при"нимать 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 Е из выражения (2). Величина 4 с 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 том.состоянии контактов, исключая переходные процессы на контактах при их замыкании и размыкании.Интегратор 12 с блоком 14 установки и кодированияи интегратор 11 с блоком 13 установки и кодирования выполнены подобно усилителю б,только в цепи обратной связи операционного усилителя переключаются не резисторы, а емкости, Соотношение постоянных времени интегрирования интеграгоров на разных пределах Т; , ь, = -=1:1 О:100,интегрирование начинается . 185 4наименьшей постояннои времени Г,(включена емкость С в цепи обрат 1ной связи операционного усилителя).Когда напряжение на выходе интегратора достигает некоторой порого. вой величины, пороговое устройствоподключает параллельно емкости С,емкость С = 9 С . Из-за перерас 2пределения зарядов на емкостях напряжение на выходе операционного усилителя уменьшается в 10 раз (чторавносительно тому, что интегратордо этого работал с постоянной времени 10 с ). Дальнейшее интегрирова-.ние проводится с емкостью С +С =.2=10 Ст,е. в десять раз большейпостоянной .времени. Если напряжениена выходе интегратора достигаетеще раз пороговой величины, аналогичным образом подключается третьяемкость С = 9 (С + С, ).1 2Таким образом, постоянная времениинтеграторов 11 и 12 может принимать значения10 Гс , (3)где Р = 0,1,3 в зависимости от диапазона.,Блок 27 вычисления порядка представляет собой счетчик, подсчитывающий число переполнений счетчика 21.Блоки 25 и 26 вычисления порядкапредставляют собой сумматоры, производящие алгебраическое суммированиечисла переполнений соответствующегосчетчика и величин Р и Е из выражений (1) и (3) .Блок 28 управления контактамислужит 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" иэлектронного ключа, который управляется этим генератором, Посредством электронного ключа подается напря.жение на исполнительный механизм(обмотку реле),В исходном .состоянии все счетчики сброшены в нулевое состояние,испытуемые контакты 3 замкнуты, поцепи испытуемых контактов черезнагрузку 2 и измерительный шунт 4 течек ток от блока 1 питания. На блоке 16 кодирования измерительногошунта выставлено значение номинального тока шунта. Для проведения про 1200185цесса 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 напряжения 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. 1 О 15 20 энергии, выделившейся на дуге, счетчик 21 с блоком 27 вычисления порядка содержат время горения дуги, 25 а счетчик 22 с блоком 26 вычисленияпорядка - результат измерения количества электричества, протекающегочерез контакты за время горения дуги. При последующих измерениях в 30 цикле к числу импульсов в счетчикахприбавляются значения мантисс припоследующих измерениях. Декадныйсчетчик 23 подсчитывает число измерений, и после десятого измеренияв нем записано число 0000, на еговыходе образуется сигнал, по которому в блоках 25-27 вычисления порядка из значения порядка числа,хранящегося в этих блоках, вычита ется единица. Таким образом, получается результат измерения, являющийся средним из десяти последовательныхизмерений. Этот же сигнал останавли"вает блок 28 управления контактами.После считывания результата измерения запускается блок 28 управленияконтактами, например, кнопкой. Замыкание контактов 3 после десятогоизмерения вызывает сброс показаний 50счетчиков 20-22 в нулевое состояниесигналом с выхода блока 19 сброса,Предлагаемое устройство позволяет получать результат измерения параметров дуги как среднеарифметическое 55из. десяти измерений, что приводитк 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 й 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 входразрешения счета счетчика 20, а свыхода преобразователя 18 - навход разрешения счета счетчика 22.На счетные входы этих счетчиковпоступают импульсы с управляемогоделителя 7 частоты, который производит деление частоты импульсов, поступающихс генератора 10 тактовыхимпульсов, на величину Е из выражения (2),Таким образом результат одного измерения представляется в виде ман тиссы числа, определяемой числомимпульсов в соответствующем счетчике и порядком результата измерения,определяемым соответствующим блокомвычисления порядка, При этом счетчик 20 с блоком 25 вычисления порядка определяют результат измерения Кроме того, оно позволяет исключить действия оператора по сбросуак Подкомитета СССи открытийя наб., д. 4 сн Филиал ПШ 1 "Патент", г, Ужгород, ул., Проектна 7 12 предыдущих показаний прибора и уста. нонке 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 приводитк разгрузке оператора, а .при автоматизации процесса съема измерительной информации можно полностью исключить действия оператора при проведе-,