Устройство для измерения параметров электрической дуги Советский патент 1985 года по МПК G01R21/06 

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

1 00185

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 .ройвькод- к 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

Изобретение относит я к измерительной технике и може быть использовано для Гисследова:ния надежности коммутационной аппаратуры.

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счёт статистического усреднения результатов многократных измерений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

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 дуги, генератор 10 тактовых импульсов, интеграторы 11 и 12, блоки ISIS установки и кодирования, блок 16 кодирования измерительного шунта, преобразователи 17 и 18 напряжения в 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 параллельно шунту 4 - вход 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 15 установки и кодирования, входу интегратора 12, вторым входам блока 9 определения наличия дуги, перемножителя 8 и блока 24 определения состояния koHTaKTOB, второй выход которого подключен к входу разрешения переключения блока 15 установки и кодировавания, выход которого подключен к входу управления коэффициентом усиления усилителя 6 и входу управления

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. Выход 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 тактовьм входом управляемого делителя 7 частоты, выход которого соединен со счетными входаьш 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

18и входу счетчика 23, выход которого подключен к второму входу блока

19сброса, вычитающим входам блоков 25-.27 вычисления порядка, входу блока 28 управления испытуемыми контактами и входам разрешения переключег ния блоков 13 и 14 установки икодирования. 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 вхо3 1 ду блока 26 вычисления порядка. Вы. ход блока 16 кодирования измеритель ного шунта соединен с вторыми входа ми блоков 25 и 26 вычисления порядка. . Устройство работает следующим образом. Устройство предназначено для работы с шунтами, коэффициент преобр зования которых представляется выражением, а 10 тВ/а, где а - постоянная; т - принимает значения, например, 0,1,2,3в зависимости от номинального тока шунта. Блок 16 кодирования измерительного шунта представляет собой комбина.ционную схему, которая в зависимЬсти от положения переключателя вырабатывает на выходе код, соответствующий значению вьфажения (1). Второй усилитель 6 выполнен с изменяемым коэффициентом усиления, котоьфй определяется выражением . к, b гДе b -/постоянная; k - в зависимости от диапазонов работы усилителя может принимать значения 0,1,2,3. Блок 15 установки и кодирования производит при наличии сигнала с вто рого выхода блока 24 определения состояния контактов, который означает, что контакты замкнуты. подбор требуемой величины k из выражения (2) . Величина .4с кодируется и запоъшнается на время одного измерения. Блок 24 определения состояния .кон тактов, анализируя значения напряжения на контактах и тока через контакты, вьфабатывает сигнал, свидетельствующий о замкнутом и разомкну- том состоянии контактов, исключая переходные процессы на контактах при их замыкании и размыкании. Интегратор 12 с блоком 14 установ ки и кодирования и интегратор 11с блоком 13 установки и кодирования вы полнены подобно усилителю6,только в цепи обратной связи операционного усилителя переключаются не резисторы, а емкости. Соотношение постоян ных времени интегрирования интегра/горов на разных пределах f : uj : 1 :10:100,интегрирование начинается , 85 L наименьшей постоянной времени Г L {включена емкость Ц в цепи обратной связи операционного усилителя). Когда напряжение на выходе интегратора достигает некоторой пороговой величины, пороговое устройство подключает параллельно емкости С емкость С- 9 -С . Из-за перераспределения зарядов на емкостях напряжение на выходе операционного усилителя уменьшается в 10 раз (что равносительно тому, что интегратор до этого работал с постоянной времени IQC ). Дальнейшее интегрирова-. ние проводится с емкостью С 10 GjjT.e. в дёсдт.ь раз большей постоянной .времени. Если напряжение на выходе интегратора достигает еще раз пороговой величины, аналогичным образом подключается третья емкость Cj 9 (С; + С . ) . . Таким образом, постоянная времени интеграторов 11 и 12 может приниНать значения , -, - 10 Ccj , (3) где 2 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 I и k из вьфажений (1) и (3). Блок 28 управления контактами служит для включения исполнительно- , го механизма, переключающего кон- такты (при испытаниях контактов реле к нему подключаетсд обмотка испытуемого реле). Этот блок может состоять из лсдущегр генератора прямоугольных. импульсов тлпа меандр и электронного ключа, который ynpajsляется 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 измерительньш шунт 4 течек ток от блока 1 питания. На блоке 16 кодирования измерительного пгунта выставлено значение номинального тока шунта. Для проведения процесса 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, вырабатьшает 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 управлякшщй вход счетчика 21, разрешает ему проводить подсчет импульсов, поступаю1цих с генератора 10. Блок 27 вычисления порядка подсчитывает число переполнений счетчика 21. Таким образом, в счетчике 21 окончания горения дуги образуется двоично-десятичньш 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, выделяемой дугой. Сигнал с выхода перемноителя 8 поступает на интегратор 11 , где интегрируется за время горения уги. Сигнал с выхода усилителя 6, ропорциональньй мгновенному значению тока, интегрируется интегратором 12 в течение времени горения дуги.

Разрешение на изменение постоянной времени блокам 13 и 14 установки и кодирования приходит с выхода счетчика 23,. вьшолненого, например, в виде декадного счетчика, сигнал на котором появляется, когда счетчик находится в нулевом состоянии. Изменение состояния счетчика 23 происходит после окончания горе.ния дуги сигналом с первого вькода блока: 24 определения состояния контактов, свидетельствующего о том, что контакты разомкнуты и электрическая дуга окончилась. Этот же сигнал служит для запуска преобразователей 17 и 1В, которые преобразовывают напряжения с выходов интеграторов 11 и 12 в импульс длительностью, пропорциональной соответствукщему напряжению. Импульс с выхода преобразователя 17 поступает на вход . разрешения счета счетчика 20, а с выхода преобразователя 18 - на 5 вход разрешения счета счетчика 22. На счетные входы этих счетчиков поступают импульсы с управляемого .делителя 7 частоты, которьй производит деление частоты импульсов, по0 ступакицихс генератора 10 тактовых импульсов, на величину k из выражения (2). .

Таким образомJ 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 порядка определяют результат измерения энергии, вьщелившейся на дуге, счетчик 21 с блоком 27 вычисления порядка содержат вреьш горения дуги,

5 а счетчик 22 с блоком 26 вычисления порядка - результат измерения количества электричества, протекающего через контакты за время горения дуги. При последующих измерениях в

0 цикле к числу импульсов в счетчиках прибавляются значения мантисс при последующих измерениях. Декадный счетчик 23 подсчитывает число измерений , и после десятого измерения

5 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, вычитается единица. Таким образом, получается результат измерения, являющийся средним из десяти последовательных измерений. Этот же сигнал останавливает блок 28 управления контактами.

5 После считывания результата измерения запускается блок 28 управления контактами, например, кнопкой. Замыкание контактов 3 после десятого измерения вызывает сброс показаний

счетчиков 20-22 в нулевое состояние

сигналом с выхода блока 19 сброса.

Предлагаемое устройство позволяет получать результат измерения параметров дуги как среднеарифметическое из. десяти измерений, что приводит к повышению точности измерения.

Кроме того, оно позволяет исключить действия оператора по сбросу

.71

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 пр.оцесс 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.