Устройство для контроля вентильных разрядников по величине тока утечки Советский патент 1987 года по МПК G01R31/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при технологических и профилактических испытаниях вентильных разрядников, не содержащих шунтирующих резисторов.

Цель изобретения - повьшение точности контроля вентильных разрядников, не содержащих шунтирукнцих резисторов, по величине их тока утечки за счет исключения влияния емкостной сос тавляняцей этого тока.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг. З - временные диаграммы напряжений.

Устройство содержит высоковольтный испытательный трансформатор 1 с обмотками Низкого 2 и высокого 3 напряже- 20соединен с выходом генератора 24 им- ния, регулятор 4 напряжения, датчикпульсов, другой подключен к прямому 5 напряжения, испытуемый вентильныйвыходу первого RS-триггера 16, счет- разрядник 6, датчик 7 тока, управля-ный вход счетчика 25 соединен с вы- емый ключ 8, однополупериодные выпря-ходом двухвходового элемента И 23,

25

25

входы многовходового элемента И-НЕ 26 присоединены к тем выходам счетчика 25, которые устанавливаются в единичное состояние в тот момент, когда счетчи1$ 25 насчитает наперед заданное

мители 9 и 10, источник 11 опорного напряжения, масштабный усилитель 12, суммирующий усилитель 13, первый нуль- компаратор 14, первый двухвходовой элемент И-НЕ 15, первый RS-триггер 16, второй нуль-компаратор 17, второй 30 число импульсов, выход многовходово- двухвходовой элемент И-НЕ 18, компа- го элемента И-НЕ 26 соединен с S-вхо- ратор 19, первый одновибратор 20, второй RS-триггер 21, второй одновибратор 22, двухвходовой элемент И 23,

35

генератор 24 импульсов, счетчик 25, многовходовой элемент И-НЕ 26, третий RS-триггер 27, индикатор 28,причем высоковольтный испытательный трансформатор 1 обмоткой 2 низкого напряжения через регулятор напряжения 4 присоединен к питающей сети, а к обмотке 3 высокого напряжения присоединены датчик 5 напряжения и последовательно включенные испытуемый вентильный разрядник 6 и датчик 7 тока, параллельно которому подключен управляемый ключ 8, выход датчика 5 напряжения соединен с входом масштабного усилителя 12, выход масштабного усилителя 12 подключен к одному из входов суммирукндего усилителя 13,другой вход суммирующего усилителя 13 соединен с выходом датчика 7 тока, выход суммирунщего усилителя 13 через первый однополупериодный выпрямитель 9, первый нуль-компаратор 14 и первый двухвходовой элемент И-НЕ 15 подключен к S-входу первого RS-триггера 16, выход датчика 5 напряжения через

40

дом третьего RS-триггера 27, к прямому выходу которого подключен индикатор 28.

На фиг. 2 приведены векторные диаграммы, поясняющие работу масштабного усилителя 12 и суммирующего усилите- яй 13;

где О - напряжение ни выходе датчика 5 напряжения, пропорциональное напряжению, приложенному к разряднику 6;

напряжение на выходе датчика 7 тока, пропорциональное току через 5 разрядник;

напряжение на выходе масштабного усилителя 12;

и, - напряжение на выходе суммиру- кяцего усилителя 13;

.V - угол сдвига между напряжения ми и и и CS .

50

На фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства,

где и - напряжение на выходе датчи- . ка 5 напряжения, пропорциональное напряжению, приложенному к разряднику 6;

второй однополуперйодный вьтрямитель 10, второй нуль-компаратор 17 и второй двухвходовой элемент И-НЕ 18 присоединен к R-входу первого RS-триггера 16, один вход компаратора

19 соединен с источником опорного напряжения 11., второй вход - с выходом датчика 5 напряжения, а выход через первый одновибратор 20 - с S-входом

второго RS-триггера 21, прямой выход которого соединен со вторыми входами первого 15 и второго 18 двухвходовых элементов И-НЕ, управляющим входом ключа 8 и блокировочным входом регулятора А напряжения, инверсный выход первого RS-триггера 16 через второй одновибратор 22 присоединен к R-BXO-- ду второго RS-триггера 21, один из входов двухвходового элемента И 23

25

входы многовходового элемента И-НЕ 26 присоединены к тем выходам счетчика 25, которые устанавливаются в единичное состояние в тот момент, когда счетчи1$ 25 насчитает наперед заданное

30 число импульсов, выход многовходово- го элемента И-НЕ 26 соединен с S-вхо-

30 число импульсов, выход многовходово- го элемента И-НЕ 26 соединен с S-вхо-

35

40

дом третьего RS-триггера 27, к прямому выходу которого подключен индикатор 28.

На фиг. 2 приведены векторные диаграммы, поясняющие работу масштабного усилителя 12 и суммирующего усилите- яй 13;

где О - напряжение ни выходе датчика 5 напряжения, пропорциональное напряжению, приложенному к разряднику 6;

напряжение на выходе датчика 7 тока, пропорциональное току через 5 разрядник;

напряжение на выходе масштабного усилителя 12;

и, - напряжение на выходе суммиру- кяцего усилителя 13;

.V - угол сдвига между напряжения ми и и и CS .

50

На фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства,

где и - напряжение на выходе датчи- . ка 5 напряжения, пропорциональное напряжению, приложенному к разряднику 6;

Ид - напряжение на вькодё датчика 7 тока, пропорциональное току утечки, протекающему через разрядник;

и - напряжение на выходе масштаб 54 ч

ного усилителя 12, пропорциональное активной составляющей тока, протекающего через разрядник;

Uj - напряжение на вЬкоде суммирующего усилителя 13; и - напряжение полупериодного выпрямителя 9;

и. - напряжение на выходе одно09

В том случае, если величина актив ной составляющей тока меньше предель но допустимой величины, т.е. проекци напряжения Ь на направление напряжения О меньше напряжения U,,,, угол /2, то разрядник также годен (фиг.26).

Разрядник не годен, если активная I составляющая тока, протекакяцего чере

fS него (т.е. проекция напряжения U

AT

и. - напряжение на выходе вьтряВ1О

МИТеля 10;

и .- напряжение на выходе элемента И-НЕ 18;

Umg- напряжение на выходе элемента И-НБ 15;

Ufts- напряжение на выходе RS-триг- rejpa 16.

При приложении к вентильному разряднику, не содержащему шунтирующие сопротивления, испытательного напряжения, через него протекает ток, который не совпадает по фазе с напряжением и опережает его на угол Ч .Про- 25 фициента усиления выбирают так, что-

20

на направление U), больше предельно допустимой величины (напряжения . В этом случае 4 t7f/2 (фиг. 2в).

Напряжение у, формирует масштабный усилитель 12 из выходного напряжения датчика 5 напряжения. Масштабный уси литель 12 представляет собой инверти рующий усилитель с коэффициентом передачи К -RJ/R . Величину коэфекция вектора тока на направление .вектора напряжения представляет собой активную составляющую тока, протекающего через разрядник, величина которой по условиям испытаний не должна превосходить определенной границы. Если активная составлякщая тока превосходит нормирующую величину, разрядник бракуют.

35 и.,,, и и„,,, формирует суммирующий усиПринцип работы устройства основан литель 13, коэффициент усиления кото- на возможности контроля активной сос. 1/2(НКз/К,), а выходное напряжение равно

рого равен К.

тавляющей тока утечки вентильных разрядников по величине угла Ч сдвига фаз между напряжением, прйпорциональ ным напряжению, приложенному к разряднику и напряжением, равным разности между Напряжением, пропорциональным току, протекакндему через разрядник и напряжением, пропорциональным предельно допустимой - величине активной составляющей тока.

Так, из векторных диаграмм, приведенных на фиг. 2, видно, что в том случае, если напряжение, пропорциональное предельно допустимой величин активной составляющей тока U , равно по величине проекции напряжения йдт пропорционального току, протекающему через разрядник, на направление напряжения пропорционального напряжению, приложенному к разряднику и, угол сдвига Ч между напряжением ййц UA-T Ймч и напряжением U равен

(фиг.2а), то это равнозначно .тому, что активная составлякнцая тока разрядника равна предельно допустимой величине и разрядник следует признать годным.

В том случае, если величина активной составляющей тока меньше предельно допустимой величины, т.е. проекция напряжения Ь на направление напряжения О меньше напряжения U,,,, угол /2, то разрядник также годен (фиг.26).

Разрядник не годен, если активная I составляющая тока, протекакяцего через

него (т.е. проекция напряжения U

AT

фициента усиления выбирают так, что-

на направление U), больше предельно допустимой величины (напряжения . В этом случае 4 t7f/2 (фиг. 2в).

Напряжение у, формирует масштабный усилитель 12 из выходного напряжения датчика 5 напряжения. Масштабный усилитель 12 представляет собой инвертирующий усилитель с коэффициентом передачи К -RJ/R . Величину коэфбы при напряжении контроля выходное напряжение масштабного усилителя 12 бьшо пропорционально предельно допустимой величине активной составляющей 0 тока утечки, учитьгаая, что U

лн 1; Я« Aн

выходе датчика 5 напряжения. Напряжение и., равное разности напряжений

«. ю Д и. - напряжение на

ву

литель 13, коэффициент усиления кото-

. 1/2(НКз/К,), а выходное напряжение равно

рого равен К.

и.. .+(-и„,) (,/R,)

Пусть, масштаб датчика 5 напряжения равен М, 1В/1кВ масштаб датчика 7 тока равен М 0,5 В/1 мкА, напряжение контроля равно U 6 кВ, предельно допустимое значение активной составлякщей тока утечки равно мкА. Определим соотношения между

величинами сопротивлений резисторов 12 и 13 соответственно R,: Rj и R, : R Напряжение на выходе датчика 5 равно

и

АЦ

М

АН ,

и

к

Напряжение на выходе

датчика 7 тока, пропорциональное пре- 5 дельно допустимой активной составляющей равно и Мд|1. Напряжение и,лч на выходе масштабного усилителя 12 при напряжении U контроля должно равняться напряжению и, создаваемому

на выходе датчика 7 тока предельно допустимой активной составляющей тока

и.,-и.

T

I М -и

А«

м

R,/R,

дн

м

R,

AT

Для принятых масштабов R 2R2 :коэффициент передачи суммирующего :усилителя 13, положим равным 1,тогда :R, R.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на выходе регулятора 4 напряжения равно нулю. Триггеры 16, 21 и 27 установлены в нулевое состояние. Ключ 8 замкнут. После подачи команды Пуск ре- нулятор А напряжения увеличивает напряжение до тех пор, пока оно не сравняется с напряжением, при котором производится контроль. При этом напряжении на выходе датчика 5 напряже- 25 рехвходовой элемент И-НЕ 26 подключают входами к выходам счетчика 25 с весами 2, 2 , 2 2 Если счетчик

ние равно напряжению источника 11 опорного напряжения,-компаратор 19 устанавливается в единичное состояние, а одновибратор 20 коротким перепадом в ноль устанавливает в единичное состояние RS-триггер 21, который подает блокировочный сигнал на регулятор 4 напряжения, размыкает ключ 8 и снимает запрет с элементов И-НЕ 15

25 досчитал до числа, меньшего 90, на выходе элемента И-НЕ 26 не сформи- 30 руется сигнал логического О, RS- триггер 27 останется в нулевом состоянии, о чем сигнЪлизирует индикатор 28 и разрядник 6 признается негодным. Для повышения точности контроля увеи 18. Регулятор 4 напряжения переста- личивают частоту генератора 24 импуль- ет повышать напряжение. Масштабный сов и соответственно разрядность усилитель 12 преобразует напряжение с выхода датчика 5 напряжения (фиг.З)

счетчика 25. Минимальное число импульсов п, поступивших на счетчик 25, определяют по формуле

в напряжение и., пропорциональное предельно допустимой величине актив- ной составляющей тока утечки.-Напряжение и,, 1/2 и,+(-U,,)l(1+R3/R, с выхода суммирующего усилителя. 13 поступает на вход однополупериодного выпрямителя 9. На вход однополупериодного вьтрямителя 10 поступает напряжение с выхода датчика 5 напряже- ния. На выходе вьшрямителей 9 и 10 формируются напряжения U и Ug соответственно. Эти напряжения поданы на входы нуль-компараторов 14 и 17. На выходах компараторов появляются единичные сигналы в то время,когда напряжения U ,и U больше нуля. Эти сигналы через элементы И-НЕ 15

на

( ) и 18 (Ui,ig) поступают входы RS-триггера 16. Перепад единица - нуль с выхода элемента И-НЕ 15 устанавливает RS-триггер 16 в единичное состояние и на счетчик 25 через элемент И 23 поступают импульсы с генератора 24 импульсов. Перепад единица - нуль с выхода элемента И-НЕ 18

устанавливает RS-триггер 16 в исходное нулевое состояние. Сигнал на прямом выходе RS-триггера 16 по длительности равен величине угла ц сдвига фаз между напряжениями и,, и U.

После того как RS-триггер 16 установлен в нулевое состояние, импульсы с генератора 24 импульсов перестают поступать на вход счетчика 25. Пусть, частота генератора 24 импульсов такова, что один импульс укладывается в 1/180 полупериода напряжения промьшшенной частоты, тогда при фазовом сдвиге между U и U ,равном , на вход счетчика 25 поступит 90

импульсов и контролируемый разрядник 6 признается годным только в том случае, если счетчик 25 установился в состояние 1011010. При указанной частоте генератора 24 импульсов четы25 досчитал до числа, меньшего 90, на выходе элемента И-НЕ 26 не сформи- руется сигнал логического О, RS- триггер 27 останется в нулевом состоянии, о чем сигнЪлизирует индикатор 28 и разрядник 6 признается негодным. Для повышения точности контроля увеличивают частоту генератора 24 импуль- сов и соответственно разрядность

счетчика 25. Минимальное число импульсов п, поступивших на счетчик 25, определяют по формуле

п

1 2

fr 100

где f - частота генератора 24 импульсов;

f - частота сети.

Как только по заднему фронту сигнала выхода элемента И-НЕ 18 RS-триггер 16 установится в нулевое

состояние, одновибратор 22 устанавливает в нулевое состояние RS-триггер 21, при этом замыкается ключ 8, шунтирующий датчик 7 тока и предохраняющий его от тока пробоя, превосходящего ток утечки в тысячи раз, устанавливаются в единичное состояние элементы И-НЕ 15 и 18 и снимает-

ся блокировочный сигнал с регулятора 4 напряжения. Регулятор 4 напряжения повьшает напряжение до-пробоя оазрядника.

Таким образом, благодаря исключению влияния емкостной составляющей тока утечки вентильных разрядников без шунтирующих резисторов, повьшает- ся точность их контроля. Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет совместить две техноло- 10 щего усилителя, другой вход суммирукяцего усилителя соединен с выходом датчика тока, выход суммирукнцего усилителя через первый однополуперирд- ный в трямитель, первый нуль-компагические операции, что приводит к сокращению оборудования испытательных станций и времени, затрачиваемого на испытание.

Формула изобретения

5 ратор и первый двухвходовый элемент И-НЕ подключен к S-входу первого RS-триггера, выход датчика напряжения через второй однополупериодный выпрямитель, второй нуль-компаратор

Устройство для контроля вентильных разрядников по величине тока утечки, содержащее высоковольтный испытатель- 28 и второй двухвходовый элемент И-НЕ ный трансформатор, индикатор, регуля- присоединен к R-входу первого RS 5 ратор и первый двухвходовый элемен И-НЕ подключен к S-входу первого RS-триггера, выход датчика напряже ния через второй однополупериодный выпрямитель, второй нуль-компаратор

тор напряжения, датчик напряжения, датчик тока, управляемый ключ, два однополупериодчых вьшрямителя и источник опорного напряжения, вьюоды обмотки низкого напряжения высоковольтного испытательного трансформатора через регулятор напряжения под-, ключены к питающей сети, первый вытриггера, первый вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вход - с вы- 25 ходом датчика напряжения, а выход - через первый одновибратор с S-входом второго RS-триггера, прямой выход которого соединен с вторыми входами

первого и второго двухвходовых эле- вод обмотки высокого напряжения высо-30 ментов И-НЕ, управляющим входом ключа ковольтного испытательного трансфори блокировочным входом регулятора напряжения, инверсный выход первого RS-триггера через второй одновибратор присоединен к R-входу второго

матора соединен с первым входом датчика .напряжения и первой входной клеммой устройства, вторая входная

клемма устройства соединена с первым 35 RS-триггера, один из входов двухвходом атчика тока, второй вход которого соединен с вторым входом датчика напряжения, вторым выводом обмотки высокого напряжения высоковольного испытательного трансформатора и с общей шинйй, а управляемый ключ подключен параллельно датчику тока, отлича-ющееся тем, что, с целью повьшения точности контроля, в него введены масштабный усилитель, суммирующий усилитель, два нуль-компаратора, коьтаратор, два одновиб- ратора, два двухвходовых элемента И-НЕ, двухвходовый элемент И, три КЗ -триггера, генератор импульсов,, счетчик, многовходовый элемент И-НЬ, причем выход датчика напряжения соединен с входом масштабного усилителя, выход масштабного усилителя подключен к одному из входом суммирующего усилителя, другой вход суммирукяцего усилителя соединен с выходом датчика тока, выход суммирукнцего уси лителя через первый однополуперирд- ный в трямитель, первый нуль-компаи второй двухвходовый элемент И-НЕ присоединен к R-входу первого RSратор и первый двухвходовый элемент И-НЕ подключен к S-входу первого RS-триггера, выход датчика напряжения через второй однополупериодный выпрямитель, второй нуль-компаратор

триггера, первый вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вход - с вы- ходом датчика напряжения, а выход - через первый одновибратор с S-входом второго RS-триггера, прямой выход которого соединен с вторыми входами

первого и второго двухвходовых эле- ментов И-НЕ, управляющим входом ключ

и блокировочным входом регулятора напряжения, инверсный выход первого RS-триггера через второй одновибратор присоединен к R-входу второго

входового элемента И соединен с выходом генератора импульсов, другой вход подключен к прямому выходу перг вого RS-триггера, а ыход - к счет40 ному входу счетчика, выходы которого соединены с входами многовходово- го элемента И-НЕ, выход многовходо- вого элемента И-НЕ присоединен к S- .входу третьего RS-триггера, к пря45 мому выходу которого подключен вход И1здикатора.

Фиг.2

Редактор А. Ревин

Составитель В. Быков Техред И.Ходанич

Заказ 774/48 Тираж 731 ,Подписное

ВНГОШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Улсгород, ул. Проектная, 4

Корректор А. Зимокосов

Изобретение относится к электротехнике. Предназначено для использования при технологических и профилактических испытаниях вентильных разрядников, не содержащих шунтирующих резисторов (ШР). Целью изобретения является повышение точности контроля вентильных разрядников, не содержащих ШР, по величине их тока утечки, за .счет исключения влияния емкостной составляющей этого тока. Устройство содержит высоковольтный испытательный трансформатор 1 с обмотками низкого 2 и высокого 3 напряжения, регулятор 4 напряжения, датчик 5 напряжения, испытуемый вентильный разрядник 6, датчик 7 тока, индикатор 28, управляемый ключ 8, однополупериодные вьтрямители 9, 10, источник 11 опорного напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены масштабный усилитель 12, суммирующий усилитель 13, нуль- компараторы 14, 17, компаратор 19, одновибраторы 20, 22, двуквходовые элементы И-НЕ 15,18, двухвходовой элемент И 23, RS-триггеры 16, 21, 27, генератор 24 импульсов, счетчик 25, многовходовой элемент И-НЕ 26, образованы новые функциональные связи. Использование данного устройства позволит совместить две технологические операции, что приведет к сокращению оборудования испытателышх станций и времени затрачиваемого на испытание вентильных разрядников. 3 ил. (Л «м/