Устройство для прожига дефектной изоляции кабеля Советский патент 1989 года по МПК G01R31/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для снижения величины переходного сопротивления в дефектном месте изоляции кабеля с целью определения места повреждения.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса прожига дефектной изоляции кабеля путем осу- ществления равномерного подвода энергии к месту повреждения, обеспечивая тем самым непрерывный режим горения дуги в дефектном месте изоляции кабеля.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока со средней точкой нулевого потенциала, первый тиристор ,2, зашунтированный обратно включенным ди.одом 3, и второй тиристор 4, зашун- }тированный обратно включенным диодом 5, первую и вторую последовательные LC-цепочки, состоящие соответственно из индуктивности 6 и емкости 7, и индуктивности 8 и емкости 9, датчик 10 тока согласующий трансформатор 11, мостовой выпрямитель 12, рглаживающий дроссель 13, электрический кабель 14 с дефектом изоляции (нагрузка), блок 15 измерения тока, блок 16 измерения напряжения, логический элемент 17, триггер 18 и двухканальный усилитель 19.

К положительному выводу источника 1 постоянного тока подключен анодный электрод первого тиристора 2 и катодный электрод шунтирующего диода 3, а к отрицательному выводу источника 1 - катодный электрод второго тиристора 4 и анодный электрод шунтирующего .диода 5, катодный электрод первого тиристора 2, анодный электрод второго тиристора 4, анодный и катодный электроды соответственно шунтирующих диодов 3 и 5 соединены в общую точку, к которой присоединены также первый вывод датчика 10 тока и первая входная клемма блока 15 измерения тока, вторая входная клемма блока 15 измерения тока соединена с вторым выводом датчика 10 тока и с первым выводом цепочки, состоящей из последовательно соединенных ин дуктивности 6, емкости 7, индуктивности 8 и емкости 9, второй вывод этой цепочки подключен к нулевому выводу источника 1 постоянного тока,

0 5 0 5

0 е

0 ,

параллельно второй LC-ценочке, состоящей из емкости 9 и индуктивности 8, подключается первичная обмотка согласующего трансформатора 11, а его вторичная обмотка подключается к входным клеммам мостового выпрямителя 12, выходные клеммы которого через сглаживающий дроссель 13 подключены к электрическому кабелю 14,- с дефектом изоляции, входные клеммы блока 16 измерения напряжения подключены параллельно конденсатору, а выход блока 16 измерения напряжения подключается к второму входу логического элемента 17, к первому входу которого подключен выход блока 15 измерения тока, выход логического блока 17 подключен к входу триггера 18, выход которого подключен к входу двухканального усилителя 19, первая и вторая выходные клеммы которого соединены соответственно с управляющим электродом и катодом первого тиристора 2, а третья и четвертая выходные клеммы соединены с управляющим электродом и катодом второго тиристора 4.

Устройство работает следующим образом.

При подключении источника 1 питания через открытый тиристор 2 происходит колебательный заряд емкостей 7 и 9 пс цепи: плюс источника питания, датчик 10 тока, индуктивности 6 и 8, нулевой вывод источника питания,,Отрицательная полуволна (разряд конденсатора) происходит через шунтирующий диод 3 по той же цепи с изменением знаков тока на противоположный. На второй LC-цепочке и на первичной обмотке согласующего трансформатора 11 будет сформирован прямоугольный импульс положительной полярности с длительностью, равной периоду колебаний LC-цепочки, Этот импульс через согласующий трансформатор 11, выпрямитель 12 и дроссель 13 прикладывается к нагрузке. Через датчик тока протекает синусоидальный ток с положи5

тельной и отрицательной полуволнами. При переходе тока через первый нуль с датчика tO тока через блок 15 измерения тока на первый вход логического элемента 17, выполненного по схеме ИЛИ-НЕ,поступает сигнал логического нуля. С блока 16 измерения напряжения на второй вход логического элемента f7 поступает сигнал, отличный от

уровня логического .нуля, так как на емкостях 7 и 9 будет в этот момент максимальное напряжение. Величина этого напряжения обратно пропорциональна собственной емкости. Суммарно падение напряжения на последовательно включенных емкостях 7 и 9 примерн в два раза выше напряжения источника 1 питания при условии высокой добротности LC-цепочек. На выходе логического элемента 17 присутствует также логический нуль. Триггер 18, ключевой усилитель 19 останутся в исходно состоянии. При переходе тока через второй ноль в конце цикла разряда емкостей 7 и 9 с датчика 10 тока через блок 15 и с блока 16 поступают два сигнала с уровнями логического нуля. В этом случае на выходе логического элемента 17 появляется сигнал логической единицы, и триггер 18 перейдет во второе устойчивое положение и через ключевой усилитель 19 включит тиристор 4. В этом случае колебательный ток заряда емкостей 7 и 9 протекает по цепи: нулевой вывод источника 1 питания, тиристор 4, индуктивности 6 и 8, датчик 10 тока, минус источника 1 питания. Разряд емкости происходит по той же цепи с изменением знака тока на противоположный На второй LC-цепочке и первичной обмотке трансформатора 11 сформирован прямоугольный импульс напряжения отрицательной полярности и той же длительности, что и положительный.Этот импульс напряжения через согласующий трансформатор 11, выпрямитель 12 и сглаживающий дроссель 13 прикладывается к нагрузке. Схема управления работает в этом случае аналогично. Переключение тиристоров происходит при значениях тока и напряжениях, близких к нулевым. На нагрузке в режиме холостого хода выпрямленное нап- ряжение имеет минимальные пульсации,

В режиме короткого замыкания закорачивается вторая LC-цепочка, однако колебательный процесс в первой LC- цепочке остается неизменным с фикси- рованной частотой. Через датчик 10 тока и первую LC-цепочку протекает ограниченный волновым сопротивлением ток короткого замыкания. Схема управления в этом случае работает ана- логично режиму холостого хода. Через трансформатор 11 протекает синусоидальный ток с частотой, в два раза большей частоты выходного напряжения

0

5

0

5

0

5

0

режима холостого хода. За счет выпрямителя 12 .и сглаживающего дросселя 13 пульсации тока прожига можно свести к минимуму, что приводит к динамической стабилизации тока и устойчивому горению дуги.

При динамическом переходе от режима холостого хода к режиму короткого замыкания (зажигания дуги) наиболее тяжелый случай с точки зрения минимальных значений величины амплитуды тока и времени коммутации тиристоров возникает в момент прохожпения тока через первый ноль и при максимальном напряжении на емкостях 7 и 9 LC-цепочек. Фазы тока и напряжения в пе-2 реходном режиме не совпадают и схема управления не переключает тиристоры 2 и 4 пока ток в индуктивности 6 и напряжение на емкости 7 не будут близкими к нулю.

При значении постоянной времени сглаживающего дросселя 13, большем значения времени протекания переходных процессов, ток в нагрузке значительно не изменится. Дуга будет гореть устойчиво. Применение ведомой схемы управления, позволяющей вне зависимости от момента перехода из режима холостого хода к режиму короткого замыкания коммутировать ключевые элементы инвертора (тиристоры 2 и 4) при нулевых начальных условиях по току и напряжению коммутирующей LC- цепочки, позволяет снизить коммутационные потери и работать в широком диапазоне изменения нагрузки, позволяя эффективно проводить процесс прожига на выпрямленном динамически стабилизированном токе.

Устройство способно эффективно работать в условиях отыскания места повреждения акустическим методом, осуществляя заряд емкости накопителя, а также и индукционным методом

Формула изобретения

Устройство для прожига дефектной изоляции кабеля, содержащее источник постоянного тока, к положительному и отрицательному выводам которого подключены последовательно соединенные первый и второй тиристоры, зашун- тированные обратно включенными диодами, а к нулевому выводу источника постоянного тока подключен реактивный делитель, содержащий последовательно соединенные первую и вторую LC-цепоч514

ки, состоящие из последовательно соединенных емкости и индуктивности, причем параллельно второй LC-цепочке подключен согласующий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к входным клеммам мостового выпрямителя,, а его выходные клеммы подключены через сглаживающий дроссель к на

тока и напряжения, причем входные клеммы первого подключены параллельно датчику т.ока(4(а входные клеммы второго подключены параллельно конденсатору первой LC-цепочки, выходы этих блоков подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента, выход которого подкпю

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для снижения величины переходного сопротивления в дефектном участке изоляции кабеля для определения места повреждения. Цель изобретения- повышение эффективности процесса прожига дефектной изоляции кабеля- достигается путем осуществления равномерного подвода энергии к месту повреждения. Этим обеспечивается непрерывный режим горения дуги в дефектном месте изоляции кабеля. Устройство содержит источник 1 постоянного тока со средней точкой нулевого потенциала, тиристоры 2 и 4, диоды 3 и 5 шунтирующие эти тиристоры, две последовательные L C цепочки состоящие соответственно из индуктивности 6 и емкости 7, индуктивности 8 и емкости 9, датчик 10 тока, согласующий трансформатор 11, мостовой выпрямитель 12, сглаживающий дроссель 13, электрический кабель 14 с дефектом изоляции, блок 15 измерения тока, блок 16 измерения напряжения, логический элемент 17, триггер 18, двухканальный усилитель 19. Устройство эффективно работает в условиях отыскания места повреждения акустическим методом, осуществляя заряд емкости накопителя. 1 ил.

грузке, представляющей собой эдектри- 10 чен к входу триггера, а его выход ческий кабель с дефектом изоляции, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса прожига дефектной изоляции кабеля, в него введены датчик -тока,15 подключенный последовательно с индуктивностью первой LC-цепочки и точкой соединения катода первого и анода второго тиристоров, блоки измерения

подключен к входу двухканального у лителя, в котором выходные клеммы первого канала подключены соответс венно к управляющему электроду и к тоду первого тиристора, а выходные клеммы второго канала - к управляю му электроду и катоду второго тири тора.

чен к входу триггера, а его выход

подключен к входу двухканального усилителя, в котором выходные клеммы первого канала подключены соответственно к управляющему электроду и катоду первого тиристора, а выходные клеммы второго канала - к управляющему электроду и катоду второго тиристора.