Имитатор помех Советский патент 1989 года по МПК H03B29/00 

со to

4 00

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для контроля устройств защитного отк;тчения или автоматического управления сварочным напряжением,например, ограничителей напряжения холостого хода сварочных трансформаторов.

Цель изобретения - повьга;ение точности воспроизведения реальной поме- ховой обстановки в условиях сварочного производства за счет того, что имитатор формирует не только повьппения и провалы, напряжения сети, но также кратковременные импульсные помехи, воспроизводит наводки от соседних сварочных установок и моделирует утечки в сварочной цепи.

На фиг.1 изображена схема имитатора; на фиг 2 - осциллограммы,поясняющие принцип работы имитатора; на фиг о 3 - схема формирователя импульсов напряжения; на фиг. 4 - схема формирователя синхроимпульсов о

Имитатор (фиг.1) содержит формирователь 1 синхроимпульсов, формирователь 2 адресов, постоянное запоминающее устройство 3 (ПЗУ), два усимотки источника 15 сварочного тока Нормально разомкнутый контакт коммутатора 11 соединен с отводом авто, трансформатора 14, а управляющие входы коммутатора 1I подключены к выходам усилителя 5 Второй крайний вьЕвод автотрансформатора 14 соединен с вторым входом фильтра 9 и через

to клеммы 12 подключен к второму выводу первичной обмотки источника 15 сварочного тока Выходы формирователя 6 импульсов напряжения соединены с крайними вьшодами автотрансформатора

15 14„ Вторичная обмотка источника 15 сварочного тока подключена к последовательному соединению вторичной обмотки трансформатора 16, клемм 17, параллельной ЕС-цепочки 19 и клемм

20 18. Первичная обмотка трансформато- ра 16 подключена к выходам формирователя 7 импульсов тока„

Формирователь 6 импульсов напряжения (фиг.З) содержит два формиро25 вателя 20 и 21 коротких импульсов, два импульсных усилителя 22 и 23, ин вертор 24 и импульсный трансформатор 25, конец одной и начало другой

первичных обмоток которого подключе- лителя А и 5, формирователь 6 импуль- 30 ны соответственно к выходам импульс- сов, напряжения, формирователь 7 им- ных усилителей 22 и 23, входы кото- пульсов тока, пару сетевых клемм 8, рых соединены с выходами формирова- фипьтр 9, два коммутатора 10 и 11, телей 20 и 21 коротких импульсов, две пары клемм 12 и 13 высокого нап- Вторые вьшоды первичных обмоток им- ряжения, автотрансформатор 14, источ- 35 пульсного трансформатора 25 подклю- ник 15 сварочного тока, трансформатор 16, две пары клемм 17 и 18 сварочной цепи и параллельную RC-цепоч- ку 19, причем входы формирователя 1 синхроимпульсов подключены к сетевым клеммам 8 и выходам фильтра 9, выхед формирователя 1 синхроимпульсов подключен к входу формирователя 2 адресов, выходы которого подключены к входам ПЗУ 3 Первый выход ПЗУ 3 соединен с входами формирователя 6 импульсов напряжения и. формирователя 7 импульсов токп, а второй и третий выходы - с входами усилителей 5 и 4 соответственно. Выходы усилителя 4 подключены к управляющим входам коммутатора 10, через нормально замкнутые контакты которого первый вход фильтра 9 соединен с подвижным кон- такТом коммутатора 11, Нормально замкнутый контакт ко тмутатора 1 1 соединен с из крайних выводов автотрансформатора 14 и через клеммы 13 с одним из вг,1водов первичной об45

чены к источнику постоянного напряжения Вход формирователя 21 через инвертор 24 соединен с входом формирователя 6 импульсов напряжения и 40 входом формирователя 20„ Выходы формирователя 6 импульсов напряжения соединен с выводами вторичной обмотки импульсного трансформатора 25„

Формирователь 1 синхроимпульсов содержит понижающий трансАорматор 26, вторичная обмотка которого подключена к резистору 27 и через диодный выпрямитель 28 к входу транзисторного ключа 29„ Выход транзисторного ключа 29 через дифФерснпирую- щую КС-цепь 30 соединен с входом мультивибратора 31 задержки, который выполнен на логических элементах И-НЕ. Выход мультивибратора 31 задержки через диф()ерениирук)шую RC- цепь 32 соединен с входом му/гьтипиб- ратора-формирователя 33, в 1г-:од которого соединен с Bi-ixo/ur t-i форг-шрс пп- теля 1 синхроимпульс| р. МультмриПря50

мотки источника 15 сварочного тока Нормально разомкнутый контакт коммутатора 11 соединен с отводом автотрансформатора 14, а управляющие входы коммутатора 1I подключены к выходам усилителя 5 Второй крайний вьЕвод автотрансформатора 14 соединен с вторым входом фильтра 9 и через

клеммы 12 подключен к второму выводу первичной обмотки источника 15 сварочного тока Выходы формирователя 6 импульсов напряжения соединены с крайними вьшодами автотрансформатора

14„ Вторичная обмотка источника 15 сварочного тока подключена к последовательному соединению вторичной обмотки трансформатора 16, клемм 17, параллельной ЕС-цепочки 19 и клемм

18. Первичная обмотка трансформато- ра 16 подключена к выходам формирователя 7 импульсов тока„

Формирователь 6 импульсов напряжения (фиг.З) содержит два формирователя 20 и 21 коротких импульсов, два импульсных усилителя 22 и 23, инвертор 24 и импульсный трансформатор 25, конец одной и начало другой ,

первичных обмоток которого подключе- ны соответственно к выходам импульс- ных усилителей 22 и 23, входы кото- рых соединены с выходами формирова- телей 20 и 21 коротких импульсов, Вторые вьшоды первичных обмоток им- пульсного трансформатора 25 подклю-

чены к источнику постоянного напряжения Вход формирователя 21 через инвертор 24 соединен с входом формирователя 6 импульсов напряжения и входом формирователя 20„ Выходы формирователя 6 импульсов напряжения соединен с выводами вторичной обмотки импульсного трансформатора 25„

Формирователь 1 синхроимпульсов содержит понижающий трансАорматор 26, вторичная обмотка которого подключена к резистору 27 и через диодный выпрямитель 28 к входу транзисторного ключа 29„ Выход транзисторного ключа 29 через дифФерснпирую- щую КС-цепь 30 соединен с входом мультивибратора 31 задержки, который выполнен на логических элементах И-НЕ. Выход мультивибратора 31 задержки через диф()ерениирук)шую RC- цепь 32 соединен с входом му/гьтипиб- ратора-формирователя 33, в 1г-:од которого соединен с Bi-ixo/ur t-i форг-шрс пп- теля 1 синхроимпульс| р. МультмриПря

тор-формирователь вьтолнен по той же схеме, что и мультивибратор 31 задержки.

Для сетей с частотой 50 Гц длительность импульса, формируемого мультивибратором 31 задержки,устанавивается равной 5 мс, а длительность импульса мультивибратора-формирователя 33 - равной 10 мс.

К клеммам 12, 13, 17 и 18 в зависимости от типа подключаемого к имитатору устройства подключаются либо соответствующие цепи этого устройства, либо закорачивающие перемычки Например, при подключении к имитатору устройства ограничения напряжения холостого хода сварочного трансформатора СУНСТ-2У5 клеммы 12 и 13, соединенные с вьшодами автотрансформатора 14, подключают к сетевым клеммам СУНСТ-2У5, а клеммы 12 и 13, соединенные с выводами источника 15 сварочного тока, подключают к клеммам СУНСТ-2У5, предназначенным для подключения первичной обмотки сварочного трансформатора. Между клеммами 17 подключают проводник, пропущенный через магнитопровод трансформатора СУНСТ-2У5. Между клеммами 18 устанавливают закорачивающую перемычку.

Мощность автотрансформатора 14 должна быть не меньше мощности источника 15 сварочного тока„

В качестве источника 15 сварочного тока можно использовать сварочный трансформатор либо его модель - силовой, трансформатор с такими же параметрами и мощностью, достаточной для работы на сопротивление параллельной RC-цепочки 19

Трансформатор 16 может быть намотан на тороидальном ферритовом сердечнике.,

Параллельная ЕС-цепочка 19 (фиг.1) моделирует паразитную емкость сварочного кабеля и электрическое сопротив- леиие человеческого тела. При прямоугольной форме импульсов сварочного тока и индуктивности сварочного кабеля намного меньшей индуктивности вторичной обмотки источника сварочного тока выражение для тока наводки от соседней сварочной установки выглядит следуюгцим образом:

Mkic

-c/t

{ sinut tV

+ I.

- Kt) - 6

. sinWp(t-T) + + cosu,(t -Г)- l(t - -C)}, (1)

гДё /

2RC

10

о ГьГ

R и С - параметры параллельной

RC-цепочки; f - длительность импульса

сварочного тока. Отсюда следует, что для точного воспроизведения тока наводки параметры имитатора наводок от соседией сварочной установки М и 1 должны удовлетворять условию

„ М 1. М (2)

где I „ - амплитуда импульса тока имитатора;

М - взаимная индуктивность

между первичной и вторичной обмотками трансформатора 16;

If. - амплитуда импульса тока

соседнего источника сва- рочного тока;

М и - взаимная индуктивность между сварочными кабелями со

седних источников сварочного тока.

Длительность импульсов тока достаточно выбрать настолько большой,

чтобы на их протяжении .успевали заканчиваться колебательные переходные процессы токов наводки. При R 300 Ом, С длительность этих переходных процессов составляет несколько десятков микросекунд.

Имитатор работает следующим образом.

Формирователь 1 синхроимпульсов формирует из сетевого напряжения

(фиг,2а) импульсы, начало которых приходится на максимум положительной полуволны сетевого напряжения, а конец - на максимум отрицательиой полуволны (фиг.2б). Из этих импульсов

формирователь 2 адресов генерирует последовательность адресов в виде восьмиразрядного двоичного кода,при- чем длительность положительных им- ; пульсов на первом выходе формирова-

теля 2 адресов равна длительности импульса формирователя 1 синхроимпульсов (Лиг,2.в)« В периоде генерации формирователя 2 адресов содержится 64 адреса.

Последовательность адресов выдается на ПЗУ 3, на выходах которого формируются последовательности импульсов, длительности которых определяются длительностями провалов и перенапряжений в сети питания устройства ограничения напряжения холостого хода сварочного трансформатора и длительностью импульса тока, формируемого в формирователе 7, На протяжении одного периода формируется одич импульс перенапряжения, один импульс провала и три импульса тока - один во время перенапряжения, второй во время провала и третий при номинальном напряжении сети„ Для обеспечения такого алгоритма постоянное запоминающее устройство запрограммировано так, чтобы на первом выходе напряжение появилось при 12, 40 и 58 адресах Симпульсы тока). Длительность импульсов на первом выходе ПЯУ 3 определяется длительностью импульсов на первом входе и равна 10 мс (фиго2г). На втором выходе ПЗУ 3 напряжение имеется при адресах с 11 по 16 (импульс перенапряжения),т.е. 0,3 с при частоте сети 50 Гц. На третьем выходе ПЗУ 3 напряжение имеется при адресах с 39 по 48 (импуль провала), 0,5 с.

Импульсы прямоугольной формы с первого выхода ПЗУ 3 усиливаются в формирователе 7 импульсов тока так, чтобы их амплитуда Т.. удовлетворяла

/ И

условию (2). Усиленные импульсы тока через трансформатор 16 трансформируются в цепь вторичной обмотки источника 15 сварочного тока (фиг.1). Импульсы с первого выхода ПЗУ 3 (фигс2г) поступают также на вход формирователя 6 импульсов напряжения (фиго 3)с По положительному фронту входного импульса формирователь 20 коротких импульсов формирует короткий импульс (фиг,2д), длительность которого определяется длительностью кратковременной импульсной помехи в сети питания, Этот импульс усиливается в импульсном усилителе 22 и подается на одну из первичных обмоток импульсного трансформатора 25. Второй канал формирователя импульсов

5

0

5

0

5

0

5

0

5

напряжения 6 отличается от аервого только наличием на входе инвертора 24, благодаря чему положительный фронт сигнала, поступающего на формирователь 21 коротких импульсов (фиг„2е), задержан относительно положительного фронта входного сигнала (фиг.2г) на 10 мс. Поэтому выходной импульс формирователя 21 (фиг.2ж) также задержан относительно импульса формирователя 20 на 10 мс Импульсы с выходов импульсных усилителей 22 и 23 поступают на встречно включенные первичные обмотки импульсного трансформатора 25 и после трансформации в его вторичную обмотку имеют противоположную полярность (фиг.2з). При этом положительный импульс формируется при экстремуме положительной полуволны сетевого напряжения (фиго2а), а отрицательный - при экстремуме отрицательной полуволны благодаря жесткой связи начала и окончания импульсов блоков 1 - 3 с экстремумами напряжения сети Благодаря этому воспроизводится самое неблагоприятное сочетание положения и полярности импульсной помехи с напряжением сети.

Импульс с второго выхода ПЗУ 3 после усиления в усилителе 5 поступает на обмотку коммутатора 11,кото- рьм своими контактами подключает напряжение сети между левым по схеме крайним выводом и отводом обмотки автотрансформатора 14, таким образом чтобы повьшение напряжения между крайними выводами вследствие сраба- тьшания коммутатора I1 соответствовало перенапряжению, наблюдаемому в сетях питания источников сварочного токао

Импульс с третьего выхода ПЗУ 3 после усиления в усилителе 4 поступает на обмотку коммутатора 10 и размыкает его контакты, моделируя полные провалы напряжения сети.

Фильтр 9 служи-, для того, чтобы помехи, создаваемые имитатором, не проникали в питающую цепь и не воздействовали на другие электроприемники, подключенные к этой сети.

Таким образом, предлагаемый имитатор формирует на клеммах, к которым подключается испытуемое устройство, полные провалы напряжения сети, перенапряжения сети, импульсные помехи сети, наводит импульсы тока

во вторичнук1 обмотку источнику сварочного тока и моделирует утечки в Сварочной цепи При этом импульсные помехи сети согласованы по полярное- ти с сетевым напряжением и подаются при его экстремальных значениях

Так как известное устройство формирует лишь напряжение импульсной помехи одной полярности, предлагае- мый имитатор воспроизводит помехо- вую обстановку сварочного производства точнее известного.

Формула изобретения

Имитатор помех, содержащий сетевые , автотрансформатор, усилитель, фильтр, формирователь импульсов напряжения и трансформатор, причем выходы фильтра соединены с сетевыми клеммами, а выходы формирователя импульсов напряжения - с крайними выводами обмотки автотрансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения реальной помеховой обстановки в условиях сварочного производства, в него введены формирователь синхроимпульсов, формирователь адре- сов, постоянное запоминающее устройство, два коммутатора, две пары клемм высокого напряжения, источник сварочного тока, формирователь импульсов тока, две пары клемм сварочной цепи, параллельная КС-цепочка и второй усилитель, причем сетевые клеммы соединены с входами формирователя синхроимпульсов, выход которого соединен с входом формирователя адресов,вьгхо- ды которого соединены с соответствующими входами постоянного запоминающего устройства, первый выход которого соединен с входами формирователя импульсов напряжения и формировате- ля импульсов тока, а второй и третий выходы соответственно с входами первого и второго усилителей, выходы последнего подключены к управляющим входам второго коммутатора, нормаль- но замкнутый контакт которогб подключен к одному из крайних выводов обмотки автотрансформатора и через первую пару клемм высокого напряжения к одному из выводов первичной обмотки источника сварочного тока,нормально разомкнутый контакт второго коммутатора соединен с отводом обмотки автотрансформатора, а подвижный контакт через нормально замкнутые контакты первого коммутатора подключен к одному из входов фильтра, второй вход которого соединен с вторым крайним выводом обмотки автотрансформатора и через вторую пару клемм высокого напряжения с вторым выводом первичной обмотки источника сварочного тока, вторичная обмотка которого подключена к последовательно соединенным вторичной обмотке трансформатора, первой паре клемм сварочной цепи, параллельной КС-цепочке и второй пар клемм сварочной цепи,первичная обмотка трансформатора подключена к выходам формирователя импульсов тока, выходы первого усилителя соединены с управляющими входами первого коммутатора.

2о Имитатор помех по п.1, о т - личающийс я тем, что формирователь импульсов напряжения содержит два формирователя коротких импульсов, два импульсных усилителя, импульсный трансформатор и инвертор, причем вход формирователя импульсов напряжения соединен через последовательно соединенные первый формирователь коротких импульсов и первьй импульсный усилитель с началом одной из первичных обмоток импульсного трансформатора, а через последовательно соединенные инвертор, второй формирователь коротких импульсов и второй импульсный усилитель с концом другой первичной обмотки импульсного трансформатора, вторые выводы первичных обмоток которого соединены с источником постоянного напряжения, а вьгеоды вторичной обмотки соединены с выходами формирователя импульсов напряжения.

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для контроля устройств защитного отключения или автоматического управления сварочным напряжением, например ограничителей напряжения холостого хода сварочных трансформаторов. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения реальной помеховой обстановки в условиях сварочного производства. Благодаря введению второго усилителя 5 и коммутаторов 10,11 моделируется не только повышение, но и провалы напряжения сети. Введение формирователя 1 синхроимпульсов, формирователя 2 адресов, постоянного запоминающего устройства 3 позволяет формировать импульсные помехи, совпадающие во времени с экстремумами напряжения сети. Параллельная RC - цепь 19 моделирует утечки в цепи сварочного тока, а формирователь 7 импульсов тока и источник 15 сварочного тока дают возможность моделировать наводки от соседних сварочных установок. Цепи контролируемого объекта подключаются к клеммам 12,13,17 и 18 данного устройства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

п п п п п п п

п

г

ч

/

ЯевякЛин ямняап

H-.ff . П Р1

З ШШзЯ

n кцартгю

JJ Г- ЛЙЯЛ-Л

Л

f I

iij

Редактор Н.Гунько

Составитель В Быков Техред Л.Сердюкова

Заказ 3892/55

TiipaK 884

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

п

H-l5±i5i b±±d I

TfrrnJ

UA xbvofw- Т

/ПОанстрная в Фиг.3

n кцартгюйа/яые

JJ Г- ЛЙЯЛ-Л

fito

Корректор ТоМалец

Подписное