Устройство для проверки работоспособности газоразрядников защитных устройств Советский патент 1989 года по МПК G01R31/24 

(21)4325520/2А-21

(22)19.10.87

(46) 07.09.89. Бюл. № 33

(72) А.Н.Розенков и Н.Б.Розенкова

(53)621.316.925 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 881931 кл. Н 02 Н 9/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1367093, кл. Н 02 Н 9/06, 1986.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГАЗОРАЗРЯДНИКОВ ЗАЩИТНЬК УСТРОЙСТВ

(57)изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проверки газоразрядников защитных устройств, содержащих, например, активные ограничительные резисторы. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет повьсления точности определения момента формирования необходимого уровня испытательного напряжения и сокращения интервала-времени, необходимого для формирования испытательного напряжения. Устройство содержит формирователь 2 импульсного напряжения, измерительный блок 3, шунтирующие резисторы 5, 6, элемент 7 защиты, источник 8 постоянного напряжения,.индикатор 9 наличия тока газоразрядника, накопительный конденсатор 10, электронные ключи 11, 12, 13. За счет введения электронного ключа 13, новых связей и нового выполнения формирователя 2 импульсов (принципиальная схема которого приводится в описании изобретения ) обеспечиваются индикация момента времени формирования необходимого уровня испытательного напряжения и сокращение времени подготовки к проверке, что повьпяает быстродействие устройства. 3 3.п. ф-лы, 4 ил.

(Л

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проверки газоразрядников защитных устройств, содержащих, например, активные ограничительные резисторы. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет повышения точности определения момента формирования необходимого уровня испытательного напряжения и сокращения интервала времени, необходимого для формирования испытательного напряжения. Устройство содержит формирователь 2 импульсного напряжения, измерительный блок 3, шунтирующие резисторы 5,6, элемент 7 защиты, источник 8 постоянного напряжение, индикатор 9 наличия тока газоразрядника, накопительный конденсатор 10, электронные ключи 11,12,13. За счет введения электронного ключа 13, новых связей и нового выполнения формирователя 2 импульсов (принципиальная схема которого приводится в описании изобретения) обеспечиваются индикация момента времени формирования необходимого уровня испытательного напряжения и сокращение времени подготовки к проверке, что повышает быстродействие уа. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СП

о

О)

со

со

со

(раг. 1

,-

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проверки газоразрядников защитных устройств, содержащих, например, активные ограничительные резисторы.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет повышения точности определения момента формирования необходимого уровня испытательного напряжения и сокращения интервала времени, необходимого для формирования испытательного напряжения.

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 - схема формирователя импульсного напряжения; на фиг.З - схема источника постоянного напряжения; на фиг.4 - схема измерительного блока.

Устройство для проверки работоспособности газоразрядников защитных устройств 1 содержит (фиг.1) формирователь 2 импульсного напряжения, измерительный блок 3, шунтирующие резисторы 4-6, элемент 7 защиты, например активно-индуктивное сопротивление, источник 8 постоянного напряжения, индикатор 9 наличия тока газо- разрядника, например световой, первый накопительньй конденсатор 10, второй 11, первый 12итретий 13 электронные ключи, каждый из которых выполнен, например, на тиристоре.

Формирователь 2 импульсного напряжения (фиг.2) содержит первьй 14 и второй 15 резисторы, шунтирующий резистор 16, четвертый электронный ключ 17, например тиристорный, кнопку 18 заряда с замыкающим 18.1 и размыкающим 18.2 контактами, кнопку 19 разряда с замыкающим 19.1 и размыкающим 19.2 контактами, второй накопи- тельный конденсатор 20, зарядный резистор 21, первый 22 и второй 23 форсирующие конденсаторы, третий резистор 24, пороговый элемент 25, например динистор, индикатор 26 напряже- , например световой тлеющего разряда и четвертьш резистор 27.

Источник 8 постоянного напряжения (фиг.З) содержит разделительный трансформатор 28, выпрямитель 29, на пример однополупериодный, конденсатор 30, балластный резистор 31 и ограничивающий элемент 32, например стабилитрон или резистор.

25

,

ю15

20

3035

дОгг50

Измерительный блок 3 (фиг.4) содержит измерительньй резистор 33, резистор 34, конденсатор 35, диод 36, развязывающие диоды 37 и 38, ограничивающие резисторы 39 и 40 и пороговый элемент 41, например динистор.

Формирователь 2 импульсного напряжения соединен первым входом с первым вьпсодом источника 8 постоянного напряжения, соединенного вторым выходом с первым выводом первого накопительного конденсатора 10. Индикатор 9 наличия тока газоразрядника соединен первым выводом с входом первого электронного ключа 12, соединенного управляющим входом с первым выходом измерительного блока 3, соединенного входом с клеммой для подключения первого входа проверяемого защитного устройства 1, вторым выходом - с управляющим входом второго электронного ключа 11, соединенного выходом с третьим выходом измерительного блока 3. Выход третьего электронного ключа 13 соединен с клеммой для подключения второго вхот да проверяемого ащитного устройства 1, управляющей вход - с первым выходом формирователя 2 иМ1тульсного напряжения , вход - с входом второго электронного ключа 11 и с выходом элемента 7 защиты, соединенного входом с вторым выходом формирователя 2 импульсного напряжения, соединенного общим выводом с обшим выводом источника 8 постоянного напряжения, с вторым выводом первого накопительного конденсатора 10 и с выходами второго 11 и первого 12 электронных ключей. Первый вывод первого накопительного конденсатора 10 соединен с вторым выводом индикатора 9 наличия тока газоразрядника. В формирователе 2 им- пулвсиого напряжения первый вывод зарядного рё зистора 21 соединен с первым входом формирователя 2 импульсного напряжения, второй вывод - непосредственно с входом четвертого электронного ключа 17, а через замы- кающи контакт 18.1 кнопки 18 заряда - с первыми выводами первого резистора 14 и первого форсирующего конденсатора 22, соединенных вторыми выводами с управляющим входом четвертого электронного ключа 17, соединенного выходом через размыкающий контакт 19.2 кнопки 19 разряда с первым выводом второго накопительного кон5денсатора 20, который соединен через замыкающий контакт 19.1 кнопки 19 разряда с первыми выводами второго резистора 15 и второго форсирующего конденсатора 23, через размыкающий контакт 18.2 кнопки 18 заряда - с вторым выходом формирователя 2 импульсного напряжения, соединенного первым выходом с вторыми выводами второго форсирующего конденсатора 23 и второго резистора 15, общим выводом - с первым выводом второго накопительного конденсатора 20, соединенного первым выводом через последовательно включенные пороговый элемент 25 и третий резистор 24 с первыми выводами четвертого резистора 27 и индикатора 26 напряжения, соединенных вторыми выводами с вторым выводом второго накопительного конденсатора 20.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии электроншш ключи 11-13 и 17 закрыты, У1апряжение на выходе формирователя 2 импульсного напряжения и на выходах измерительного блока 3 отсутствует, напряжение накопительного конденсатора 20 равно нулю, а накопительный конденсатор 10 заряжен до величины напряжения выхода источника 8 постоянного напряжения, сигнал индикатора 9 наличия тока газоразрядника и индикатора 26 напряжения отсутствует.

При нажатии кнопки 18 происходит подача сигнала на управляющий вход электронного ключа 17 через замыкающий контакт 18.1 кнопки 18 заряда. Размыкающий контакт 18.2 кнопки 18 заряда прерывает цепь разряда накопительного конденсатора 20. Импульс запуска электронного ключа 17 форсируется конденсатором 22. Импульсный ток заряда конденсатора 22 проходит по цепи: выход источника 8 постоянного напряжения, зарядный резистор 21, замыкающий контакт 18.1 кнопки 18 заряда, конденсатор 22, цг, нтирующий резистор 16, размыкающий контакт 19.2 кнопки 19 разряда, накопительный конденсатор 20, об1|(Ий вывод источника 8 постоянного напряжения. Импульсный ток запуска создает падение напряжения на шунтирующем резисторе 16, которое поступает на управляющий вход сЗлектроиного ключа 17 и переводит последний в открытое состояние. Нако063996

.пительный конденсатор 20 заряжается от вывода источника 8 постоянного напряжения через открытьш тиристор электронного ключа 17 и размыкающий контакт 19.2 кнопки 19 разряда с постоянной времени цепи. При увеличении напряжения накопительного конденсатора 20 до величины порогового

0 напряжения порогового элемента 25 последний переходит в открытое состояние. Напряжение накопительного конденсатора 20 поступает на резисторы 24 и 27, образующие делитель напря)5 жения, и на индикатор 26 напряжения, например тлеющего разряда, при этом появляется сигнал величины напряжения заряда накопительного конденсатора 20, например световой, ко20 торый указывает оператору на готовность устройства к проведению проверки работоспособности газоразрядника защитного устройства 1.

После этого нажимают кнопку 19,

25 что приводит к подаче сигнала на управляющий вход электронного ключа 13 через замыкающий контакт 19.1 кноп- ,ки 19 разряда. Размыкающий контакт 19.2 кнопки 19 разряда прерывает

30 цепь заряда накопительного конденсатора 20, и электронньй ключ 17 переходит в закрытое состояние.

Импульс запуска электронного клю- ча 13 форсируется конденсатором 23. Импульсный ток заряда конденсатора 23 проходит по цепи: вывод накопительного конденсатора 20, замыкающий контакт 19.1 кнопки 19 разряда, конденсатор 23, шунтирующиР резис40 ор 4, цепь активных низкоомных резисторов защитного устройства 1 , измерительный резистор 33 (фиг.4) измерительного блока 3, вывод накопительного конденсатора 20. Импульсный

д5 ток запуска создает падение напряже- 1ШЯ на шунтирующем резисторе 4, которое поступает на управляющ й вход электрорпюго ключа 13 и переводит его в открытое состояние. Накопитель50 Н1зй -конденсатор 20 разряжается по цепи: размыкающир{ контакт 18.2 кнопки 18 запуска, элемент 7 защиты, электронный ршюч 13, защитное устройство 1 , измерительный резистор 33 изг-юри 5 тельного блока 3, вывод накопительного конденсатора 20. Экспоненциальный ток разряда конденсатора 20 создает падение напряжения па 3;icN eHTax разрядной цепи. При снижении напря35

715

жения накопительного конденсатора 20 ниже тока удержания динистора порогового элемента 25 последний переходит в закрытое состояние. Напряжение на резисторах 24 и 27 делителя напряжения снижается до нуля, и прекращается сигнал индикации индикатора 26 напряжения, который указьшает на возможность повторения цикла заряд-раз- ряд.

Во время задержки пробоя или при отсутствии пробоя газоразрядника вследствие его неработоспособности через низкоомные активные резисторы защитного устройства 1 проходит импульсный ток, величина которого определяется пол№1М сопротивлением цени, и создает на них (низкоомных резисторах) падение напряжения, превы- тающее величину статического напряжения пробоя газоразрядника, а также создает падение напряжения на измерительном резисторе 33 измерительного блока 3. При этом на выходах измери- тельного блока 3 напряжение отсутствует .

Гаяоразрядник при его пробое шунтирует пизкоомную цепь активных резисторов- защитного устройства 1, и величина тока разряда накопительного конденсатора 20 возрастает, что приводит к увеличению напряжения на измерительном резисторе 33 измерительного блока 3. При этом на выходах измерительного блока 3 формируется импульсное напряжение.

Сигнал с выходов измерительного блока 3 поступает на управляющие входы электронных ключей П и 12 и пере водит их в открытое состояние. Элект ронньш ключ 1 щунтирует цепь газо- разрядника защитного устройства 1, и ток через время, равное суммарному времени срабатывания измерительного блока 3 и электронного ключа 1 1 , прекращается. Электронный ключ 12 замыкает разрядную цепь накопительного конденсатора 10, который разряжается через индикатор 9 наличия тока газоразрядника, например световой. Длительность тока, проходящего через индикатор 9, определяется постоянной времени цепи разряда накопительного конденсатора Ю. Индикатор 9 наличия тока газоразрядника сигнализирует оператору о наличии пробоя (срабатывания) газоразрядника защитного устройства 1, при этом отсутствие сиг

Q

5 0 5

0

0 5

5

0

5

8

нала индикатора указывает на отсутствие пробоя газоразрядника защитного устройства 1, т.е. его неработрспо- собность,

В паузе между импульсами, поступающими от формирователя 2 импульсного напряжения, величина которой определяется типом газоразрядника и составляет 5-10 с, электронные ключи 11-13 переходят в исходное закрытое состояние, а накопительный конденсатор 10 заряжается до величины напряжения выхода источника 8 по- сгоянного напряжения с постоянной времени депи заряда.

Источник 8 постоянного напряжения (фиг . 3) работает следующим образом.

Напряжение вторич ной обмотки разделительного трансформатора 28 через выпрямитель 29, например однополу- периодный, поступает на конденсатор 30. Сглаженное конденсатором 30 напряжение выпрямителя 29 поступает на формирователь 2. Параллельно конденсатору 30 включены резистор 31 и ог- раничиваю1ций элемент 32, который ограничивает велицину напряжения, задаваемого на на(опителы ый конденсатор 10.

Измерительньш блок 3 (фиг.4) работает следующим образом.

Амплитуда и длительность экспонен- пиального импульса тока через измерительный резистор 33 определяется величиной полного сопротивления и постоянной времени защитного устройства 1 . При пробое газоразрядника защитного устройства 1 длительность тока разряда уменьщается вследствие шунтирования цепи низкоомных резисторов защитного устройства I, а ток разряда возрастает., Надение напряжения на измерительном резисторе поступает на диод 36, конденсатор 35 и резистор 34 fвысо- коомпый). Конденсатор 35 через диод 36 заряулается до амплитудного значения паде}1ия напряжения на измерительном резисторе 33 с постоянной времени цепи заряда и разряжается с постоянной времени цепи разряда через пороговый элемент 41, например динистор, при превышении величины порогового напряжения в момент пробоя газоразрядника защитного устройства 1 или через высокоомньй резистор 34 при напряжении, меньщем порогового в момент отсутствия пробоя

газоразрядника защитного устройства 1 вследствие его неработоспособности. В паузе между импульсами разряда накопительного конденсатора 20 конденсатор 35 разряжается до нуля черьз резистор 34. К выходу порогового элемента 41 подключены развязывающ1-гй диод 37 и о граничиваюгдик резистор 39, а также развязь ваю11Ц1Й диод 38 и ограничивающий резистор 40, которые образуют второй выход измерительного блока 3. Конденсатор 35 при срабатывании порогового элемента 41 в момент пробоя газоразрядника защитного устройства 1 разряжается одновременно через соответствующий шунтирукщнй резистор 5 и 6. Падение напряжения на шунтирующих резисторах 5 и 6 поступает соответственно на управляющие входы электронных ключей 11 и 2 и приводит ключи в открытое состояние .

Длительность тока через управляющий электрод тиристора электронных ключей 13 и 17 определяется постоянной времени цепи заряда конденсаторов 23 и 22 формирователя 2 импульса запуска цепи разряда и заряда, при этом резисторы 15 и 1 (высоко- омные) обеспечивают конденсаторов 23 и 22 после перехода контактов 19.1 и 18.1 кнопок разряда 19 и заряда 18 в разомкнутое состояние. Шу 1тирую1цие резисторы 4-6 и 16 ограничивают величину тока через управляющие электроды тиристоров электронных ключей 13, И, 12 и 17. Элемент 7 защиты ограничивает величину тока разряда накопительного конденсатора 20 и скорость увеличения тока через тиристор электронного ключа 11 до допустимого значения. Элемент 7 защиты включен в анодную (а

10

15

20

25

30

35

40

ключей II и 12 но цепи nipa;--.лслич используются два разнязанньс-; ;и1ода 37 и 38 выхода блока 3, а огран -:чи вающие резисторы 39 и 0 использую ся для согласова№1я нходных сопрот лений ключей 11 и 12.

Применение индикации уровня зар накопительного конденсатора 20 в ф мирователе 2 импульсного иапря.-ке1пад с помощью индикатора 26 з сочетани с пороговым элементом 25, а также ристорных ключей в заряцно-разрядн совместно с блокируигдими кноп каш-Г , 8 и 19 повышает быстродейств устро11ства за счет повьписнпя точно ти определения момента готовности проверке защитного устройства 1 (р бота) и за счет сокращ1 :ия времени подготовки к проверке (работе) пут заряда накопительного конде {сатора через резистор 21 с малым со:1ротив нием отключением зарядтюг о рез1гсто 21 в момент разряда конденсатора 2 и отключен 1ем разряд1 ой в мом заряда.

Формула и 3 о б р

и и

не в катодную J цепь тиристора элект- 45 проверяемого защитного устройства.

ронного ключа 11 для уменьщения величины сопротивления цепи обш его вывода источника 8 постоянного напряжения по отношению к точке заземления для исключения влияния цепи ра зряда накопительного конденсатора 20 через тиристор электронного ключа 11 на цепь индикатора 9 наличия тока газоразрядника при значении падения наБторым выходом - с управляюишм входом второго электронного ключа, сое ди 1енного выходом с третьим выходом измерительного блока, элемеш защи- 50 ты, отличающееся тем, что, с целью повышен11Я быстродействия устройства, в него вгедел трети электронный ключ, а в формирователь импульсного напряжения ияедс-ны втопряжения на элементе 7, большем, чем 5 Р° на копительный конденсатор, кнопвеличина напряжения выхода источника 8 постоутнного напряжения. Для исключения взаимного влияния реакции включаемых тиристоров электронньк

ключей II и 12 но цепи nipa;--.лслич используются два разнязанньс-; ;и1одами 37 и 38 выхода блока 3, а огран -:чи- вающие резисторы 39 и 0 используются для согласова№1я нходных сопротивлений ключей 11 и 12.

Применение индикации уровня заряда накопительного конденсатора 20 в формирователе 2 импульсного иапря.-ке1пад с помощью индикатора 26 з сочетании с пороговым элементом 25, а также ти- ристорных ключей в заряцно-разрядной совместно с блокируигдими кноп- каш-Г , 8 и 19 повышает быстродействие устро11ства за счет повьписнпя точнос- ти определения момента готовности к проверке защитного устройства 1 (работа) и за счет сокращ1 :ия времени подготовки к проверке (работе) путем заряда накопительного конде {сатора 20 через резистор 21 с малым со:1ротивле- нием отключением зарядтюг о рез1гстора 21 в момент разряда конденсатора 20 и отключен 1ем разряд1 ой в момент заряда.

Формула и 3 о б р

и и я

Бторым выходом - с управляюишм входом второго электронного ключа, сое- ди 1енного выходом с третьим выходом измерительного блока, элемеш защи- 50 ты, отличающееся тем, что, с целью повышен11Я быстродействия устройства, в него вгедел третий электронный ключ, а в формирователь импульсного напряжения ияедс-ны втока заряда, кнопка разряда, порсговый элемент, индикатор напряжения, два форсирующих конденсатора, чс-тиортый электронный ключ, зарядный рочистор,

четыре резистора, причем выход третьего электронного ключа соединен с клеммой для подключения второго Ьхо- да проверяемого защитного устройства, управляющий вход - с первым выходом формирователя импульсного напряжения, вход - с входом второго электронного ключа и с выходом элемента защиты, соединенного входом с вторым выходом формирователя импульсного напряжения, соединенного оби;им выводом с общим выводом источника постоянного напряжения, с вторым выводом первого накопительного конденсатора и с выходами первого и второго электронных к:почей, первый вывод первого накопительного конденсатора соединен с вторым выводом индикатора наличия тока газоразрядника, а в формирователе импульсного напряжения первый вывод зарядного резистора соединен с первы ; входом формирователя импульсрюго напряжения, второй вывод - с входом четвертого электронного ключа непосредственно, а через замыкающий контакт кнопки заряда - с первыми выводами первого резистора и первого форсирующего конденсатора, соединенных вторыми выводами с управляющим входом четвертого электронного ключа, соединенного выходом через размыкаю:ций контакт кнопки разряда с первым выводом второго накопительного конденсатора, первый вывод второго накопительного конденсатора соединен через замыкающий контакт

На KOHdiSHcamop W. резисторы 5,6, обицай. выбод источника 8 аг. 2

5

0

5

0

5

кнопки разряда с первыми выводами второго резистора и второго форсирующего конденсатора, через размыкающий контакт кнопки заряда - с вторым выходом формирователя импульсных напряжений, соединенного первым выходом с вторыми выводами второго форсирующего конденсатора и лторого резистора, общим выводом - с первым выводом второго накопительного конденсатора, соединенного первым выводом через последовательно включенные по- роговьй элемент и третий резистор с первыми выводами четвертого резистора и индикатора напряжения, соединенных вторыми выводами с вторыми выводами второго накопительного конденсатора .

На конденсатор Ю фиг,3 1 ндикагг7арЗ

На 5,6

На защитноеустрой- cmso 1

Фиг.