Устройство для контроля межконтактного зазора электромагнитного коммутационного аппарата Советский патент 1991 года по МПК H01H49/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к приборам и средствам измерения, и предназначено для измерения техноконтактного зазора электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА).

Цель изобретения - упрощение контроля ЭМКА за счет исключения операции подачи напряжения на его обмотку.

На фиг. 1 -3 представлена блок-схема устройства для контроля межконтактного зазора ЭМКА; на фиг.4 - графики напряжений в узлах блок-схемы устройства.

В таблице приведена прошивка первого постоянного программируемого запоминающего устройства (ППЗУ) 20.

Устройство для контроля межконтактного зазора ЭМКА (фиг.1-3) содержит диодный мост 1, конденсатор 2, первый диод 3,

кнопку 4, первый 5 и второй б резисторы, контактор 7 с размыкающим 8 и замыкающим 9 контактами, первый 10 и второй 11 оптроны, третий резистор 12, первый тиристор 13, второй диод 14. первый трансформатор 15, блок 16 развязки, генератор 17, триггер Шмитта 18, третий диод 19, первое ППЗУ 20, первый индикатор 21, реверсивный счетчик 22, делитель 23 частоты, блок 24 согласования, двоичный счетчик 25, первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 26, второй ЦАП 27, второе ППЗУ 28, первый компаратор 29, второй компаратор 30, второй индикатор 31. первый блок 32 задания, второй блок 33 задания, третий компаратор 34, четвертый 35 и пятый 36 диоды, второй 37 и третий 38 тиристоры, высоковольтный преобразователь 39, второй трансформатор

О 00

о ел ю

Ч)

40, шестой диод 41, четвертый резистор 42, причем фазный провод источника питания подключается к первому входу диодного моста 1 и через контакт 8 контактора 7 - с анодами первого диода 3 и первого тиристора 13, катодом второго тиристора 37, первым выводом первой вторичной обмотки первого трансформатора 15, а нулевой вывод источника питания подключается к второму входу диодного моста 1 и к второму входу преобразователя высоковольтного 39, первый вход которого соединен с анодами второго диода 14, второго тиристора 37, катодом первого тиристора 13, первым выводом второй вторичной обмотки первого трансформатора 15, второй вывод которой вместе с катодом второго диода 14 подсоединены к управляющему электроду первого тиристора 13, а второй вывод первой вторичной обмотки первого трансформатора 15 вместе с катодом первого диода 3 подключены к управляющему электроду второго тиристора 37.

Первый выход диодного моста 1 соединяется с первым входом блока 16 развязки, первым выводом конденсатора 2, катодом третьего тиристора 38, анодом третьего диода 19, первым выводом вторичной обмотки второго трансформатора 40, второй вывод которой вместе с катодом третьего диода 19 подключены к управляющему электроду третьего тиристора 38, анод которого соединен с первым выводом обмотки контактора 7, анодом светодиода первого оптрона 10, катодом светодиода второго оптрона 11, второй вывод обмотки контактора 7 соединен с первым выводом кнопки 4 и первым выводом первого резистора 5, второй вывод которого подключен к катоду светодиода, первого оптрона 10 и к аноду светодиода второго оптрона 11.

Второй вывод кнопки присоединяется к второму выводу конденсатора 2 и катоду четвертого диода 35, анод которого вместе с вторым входом блока 16 развязки подключены к второму выходу диодного моста 1. Выход блока 16 развязки соединен с входом триггера Шмитта 18. Источник напряжения логической единицы подключен к входам 1...N реверсивного счетчика 22 и к катодам фотодиодов второго 11 и первого 10 оптро- нов, анод фотодиода первого оптрона 10 соединяется с первым вы водом третьего резистора 12 и входами Р делителя частоты 23 и двоичного счетчика 25, анод фотодиода второго оптрона 11 соединен с первым выводом четвертого резистора 42 и с входом 4 первого ППЗУ 20, вторые выводы четвертого 42 и третьего 12 резисторов соединяются с общей шиной.

Входы 1-5 первого ППЗУ 20 соединены соответственно с выходом генератора 17 и катодом пятого диода 30, выходом триггера Шмитта 18, выходом второго компаратора

30, выходом третьего компаратора 34. Выходы 1-7 первого ППЗУ 20 соединены соответственно с входом реверсивного счетчика 22, входом С реверсивного счетчика 22, входом С делителя чистоты 23, входом

блока 24 согласования, входами Н, Б, М второго индикатора 31. Выходы 1 ...N реверсивного счетчика 22 подключаются к соответствующим входам второго ЦАП 17, выход которого соединен с инвертирующим

входом первого компаратора 29. Выход первого компаратора 29 вместе с катодом шестого диода 41 подключены к первому выводу первичной обмотки первого трансформатора 15, второй вывод которой подсоединен к

анодам пятого 36 и шестого 41 диодов.

Выход делителя 23 частоты соединяется входом С двоичного счетчика 25, выходы 1...N которого соединены с соответствующими входами первого ЦАП 26 и второго

ППЗУ 28, выходы которого подключены к входам первого индикатора 21. Общий вывод сегментов первого индикатора 21 соединен с выходом блока 24 согласования. Выход первого цап 26 подключен к прямым

входам первого 29, второго 30 и третьего 34 компараторов. Инверсные входы второго 30 и третьего 34 компараторов соединены соответственно с выходами второго 33 и первого 32 блоков задания. Первый вывод

первичной обмотки второго трансформатора 40 соединен с первым выводом второго резистора 6, второй вывод которого подключается к первому проверяемому контакту, второй вывод первичной обмотки второго

трансформатора 40 соединен с первым выходом высоковольтного преобразователя 39 и первым выводом замыкающего контакта 9 контактора 7, второй вывод которого вместе с вторым выходом высоковольтного преобразователя 39 соединен с вторым проверяемым контактом.

Устройство работает следующим образом.

С выхода диодного моста 1 пульсирующее напряжение с частотой, в 2 раза больше частоты питающей сети, через блок 16 развязки, служащий для гальванической развязки, прикладывается к входу триггера

Шмитта 18, который формирует на выходе короткие отрицательные импульсы, совпадающие по времени с моментом перехода сетевого напряжения через нулевое значение (фиг.4). На первый вход первого ППЗУ 20 поступают импульсы с генератора 17. Частота генератора 17 определяется по фор- муле:

+ i(1 )fr :

где N - число разрядов реверсивного счетчика 22,

Kv - коэффициент усиления первого компаратора 29;

К3 - коэффициент запаса по усилению первого компаоатора 29,

fc - частота питающей сети

Например, при fc - 400 Гц, N - 8, Kv 10000, Кз 10, частота генератора 17 должна составлять около 204600 Гц При этой частоте на выходе второго ЦАП 27 формируется ступенчатое убывающее напряжение (фиг.4), состоящее примерно из 240-250 ступеней, которое никогда не достигает нуле- вого значения.

В момент начала измерения на всех выходах двоичного счетчика 25 логические нули, на выходе первого ЦАП 26 напряжение равно нулю, и на выходах первого 29, второ го 30 и третьего 34 компараторов низкие уровни. Поскольку тиристор 38 закрыт и све- тодиод второго оптрона 11 не светится, на четвертый вход первого ППЗУ 20 поступает низкий уровень четвертого резистора 42.

В момент перехода сетевого напряжения через нулевое значение на втором входе первого ПП32 20 низкий уровень напряжения (табл. код. О и 1). При этом на всех выходах первого ППЗУ 20, кроме пер- вого, низкие уровни, напряжения во все разряды реверсивного счетчика 20 записываются логические единицы После перехода сетевого напряжения через нулевое значение на входе 2 ППЗУ 20 появляется высокий уровень Теперь, в тот момент, когда напряжение на выходе генератора 17 имеет низкий уровень, на выходе 1 ППЗУ 20 также формируется низкий уровень (табл , код 2) и двоичный код на выходе реверсив- ного счетчика 22 уменьшается на единицу Таким образом, в течение каждого полупериода сетевого напряжения на выходе ЦАП 27 формируется ступенчатое убывающее напряжение.

Запись информации в делителе частоты 23 и двоичном счетчике 25 происходит в момент перехода сетевого напряжения через нулевое значение, когда на выходе 3 ППЗУ 20 низкий уровень напряжения. Дели- тель 23 частоты необходим для создания задержки по времени, необходимо для анализа. Таким образом, по мере накопления информации в двоичном счетчике 25, на выходе первого ЦАП 16 формируется ступенчатое возрастающее напряжение (фиг.4), которое прикладывается к прямым входам первого 29, второго 30 и третьего 34 компараторов В тот момент, когда напряжение на выходе первого ЦАП 26 достигнет уровня, имеющегося на выходе второго блока 33 задания (с помощью блока 33 задания устанавливается минимальное значение допустимой величины измеряемого межконтактного зазора, с помощью блока 32 задания - максимальное значение, на выходе второго компаратора 30 образуется высокий уровень, который прикладывается к входу 3 ППЗУ 20 (табл , код 4. .7), других изменений в работе устройства не происходит

По мере сравнения первым компаратором 29 двух ступенчатых напряжений - с выхода второго ЦАП 27 и с выхода первого ЦАП 26, на его выходе формируются серии импульсов изменяющейся скважности (фиг 4), в течение каждой из которых к первичной обмотке первою трансформатора 15 через пятый диод 36 прикладывается напряжение с выхода генератора 17.

В результате угол открывания тиристоров 37 и 13 постепенно уменьшается (фиг.4) и высокое напряжение на выходе высоковольтного преобразователя 39, прикладываемое к проверяемому контакту через первичную обмотку второго трансформатора 40 и второй оезистоо 6, постепенно растет (фиг.4). Диоды 3 и 14 служат для защиты v травляющих электродов тиристоров от отрицательных импульсов, диод 41 нужен для гашения импульса ЭДС самоиндукции в первичной обмотке трансформатора 15.

В определенный момент времени напряжение на выходе высоковольтного преобразователя 39 достигнет такого уровня, что произойдет искровой пробой в проверяемом контакте Импульс тока, возникающий при этом, проходит через первичную обмотку второго трансформатора 40 и вызывает возникновение импу/и.а напряжения во вторичной обмотке, котсоый открывает третий тиристор 38, срабатывает контактор 7, который снимает питание с высоковольтного преобразователя 39 своим размыкающимся контактом 8 и шунтирует выход высоковольтного преобразователя 39 замыкающимся контактом 9, что способствует быстрому гашению искрового разряда и безопасности автоматического переключателя на следующий проверяемый контакт. Светодиод первого оптрона 11 загорается, и на входе 4 первого ППЗУ 20 появляется высокий уровень Второй резистор б служит для ограничения тока разряда, он предотвращает повреждение контактов в процессе проверки.

Высокий уровень на входе 5 первого ППЗУ 20 появляется в тот момент, когда напряжение на выходе первого ЦАП 26 до стигнетуровня, имеющегося на выходе первого блока 32 задания.

Если высокий уровень на четвертом входе первого ППЗУ 20 появился до того, как напряжение на выходе первого ЦАП 26 успело подняться до уровня, заданного вторым блоком 33 задания, на третьем и пятом входах первого ППЗУ 20 низкие уровни. При этом на седьмом выходе первого ППЗУ 20 появляется напряжение логической единицы (табл, код 8-11) и второй индикатор 31 высвечивает сигнал Меньше нормы.

Если высокий уровень на чет аертом входе первого ППЗУ 20 появился в тот момент, кода напряжение на выходе первого ЦАП 26 поднялось до уровня, превышающего напряжение на выходе второго блс -.а 33 задания, но меньшего напряжения на выходе первого блока 32 задания, на третьем входе первого ППЗУ 20 имеется уровень логической единицы, а на пятом входе - уровень логического нуля (табл., код, 12...15). При этом высокий уровень образуется на выходе 5 первого ППЗУ 20, и второй индикатор 31 высвечивает сигнал Норма.

Если высокий уровень на четвертом входе первого ППЗУ 20 появляется в момент, когда напряжение на выходе ЦАП 26 превысило уровни, определяемые блоками 33 и л2 задания, на третьем и пятом входах первого ППЗУ 20 высокие уровни. При этом высокий уровень напряжения образуется на шестом выходе ППЗУ 20 (табл., код 28...31) индикатор 31 высвечивает сигнал Больше нормы.

Во всех трех случаях при образовании высокого уровня на входе 4 первого ППЗУ 20 на его четвертом выходе также появляется высокий уровень, который поступает на вход блока 24 согласования, усиливается там по току и подается на общую точку сегментов первого индикатора 21, управляемого второго ППЗУ 28. Последний используется в качестве специализированного дешифратора и программируется на основании экспериментальных данных в зависимости от характера внешней среды, в которую помещен проверяемый контакт: воздух при нормальном атмосферном давлении, инертный газ и воздух при пониженном давлении, и др. Таким образом, при появлении разрешающего высокого уровня на четвертом выходе первого ППЗУ 20 первый индикатор 21 высвечивает значение межконтактного зазора проверяемого контакта в мм. На первом и втором выходах ППЗУ 20 поддерживаются уровни, при которых в реверсивный счетчик 22 записывается наибольшее число и вычитание импульсов

запрещено, на третьем выходе ППЗУ 20 уровень, запрещающий дальнейший счет импульсов двоичным счетчиком 25 и состояние на его выходах, таким образом, фиксируется,

0В случае, если межконтактное расстояние проверяемого контакта значительно больше нормы, напряжение на выходе высоковольтного преобразователя 39 подни мается до максимального уровня, и так как

5 разряда в межконтактном промежутке не происходит, на входах ППЗУ 20 будут циклически повторяться коды 0...7, 20...23, индикатор 21 погашен, инди сатор 31 периодически высвечивает сигнал Больше

0 нормы.

Коды 16 ..19, 24. .27 запрещены, поскольку в этих случаях напряжение на выходе второго блока 33 задания превышает напряжение на выходе первого блока 32

5 задания.

Для обеспечения точности счетчики 22, 25 выполняются многоразрядными. Замыкающий контакт 9 контактора 7 для предот- вращеня искрового разряда в нем в

0 разомкнутом состоянии должен иметь меж- конгактное расстояние, превышающее расстояние между контактами проверяемых аппаратов Высоковольтный преобразователь 39 может быть выполнен по схеме ум5 ножения напряжения. В качестве ЦАП могут быть использованы ступенчатые резистив- ные матрицы. При низкой точности измерений вместо блоков 33 и 32 задания могут быть использованы переменные резисторы

0 с градуированной шкалой.

Предлагаемое устройство без изменения конструкции может быть использовано для измерения прочности изоляции постоянным напряжением,

5Формула изобретения

Устройство для контроля межконтактного зазора электромагнитного коммутационного аппарата (ЭМКА), содержащее выводы для подключения источника пита0 ния, выводы для подключения контактов контролируемого ЭМКА и первый резистор, отличающееся тем, что, с целью упрощения контроля ЭМКА за счет исключения операции подачи напряжения на его

5 обмотку, в него дополнительно введены диодный мост, конденсатор, шесть диодов, кнопка, три резистора, контактор, два опт- рона, три тиристора, два трансформатора, блок развязки, блок согласования, генератор триггер Шмитта, два постоянных программируемых запоминающих устройства (ППЗУ), два индикатора, реверсивный счетчик, делитель частоты, двоичный счетчик, два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП), три компаратора, два блока задания, высоковольтный преобразователь, причем указанной контактор имеет размыкающий и замыкающий контакты, при этом первый вывод для подключения источника питания соединен с первым выходом диодного места, а через размыкающий контакт контактора соединен с первым выходом первой вторичной обмотки первого трансформатора, анодом первого диода, катодом первого тиристора, анодом второго тиристора, катод которого соединен с анодом первого тиристора, анодом второго диода, первым выходом второй вторичной обмотки первого трансформатора, и первым входом высоковольтного преобразователя, второй вход которого соединен с вторым БЬНУДОМ для подключения источника питания и вторым входом указанного диодного моста, первый выход которого соединен с первым выходом вторичной обмотки второго трансформатора, анодом третьего диода, катодом третьего тиристора, первым входом блока развязки и первым выводом конденсатора, при этом второй выход диодного моста соединен с вторым входом блока развязки, анодом четвертого диода, катод которого соединен с второй обкладкой конденсатора и первым выводом кнопки, второй вывод которой соединен с первым выводом первого резистора и первым выводом обмотки указанного контактора, второй вывод обмотки контактора соединен с первым входом первого оптрона, первым входом второго оптрона и анодом третьего тиристора, управляющий электрод которого соединен с анодом третьего диода и вторым выходом вторичной обмотки второго трансформатора, при этом второй воход первого оптрона соединен с вторым входом второго оптрона и вторым выводом первого резистора, причем первый вывод первичной обмотки второго трансформатора соединен через второй резистор с первым выводом для подключения контактов контролируемого ЭМКА, а второй вывод первичной обмотки второго трансформатора соединен с первым выходом высоковольтного преобразователя, который через замыкающий контакт контактора соединен с вторым выходом высоковольтного преобразователя и

вторым выводом для подключения контактов контролируемого ЭМКА, при этом первый выход первого оптрона соединен с первым выводом третьего резистора, вхо- 5 дом делителя частоты и R входом двоичного счетчика, второй выход первого оптрона соединен с первым выходом второго оптрона и D-входами реверсивного счетчика, а второй выход второго оптрона соединен с пер0 вым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом третьего резистора и соединен с вторым выводом для подключения источника питания, выход укэзат ого генератора соединен

5 с первым входом первого ППЗУ и катодом пятого диода, анод которого соединен с анодом шестою ДИОДР и первым входом первичной обмотки первого трансформатора, второй вход которой соединен с катодом

0 шестого диода и выходом первого компаратора, выход указанного блока развязки соединен с входом триггера Шмитта, выход которого соединен с вторым входом первого ППЗУ, третий вход которого соединен с вы5 ходом второго компаратора, а четвертый вход первого ППЗУ соединен с вторым выходом второго оптрона, при этом пятый вход первого ППЗУ соединен с выходом третьего компаратора, инверсный которого соа0 динен с выходом первого блока задания, выход второго блока задания соединен с инверсным входом второго компаратора, прямой вход которого соединен с прямыми входами первого и третьего компараторов и

5 входом первого ЦАП, аыход второго ЦАП оединен с инверсным входом первого компаратора, при этом первый выход первого ПЛЗУ соединен с входом -1 реверсивного счетчика, С-вход которого соединен с вто,0 рым выходом указанного ППЗУ, третий выход первого ППЗУ соединен с тактовым входом делителя частоты, выход которого соединен с тактовым входом двоичного счетчика, выходы которого подключены к со5 ответствующим входам первого ЦАП и второго ППЗУ, выходы ко. :;юго соединены с соответствующими входами первого индикатора, общий вывод которого соединен с выходом блока согласования, вход которого

0 соединен с четвертым выходом первого ППЗУ, пятый выход первого ППЗУ соединен с входом Н второго индикатора, шестой выход первого ППЗУ соединен с входом Б второго индикатора, вход М которого соединен

5 с седьмыми выходом первого ППЗУ.

0

Изобретение относится к электротехнике, а именно к приборам и средствам измерения, и предназначено для измерения межконтактного зазора электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА). Цель изобретения - упрощение контроля ЭМКА за счет измерения исключения операции подачи напряжения на его обмотку. Устройство для контроля межконтактного зазора содержит выводы для подключения контролируемых контактов, диодный мост, конденсатор, шесть диодов, четыре резистора, контактор с одним нормально замкнутым и одним нормально разомкнутым контактами, два оптрона. три тиристора, два трансформатора, блок развязки, генератор, триггер Шмитта, два постоянных программируемых запоминающих устройства, два индикатора; реверсивный счетчик, делитель частоты, двоичный счетчик, два цифроэнэлоговчх преобразователя, три компаратора, два блока задания, высоковольтный преобразователь. На основании линейной зависимости напряжения пробоя среды, расположенной между контактами контролируемо- j устройства, от расстояния между этими контактами последнее определяется по величине пробоя. 1 табл. 4 ил. (Л

fl« /k.

т

Л

Д npol Lp3CS10HIЈ

контакту

и.

а

ъ

L

«,

ffЛ

а