Устройство сигнализации о наличии воды в электроустановке Советский патент 1992 года по МПК H02H7/08 

vj

VI СЛ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты от аварий электроустановок, и может быть применено, например, при защите электрических генераторов, которые имеют воз- душную вентиляцию с охлаждением воздуха в водяном охладителе.

Известно устройство контроля неисправности электрооборудования, содержащее один или несколько датчиков, предназначенных для выделения сигнала, несущего информацию о состоянии оборудования. Выходные сигналы датчиков поступают на соответствующие компараторы, сравнивающие их значения со значениями опорных напряжений. Выходы компараторов соединены с входами счетчиков, выходы которых подключены к входам цифровой схемы сравнения, которая, сравнивая выходной цифровой код счетчика с опреде- ленным заданным цифровым кодом, выдает сигнал неисправности при несоответствии кодов.

Недостатками устройства являются его конструктивная сложность, обусловленная сложностью цифровой схемы сравнения, а также возможность сбоев счетчиков при работе устройства в условиях высокого уровня помех.

Наиболее близким к изобретению явля- ется устройство сигнализации о наличии воды в электрическом аппарате, содержащее датчик с выходами, соединенными с входами реле сигнализации, которое подключено к источнику питания, индикатор, подклю- ченный к выходу реле, а также четыре электромагнитных реле, счетчик импульсов, элемент И, реле времени и двухпозицион- ный выключатель, через который к выходу реле сигнализации подключена обмотка первого реле, при этом к первому выводу источника питания подключены первый вывод обмотки второго электромагнитного реле через размыкающий контакт реле времени и параллельно соединенные пер- вые замыкающие контакты первого и второго электромагнитных реле, первый вывод обмотки третьего электромагнитного реле через соединенные последовательно размыкающие контакт реле времени, второй замыкающий контакт второго электромагнитного реле и соединенные параллельно размыкающий контакт электромагнитного первого реле и собственный первый замыкающий контакт, первый вывод цепи пита- ния счетчика импульсов через соединенные последовательно указанный размыкающий контакт реле времени и вторые замыкающие контакты второго и третьего электромагнитных реле, первый вывод цепи питания

реле времени через третий замыкающий контакт третьего электромагнитного реле, первый вывод обмотки четвертого электромагнитного реле через собственный замыкающий контакт, а вторые выводы обмотки второго, третьего и четвертого электромагнитных реле и вторые выводы цепей питания счетчика импульсов и реле времени объединены и подключены к второму выводу источника питания, при этом входы счетчика импульсов и реле времени объединены и подключены к первому выводу источника питания через второй замыка- ющий контакт первого реле, выходы счетчика импульсов и реле времени подключены к первому и второму входам элемента И, выход которого соединен с первым выводом обмотки четвертого реле, замыкающие контакты которого являются выходом устройства.

В основу работы устройства положен принцип формирования сигнала на его выходе путем подсчета числа импульсов, возникших на выходе реле сигнализации за установленный промежуток времени, например после прохождения трех импульсов за семь секунд, как указано в описании.

Однако при работе устройства в условиях высокого уровня помех не редок случай, когда за первые семь секунд на вход счетчика импульсов поступят, например, два импульса, что естественно не приведет к аварийному срабатыванию устройства, но поступивший через некоторое врем-я третий импульс увеличивает содержимое счетчика на единицу и формирует ложный сигнал Авария при отсутствии воды в электрическом аппарате, так как счетчик после прохождения первых двух импульсов не был установлен в начальное состояние. Указанный недостаток снижает надежность работы устройства. Кроме того, конструктивная сложность устройства, обусловленная наличием большого количества электромеханических устройств и связей между ними, дополнительно снижают надежность устройства в целом.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство сигнализации о наличии воды в электроустановке, содержащее счетчик импульсов и реле времени, входы которых объединены, индикатор, датчик, один из выводов которого соединен с клеммой для подключения к общему проводу электроустановки, элемент И, одним входом соединенный с выходом счетчика импульсов, а другим - с выходом реле времени, исполнительный орган, вход которого соединен с

выходом элемента И, дополнительно снабжено генератором импульсов, конденсатором, диодом и одновибратором, вход которого соединен с выходом реле времени, а выход - с входом установки счетчика импульсов в начальное состояние, выход генератора импульсов через конденсатор соединен с вторым выводом датчика и анодом диода, катод которого соединен с входом счетчика импульсов, а вход индикатора соединен с выходом исполнительного органа, который выполнен в виде одновибрато- ра с повторным запуском.

Введение новых элементов и предлагаемое их подключение к остальным элементам устройства позволяет сформулировать аварийные импульсы, а также избежать ложных срабатываний устройства благодаря периодической установке счетчика в исходное состояние.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 - эпюры напряжений.

Устройство сигнализации о наличии воды в электроустановке содержит генератор 1 импульсов, конденсатор 2, датчик 3, один из выводов которого соединен с клеммой (не обозначена) для подключения к общему проводу электроустановки, диод 4, соединенный анодом с вторым выводом датчика 3, к которому также через конденсатор 2 подключен выход генератора 1 импульсов; счетчик 5 импульсов, реле 6 времени, входы которых объединены и подключены к катоду диода 4, одновибратор 7, вход которого соединен с выходом реле 6 времени, а выход - с входом установки счетчика 5 импульсов в начальное состояние, а также последовательно соединенные элемент 8 И, исполнительный орган 9, выполненный в виде одновибратора с повторным запуском, и индикатор 10, причем элемент 8 И одним входом соединен с выходом счетчика 5 импульсов, а другим - с выходом реле 6 времени.

Генератор 1 импульсов может быть выполнен по схеме автоколебательного мультивибратора; счетчик 5 импульсов - на серийной микросхеме, например К155ИЕ2; реле 6 времени и одновибратор 7 - по схеме ждущего мультивибратора на микросхеме, например, К155АГ1 или К155АГЗ,а исполнительный орган 9 - на микросхеме К155АГЗ, являющейся одновибратором с возможностью повторного запуска подачей нового за- пускающего импульса до окончания выходного. Конструкция датчика 3 определяется условиями работы электроустановки и ее конструкции и в простейшем случае в качестве датчика 3 можно применить любой двухэлектродный датчик, например отрезок

коаксиального кабеля, один конец которого помещают в то место электроустановки, где необходимо контролировать появление воды, а второй подключают к заявляемому устройству: центральную жилу кабеля - к точке соединения конденсатора 2 и диода 4, а оплетку - к общему приводу.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания в некоторый момент времени генератор 1 формирует прямоугольные импульсы отрицательной полярности длительностью tu, поступаю-- щие через конденсатор 2 на датчик 3. Если

вода в месте нахождения датчика 3 отсутствует, то значение сопротивления между электродами датчика 3 большое и дальнейшему прохождению импульсов препятствует встречно включенный диод 4, в

результате чего на входе индикатора 10 присутствует низкий уровень напряжения (в дальнейшем - уровень логического нуля), сигнализирующий о работе электроустановки в нормальных условиях (фиг.2, О-ti). Если

же в некоторый момент времени ti в месте нахождения датчика 3 появится вода, то это приведет к тому, что благодаря ее электропроводности общая точка соединения конденсатора 2 и диода 4 через некоторое

электросопротивление воды между электродами датчика 3 (обычно 1-2 кОм) будет подключена к общей шине, т.е. в данном случае конденсатор 2 и датчик 3 образуют дифференцирующую цепь с постоянной времени

,(1)

где С - емкость конденсатора 2;

R - электросопротивление воды между электродами датчика 3, причем всегда можно подобрать такую длительность tu выходных импульсов генератора 1, чтобы выполнялось соотношение

45

К fO,1 --0,3

tu

(2)

в результате чего при поступлении импульсов на вход дифференцирующей цепи, образованной в данном случае конденсатором 2 и датчиком 3, на ее выходе будут формироваться знакопеременные импульсы. Очевидно, что импульсы положительной полярности (фиг.2, U4, ) через диод 4

поступят на входы счетчика 5 и реле 6 времени, причем первый из них приведет к формированию на выходе реле 6 (фиг.2, U4, t2) импульса положительной полярности (в дальнейшем - уровня логической 1), длительность которой может, например, находиться в пределах

п Т f (п + 1)Т,

(3)

где Т - период выходных импульсов генератора 1;

п - коэффициент пересчета счетчика 5.

Если счетчик 5 имеет коэффициент пересчета, например, равный п 3, то в неко- торый момент времени ta на его выходе появится импульс (фиг.2, U2, Ua, Тз), который через элемент И 8 поступит на вход одно- вибратора 9, так как на втором входе элемента 8 в это время присутствует уровень логической 1 (фиг.2, IM, ts), в результате чего одновибратор 9 в момент времени t4 сформирует импульс длительностью

t nt,

(4)

а на выходе реле 6 через некоторое время установится уровень логического О (фиг.2, U4, ) согласно условию (3), причем по отрицательному перепаду выходного на- пряжения реле 6 одновибратор 7 сформирует короткий импульс, устанавливающий счетчик 5 в исходное положение. Поступившие в момент времени t4 выходные импульсы генераторы 1 при наличии воды приведут к повторению описанных процессов для промежутка времени Х2-тз(фиг.2, Ui-U4, te) и третий импульс с выхода счетчика 5 перезапустит одновибратор 9, который начнет формирование нового импульса со- гласно условию (4), сохраняя тем самым на его выходе уровень логической 1 (фиг.2, Us, ts), при этом индикатор 10 будет продолжать сигнализировать об аварийных условиях работы электроустановки. Очевидно, что данный сигнал (Us) можно использовать для программной или немедленной остановки электроустановки,

Если же при работе электроустановки в нормальных условиях с выхода датчика 3 вследствие, например, электромагнитных

0 5

0

5 0 5 0

5

наводок на длинных соединительных проводниках на входы счетчика 5 и реле 6 поступят, например, два импульса положительной полярности, то первый из них приведет к тому, что на выходе реле 6 сформируется импульс, по окончанию которого одновибратор 7 установит счетчик 5 в исходное состояние, благодаря чему поступивший через некоторое время t пТ очередной (третий) импульс помехи не приведет к аварийному срабатыванию устройства.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает более высокой помехоустойчивостью благодаря исключению случаев переполнения счетчика. Повысилась надежность устройства, так как конструктивно оно стало проще и не содержит электромеханических элементов.

Формула изобретения Устройство сигнализации о наличии воды в электроустановке, содержащее счетчик импульсов и реле времени, входы которых объединены, индикатор, датчик, один из выводов которого соединен с клеммой для подключения к общему проводу электроустановки, элемент И, одним входом соединенный с выходом счетчика импульсов, а другим -с выходом реле времени, исполнительный орган, вход которого соединен с выходом элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности устройства, оно дополнительно снабжено генератором импульсов, конденсатором, диодом и одновибратором, вход которого соединен с выходом реле времени, а выход - с входом установки счетчика импульсов в начальное состояние, выход генератора импульсов через конденсатор соединен с вторым выводом датчика и анодом диода, катод которого соединен с входом счетчика импульсов, а вход индикатора соединен с выходом исполнительного органа, который выполнен в виде одновибрато- ра с повторным запуском.

Рэ

Устройство используют для защиты и сигнализации электроустановок,которые имеют воздушную вентиляцию с охлаждением воздуха в водяном охладителе. Устройство содержит генератор 1 импульсов, конденсатор 2, датчик 3, диод 4, сердечник 5 импульсов, реле 6, одновибратор 7, входы которых объединены и подключены к катоду диода 4, элемент И 8, исполнительный орган 9, выполненный в виде одновибратора с повторным запуском, и индикатор 10. Генератор 1 формирует прямоугольные импульсы отрицательной полярности длительностью tn, поступающие через конденсатор 2 на датчик 3 Если при работе электроустановки в нормальных условиях с выхода датчика 3 вследствие, например, электромагнитных наводок на входы счетчика 5 и реле 6 поступят, например, два импульса положительной полярности, то первый из них приведет к тому, что на выходе реле 6 сформируется импульс, по окончании которого одновибратор 7 установит сердечник 5 в исходное состояние, благодаря чему поступивший через некоторое время t пТ очередной (третий) импульс помехи не приведет к аварийному срабатыванию устройства. 2 ил. Ё