Устройство для измерения временигОРЕНия элЕКТРичЕСКОй дуги HAKOHTAKTAX КОММуТАциОННОгО АппАРАТА Советский патент 1981 года по МПК H01H33/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ГОРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ НА КОНТАКТАХ КОММУТАЦИОННОГО

1

Изобретение относится к группе устройств служащих для регистрации длительности горения электрической дуги на контактах коммутационного аппарата. Необходимость регистрации длительности горения дуги вознивает при испытании аппарата на коммутационную способность или электроизносостойкость. При испытаниях электрических аппаратов на электроизносостойкость требуется проводить большое количество однотипных измерений - тока, напряжения, длительности горения дуги и т. д. Результаты измерений обрабатываются статистическими методами, позволяющими определить среднюю величину параметра. В этом случае необходимы устройства, позволяющие быстро и точно измерить длительность горения дуги на контактах коммутационного аппарата.

известно устройство, в котором косвенные методы измерения основаны на записи в функции времени тока дуги и напряжения на контактах электрического аппарата 1. Запись осуществляется с помощью магнитоэлектрического осциллографа с электромеханической разверткой или запоминающими электронными осциллографами. В случае использования осциллографа возможна заАППАРАТА

пись тока дуги и напряжения на дуге с разверткой 2 и более мсек/см. Точность измерений зависит от времени развертки и точности расшифровки осциллограмм. При испытаниях на электроизносостойкость, где требуется проводить большое количество опытов по всей шкале номинальных токов, например не менее 3-х опытов при каждом значении тока, косвенные методы очень трудоемки. Необходимо после каждого опыта обрабатывать осциллограммы, затем по ним, зная время развертки, определять время го10рения дуги. Время горения определяется по совпадению тока дуги и по падению напряжения на дуге. Затем производится следующий опыт и т. д. Таким образом,необходим прибор, дающий необходимую информацию в непосредственном виде после каждо15го опыта.

Известны устройства для регистрации интервалов времени между двумя процессами или времени совпадения двух или нескольких процессов 2. В случае совпадения

30 во времени тока дуги и падения напряжения на дуге начинается отсчет времени горения дуги, при пропадании любого из параметров - тока или напряжения, счет прекращается. Для этих измерений могут использоваться промышленные частотомеры, например типа Ф571 и др. Но для их запуска требуется нметь прямоугольные импульсы, для формирования которых из тока и напряжения дуги необходимы специальные преобразователи. Известно устройство для автоматического измерения времени горения дуги на контактах коммутационного аппарата, содержащее первый датчик для определения начала горения дуги, второй датчик для определения окончания горения дуги и измерительную схему,в качестве первого датчика применен делитель напряжения, имеющий гальваническую связь с силовой цепью, а в качестве датчика окончания горения дуги - переключатель на герконе 3. При размыкании контактов аппарата, и возникновения дуги рост напряжения фиксируется первым датчиком, выдающим на выходе импульс пуска счета времени интегратором времени. Останов счета времени происходит при ерабатывании переключателя на герконе, которое происходит при подходе тока к нулю. Это устройство имеет ряд недостатков. Датчики начала горения дуги - делитель напряжения - имеет гальваническую связь с силовой цепью. При испытании низковольтных коммутационных аппаратов по условиям испытаний силовой контур не заземляется, т. е. его потенциал не определен по отношению к изме рительному прибору. Это является причиной ложного срабатывания счетного устройства. При испытании же трехфазных коммутационных аппаратов наличие трех датчиков, гальванически связанных с каждой фазой силовой цепи, практически делает такое устройство неприменимым из-за большого числа ложных ерабатываний. При переходе с одного предела тока на другое такое устройство требует дополнительной настройки по каналу напряжения по порогу срабатывания, что снижает технологичность измерения. Действительно, при изменении тока изменяется падение напряжения на замкнутых контактах, и если не подстроить канал напряжения, то при увеличении тока устройство будет ложно срабатывать, а при уменьщении тока возникнет погрешность (отрицательная) изза запаздывания появления запускающего сигнала по этому каналу. Использование в качестве датчика окончания горения дуги коммутатора на герконе также вносит аналогичную погрешность, так как момент срабатывания геркона зависит от крутизны тока в цепи. Кроме того, собственное время срабатывания геркона вносит свою погрешность. Правда, эта погрешность несколько компенсируется oneрежением замыкания контактов геркона до исчезновения магнитного поля, но эта компенсация неопределенная. В некоторых случаях, например, при гашении со срезом тока этой компенсации не будет вовсе. При горении дуги в аппарате в течение нескольких полупериодов в момент перехода тока через нулевые значения коммутатор на герконе будет делать «клевки, останавливая счет времени, с увеличением числа полупериодов ошибка в счете будет увеличиваться. Целью изобретения является увеличение точности измерения и упрощения технологииизмерения длительности горения дуги. Достигается это тем, что в известном измерителе, содержащем первый датчик для определения начала горения дуги; второй датчик для определения окончания горения дуги и измерительную схему, первый датчик выполнен в виде индукционной катушки, выход которой через преобразователь, состоящий из последовательно включенных фильтра, усилителя-ограничителя и схемы выделения модуля соединен с входом схемы И, второй датчик выполнен токовым и подсоединен через дополнительно введенные последовательно соединенные усилитель-ограничитель и вторую схемы выделения модуля к второму входу упомянутой схемы И, выход которой соединен с устройством для счета времени. При измерениях в цепях переменного тока датчик тока выполнен в виде воздущного трансформатора тока. Этот датчик используется для отстройки .от высокочастотных помех, наводимых посторонними источ „ „ момента протекания тока наличии поля дуги и тока . р наличии сигналов на обоих входах схемы И производится отсчет времени. В момент протекания тока в испытательной цепи коммутация не производится и по.мехи маловероятны. Индукционный датчик располагают в области магнитного поля дуги, которое индуцирует в нем напряжение. Это напряжение складывается из двух составляющих. Первая из них формируется полями проводников, по которым протекают токи промышленной частоты, полями рассеяния трансформаторов, двигателей, генераторов и т. д. сигналы наводок, к горению дуги не имеющие отношения, подавляются фильт составляющая напряжения возбуждается, изменяющимся магнитным полем дуги в области датчика из-за различных явлений в дуге при расхождении контактов: быстрых, хаотических, перемещений ствола дуги, образования ветвей дур изменения их структуры и т. д. Эта составляющая имеет слагаемые от десятков килогерц до нескольких мегагерц. Ее наличие характерно для горения дуги. На чертеже изображена блок-схема измерителя длительности горения дуги. Контакты испытуемого выключателя 1 включены последовательно с измерительным шунтом 2, который является датчиком тока. В зоне переменного магнитного поля

электрической дуги, возникающей при размыкании контактов выключателя 1, установлен индукционный датчик 3. При установке датчика необходимо следить, чтобы он не экранировался от поля дуги электропроводными деталями выключателя и другими конструкциями. Индукционный датчик 3 соединен с фильтром 4, необходимым для отстройки от помех, выход фильтра соединен с входом первого усилителя-ограничителя 5, выход которого соединен с первым входом схемы И через схему 6 выделения модуля. По каналу тока датчик выполнен в виде шунта 2 при измерениях на постоянном токе, либо в виде трансформатора тока при измерениях на переменном токе. Датчик соединен с усилителем-ограничителем 7, выход которого через вторую схему 8 выделения модуля соединен с вторым входом схемы И. Выход схемы И соединен с устройством 9 счета времени.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 3, содержащий щирокий спектр частот, через фильтр 4, вырезающий из сигнала низкочастотные составляющие, наведенные токами промышленной частоты, усиливается и ограничивается усилителем-ограничителем 5. Сигнал с выхода усилителя-ограничителя - двухполярНый, ограниченный крутыми фронтами, поступает на вход схемы 6 выделения модуля, где из него формируется прямоугольный однополярный импульс с крутым фронтом и спадом, равный по дл.тельности времени горения дуги. Этот импульс поступает на первый вход схемы И. Сигнал с токового датчика, пропорциональный току -в цепи, поступает на вход второго усилителя-ограничителя, где усиливается и ограничивается, а двухполярный ограниченный сигнал подается на вторую схему выделения модуля, где из него формируется однополярный прямоугольный импульс с крутым фронтом и спадом, равный по длительности времени протекания тока в цепи. Этот импульс подается на второй вход схемы И. При совпадении двух прямоугольных импульсов в первом и втором каналах измерителя на выходе схемы И появляется прямоугольный сигнал, длительность которого равна длительности горения дуги на контактах аппарата. Длительность этого импульса регистрирует устройство 9 счета времени.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения времени горения электрической дуги на контактах коммутационного аппарата, содержащее первый датчик для определения начала горения дуги, второй датчик для определения окончания горения дуги и измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения технологии измерения, первый датчик выполнен в виде индукционной катушки, выход которой присоединен к дополнительно введенным последовательно включенным фильтру, первому усилителю-ограничителю, первой схеме выделения модуля, а второй датчик выполнен токовым и подсоединен к дополнительно введенным и последовательно включенным второму усилителю-ограничителю и второй схеме выделения модуля, причем выходы схем выделения модуля соединены с входами схемы И.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности

при измерениях в цепях переменного тока, датчик тока выполнен в виде воздушного трансформатора тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Магнитоэлектрический осциллограф типа Н 115.

2.Промышленные частотомеры типа Ф571.

3.Авторское свидетельство СССР № 654970, кл. Н 01 Н 9/50, 1977.