Устройство для дистанционного управления электрическими аппаратами Советский патент 1982 года по МПК H02J13/00 

Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано для управления коммутационной аппаратурой электрических сетей, применяемой во взрывоопасных средах, на предприятиях угольной, нефтяной и химической промышленности, опасных по газу и пыли.

Известно устройство для дистанционного управления, содержащее источник питания, исполнительный элемент, мостовую схему измерения сопротивления заземления двухпроводной линии связи, пост управления с кнопками Пуск, Стоп и концевым диодом. В диагональ измерительного моста включен усилитель, соединенный выходом с одной из обмоток магнитного элемента, вторая обмотка которого подключена к цепи питания моста и к одной из контролируемых жил линии связи 1.

Недостаток этого устройства состоит в TQM,что оно при относительно ВЫ-сокой сложности не имеет защитного отказа при пробое транзистора усилителя, сильно подвержено влиянию температуры окружающей среды, что снижает надежность функционирования.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для дистанционного управления электрическими аппаратами, содержащее источник питания, измерительный орган, содержащий мост из резисто- ров, одним из плеч которюго является, линия связи с концевым диодом и резистором, и исполнительный блок. Это устройство обеспечивает защитный отказ, так как при повреждении его элементов исполнительный блок, содержащий два выходных релб|, не срабатывает, препятствуя включению токоприемников 2..

Однако это устройство имеет недостаточную точность и надежность работы, ложно срабатывает при пусках машины. Это объясняется тем, что порог срабатывание таких устройств . . определяется как соотношением сопротивлений плеч измерительного моста, так и порогом открывания включенного в его диагональ транзистора, который

25 изменяется при колебаниях температуры окружающей среды и изменении параметров транзистора. В процессе пуска токоприемников в контрольных и заземляющих жилах кабеля наводится напряжение, которое появляется на контролируемом плече моста и перестраи зе1ет последний. Так как устройства реагируют на незначительное напряжение в диагонали моста (десятые доли вольта), происходит иХ срабатывание и отключение машины. Ложные срабатывания серьезно осложняют работу эксплуатационного персонала/ а в слу чае частых повторений эксплуатация электроустановок может оказаться .практически невозможной, Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство для дистанционного уп равления электрическими аппаратами, содержащее источник питания, баллас ный резистор, двухпроводную линию связи, пост управления с кнопками Пуск и Стоп, шунтирующим резистором концевыми диодом и резистором, измерительный блок, разделительные диоды, исполнительный олок состоящий из двух реле и двух накопительных конденсаторов и коммутационный блок с катушкой контактора, блок-контактом и замыкающими контактами реле исполнительного блока, при чем к входу источника питания подклю чены выводы для присоединения переменного тока, а к выходу, источника питания подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных балластного резистора одного из проводов линии связи, кнопки Стоп, кнопки Пуск, соединен ной параллельно с шунтирукяцим резистором, концевого диода, резистора и другого провода линии связи, каждый разделительный диод соединен с одним из выводов катушки одного из реле исполнительного блока, каждый Накопи тельный конденсатор подключен через ОДИН из разделительных диодов к выходу источника питания, снабжено бло ком сравнения, с двумя входами и одним размыкающим выходным контактом, измери тельный блок выполнен в виде двух транзисторов разных типов проводимости, а в коммутационном блоке дополнительно введены размыкающий и замыкающий контакт одного из реле исполнительного блока, два резистора и конденсатор, причем входы блока сравнения подключены к одному из проводов линии связи и,к соединенным вместе базам транзисторов измерительного блока, коллекторы кото pjjx подключены к другим выводам к тушек реле исполнительного блока, а эм теры соединены с другим проводом линии связи, катушка контактора коммутационного блока одним выводом подключена через замыкающий контакт одного реле йctIoлнитeльнoгo блока и один из дополнительно введенных реристоров к одному из выводов для присоединения к сети питания, под- , ключенному через замыкающий контакт другого реле исполнительного блока к одной из обкладок конденсатора, подключенной через размыкающий контакт указанного другого реле исполнительного блока к одЬому из выводов катушки контактора, другой вывод которой через замыкаклций контакт указанного одного реле исполнительного блока подключен к другой обкладке конденсатора, зашунтированного другим дополнительно введенным резистором, а другая обкладка конденсатора через размыкающий ВЫХОДНОЙ контакт блока сравнения подключена к другому выводу для присоединения к сети питания. Блок сравнения выполнен в виде двухобмоточного реле с размыкающим выходным контактом, двух диодов связи двух конденсаторов, трех резисторов и замыкающего блок-контакта контактора, причем начала катушек двухобмоточного реле через разнонаправленные диоды связи подключены к одному из проводов линии связи и через конденсаторы сравнения - к другому проводу линии связи, конец одной из катушек указанного двухобмоточного реле через один из резисторов блока сравнения подключен к базам транзисторов измерительного блока, а конец другой катушки двухобмоточного реле подключен к базам транзисторов измерительного блока через другой и третий последовательно соединенные резисторы, причем третий резистор блока сравнения зашунтироBSiit замыкающим блок-контактом контактора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. Устройство содержит источник 1 питания, балластный резистор 2, исполнительный блок, который выполнен в виде двух релейных элементов 3 и 4, включенных в коллекторные цепи измерительного блока, состоящего из двух транзисторов 5, б противоположного типа проводимости. Эмиттер-коллекторные переходы транзисторов 5 и 6 чере-з согласно включенные с ним диоды 7 и 8 присоединены к источнику 1 питания до балластного аезистора 2. Между точками соединения соответственно диодов 7 и 8 и релейных элементов 3 и 4, включенных в коллекторную цепь транзисторов 5 и 6 и их эмиттерами включены конденсаторы 9 и 10, служащие источниками питания для релейных элементов 3 и 4. Через линию связи с проводами 11, подключен пост управления с кнопкой 12 Стоп концевым диодом 13, кнрпкой 13,, кнопкой 14 Пуск, шунтирующим резистором 15 и резистором 16. Блок 17 сравнения токов состоит из двух дирдов 18 и 19 включенных последовательно с эклиттер-базовыми перехЗ дами транзисторов 5 и 6 измерительного блока и последовательно с ними включенными конденсаторами 20 и 21, параллельно которым присоединен делитель токов/ пропорциональных напря жению на линии связи 11. Делитель токов .выполнен в виде двух цепей измерения, каждая из которых содержит по обмотке 22 и 23 двухобмоточного реле и резистори, соответственно в одной цепи резистор 24 и резисторы 25 и 26 в другой цепи. Причем послед ний зашунтирован замыкающим контактом 27 коммутационного блока 28. Коммутационный блок 28 (катушка контактора) через,размыкающий контакт 29 двухобмоточного реле 22 и 23 подключен к двум цепям.Одна образована переключакидим контактом 30 релейного элемента 3, размыкакяцая часть которого подключена к конденсатору 31, . зашунтированному резистором. 32, Другая цепь образована двумя последовательно соединенными замыкающими контактами 33 и 34 релейного элемента 4-и резистором 35. Оба вышеуказанные цепи подключены к источнику питания Сопротивление цепи заземления условно обозначено резистором 36. I Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения пита.ния на .схему и разомкнутой кнопкой 14 транзис тор 5 открыт базовым током, пропорциональньм напряжению на линии связии 11 в проводящем состоянии концевого диода 13, а транзистор 6 закрыт так как его базовый ток определяемый напряжением на линии связи в непрово дящем состоянии концевого диода и сопротивлением обмотки 23, резисторов 25, и 26, меньше базового тока транзистора 5. Следовательно релейный элемент 3 находится во включенном состоянии, а релейный элемент 4обесточен. Вследствие этого замыкающая часть контакта 30 релейного элемента 3 подключает конденсатор 3 к источнику питания. Конденсатор 31 заряжается . Так как замыкающие контакты 33 и 34 в цепи коммутационного блока 28 разомкнуты, последний обесточен. Токоприемник находится в отключенном состоянии. Обмотки двух обмоточного реле включены по компенсационной схеме , результ.ирующий магнитный поток, обусловленный током, протекающим через его обмотки 22 и 23, недостаточен для .притяжения якоря. Размыкающий контакт 29 закрыт. При нажатии кнопки 14 Пуск напряжение на линии связи 11 в провод щем состоянии концевого диода, которое определяется соотношением-сопротивлений балластного 2 и резисторов 15 и 16 управления в результате шунтирования резистора 15, уменьшается; Базовый ток транзистора 5 становится меньше базового тока транзистора 6. Транзистор 5 закрывается, а транзистор 6 - открывается. Соответственно релейный элемент 3 - отключается/ а релейный элемент 4 срабатывает. В результате этого размыкающая часть контакта 30 релейного элемента 3 замыкается и подключает заряженный конденсатор 31 к коммутационному блоку 28. При этом замыкающие контакты 33 и 34 через резистор 35 подключают указанный блок и к источнику питания. Токоприемник включается. При этом замыкается вспомогательный контакт 27 коммутсщионного блока 28, шунтирующий резистор 26, Вследствие этого при опускании кнопки 14 базовый ток транзистора 6 остается большим базового тока транзистора 5. Токоприемник остается во включенном положении. Параметры резистора 35 выбраны такими, что при замкнутом состоянии контактов 35 и 35 ток через коммутационный блок 2.8 достаточен, для удержания его якоря в притянутом состоянии, а срабатывание его происходит от энергии разряда конденсатора 31. Возможность включения токоприемника будет обеспечиваться только при наличии и цепи срабатывания, и цепи удержания. Устройство обеспечивает защитный отказ, так как при выходе из строя элементов схемы происходит или отключение токоприемника, или отсутствует возможность его включения. Действительно, при нормальном функционировании устройства его релейные элементы 3 и 4 должны находиться в двух противоположных состояниях (открытое и закрытое). В случае нарушения их альтернативного состояния из-за пов-. реждёния элементов транзисторов 5,6 диодов 7,8,18,19 и 13, конденсаторов 9,10 и 21 происходит отключение токоприемника, если он находится во включенном состоянии, или обеспечивается блокировка его включения, когда он находится в отключенном состоянии, или обеспечивается блокировка его включения, когда он находился в отключенном состоянии. Конструктивное выполнение внешних сое- динений транзисторов 5 и 6, эмиттеры которых соединены вместе, а базы каждого из транзисторов самостоятельньали цепями связаны с цепями смещения, эаливка их эпоксидным компаундом (на фиг, 1 заливаемые элементы схемы показаны пунктирными линиями) исключает механические повреждения и замыкания указанных цепей между собой. При выбранных со значительным запасом (3 раза и более) по возможно допустимому току параметрах диода 7, реле 3, транзисторов 5 и 6 И вьтолнени1Г указанных конструктивных мероприятий вероятность повреждения в их цепях практически сводит ся к нулю. Включение обмоток 22,23 двухобмоточного реле по компенсационной cxejne обеспечивает защитный отказ при пробое конденсатора 20, так как в этом случае реле срабатывает и размыкает свой нормально зак рытый контакт 29. Тем самьом устройство различает нажатие кнопки 14 Пуск от аварийного состояния конденсатора 20. Вследствие того, что измерительный блок выполнен в виде схемы срав нения токов, пропорциональных напря жению на линии связи 11 в проводяще и непроводящем состояниях концевого диода 13, устройство работает при к лебаниях напряжения в сети в.широком диапазоне его изменения и налич ЭДС, наведенных в жилах упрарпения. При этом порог срабатывания не зависит от величины приложенного напряжения, а определяется лишь соот ношением сопротивлений в цепи сравн ваемых токов. Указанное Построение измерительного блока позволяет обеспечить контроль цепи заземляющей жил с большой степенью точности (до 1 Ом и высокой температурной стабильность Устройство обеспечивает нулевую защиту, .так как при снятии напряжения и последующей его подаче включение возможно только после нажатия кнопки 14 Пуск. При увеличении сопро тивления цепи заземления 36 напряже ние на линии связи в проводящем состоянии концевого диода 13 увеличивается и при достижении им порогового значения (.определяемого допустимой по. условиях безопасности величиной сопротивления 36, базовый ток транзи тора 5 превысит базовый,ток транзистора 6. В результате транзистор 5 откроется, а транзистор 6 закроется Релейный элемент 3 срабатывает, а 4- отключится. На выходе коммутационного блока 23- появится сигнал на отключение. Токоприемник отключится. Токоприемник отключится или его невозможно будет включить и в случаях обрыва цепи управления или замыкания ее жил, т.е. устройство обеспечивает и защиту от потери управляемости. Таким образом , построение .схемы устройства для дистанционного управления электрическими аппаратами исключает самовключение исполнительного органа от ЭДС, наведенных в жилах управления. При этом обеспечивается точность контроля цепи заземляющей жилы, защита от потери управляемости, защитный отказ. Нулевая защита и стабильность работы устройства в широком диапазоне изменения, температуры окружающей среды. Последнее достигается тем, что схемой сравниваются токи обусловленные напряжением на линии связи, значительно превосходящими порог отпира--. НИН эмиттер-базовых переходов транзисторов. Поэтому изменения этого порога не сказывается на величине протекающих по указанным переходам транзисторов 5 и б тока. Формула изобретения 1. Устройство для дистанционного управления электрическими аппаратами, содержащие источник питания, балластный резистор, двухпроводную линию связи, пост управления с кнопками Пуск Стоп, шунтирующим резистором, концевым диодом и резистором, измерительный блок, разделительные диоды, исполнительный блок, состоящий из двух реле и двух накопительных конденсаторов, и коммутационный блок с катушкой контактора, блок-контактом и замыкающими контактами реле исполнительного б;:ока, причем к входу источника питания подключены выводы для присоединения к сети переменного тока, а к выходу источника питания подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных балластного резистора одного из проводов линии связи, кнопки .Стоп, кнопки Пуск, соединенной параллельно с шунтирующим резистором, концевого диода, резистора и другого провода линии связи, каждый разделительный диод соединен с одним из выводов катушки одного реле и реле исполнительного блока, каждый накопительный конденсатор подключен через один из разделительных диодов к выходу источника питания, отличающ ее с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства,оно снаб5кено блоком сравнения с двумя входами и одним размыкающим выходным контактом, измерительный блок выполнен в виде двух транзисторов разных типов проводимости, а- в коммутационный блок дополнительно введены размыкающий и замыкающий контакт одного из реле исполнительного блока, два резистора и конденсатор, причем входы блока сравнения подключены к одному из проводов линии связи и к соединенным вместе базам транзисторов измерительного блока, коллекторы которых подключены к другим выводам катушек реле исполнительного блока, а эмиттеры соединены с другим проводом линии связи, катушка контактора коммутационного .блока одним выводом подключена через замыкающий контакт одного реле исполнительного блока и один из дополнительно введенных резисторов к одному из выводов для присое