Способ адаптивной защиты от коротких замыканий при электрических методах обработки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электрофизикохимической обработке материалов и позволяет повысить надежность защиты от коротких замыканий. В качестве информационного параметра о развитии коротких замыканий используют текущие значения мощности высокочастотных сигналов и осуществляют измерение текущего значения мощности, выделяемой в межэлектродном промежутке от действия силового тока и напряжения. Определяют знаки производных от измеренных значений мощностей и в моменты, когда знаки производных одновременно принимают положительное значение , производят срабатывание защиты. Устройство содержит у.множающее устройство 1, вход которого совместно с входа.ми дифференцирующих устройств 2 и 3 по току и напряжению подключен к межэлсктродному промежутку 4. Дифференцирующее устройство 2 по току через диод 5 связано с первым входом первой схемы 6 совпадений, второй вход которой через первый инвертор 7 и обратновключенный по отнощепию к диоду 5 диод 8 связан с выходом дифференцирующего устройства 3 по напряжению. Умножающее устройство 1 одним выходом через дифференцирующее устройство 9 и параллельно включенные второй инвертор К) и ключ 11, подключенный к выходу первой схемы 6 совпадений, соединено с одним входом первого порогового устройства 12, второй вход которого подключен к задающему устройству 13. Другой выход умножающего устройства 1 через фильтр 14 высоких частот и дифференцирующее устройство 15 соединен с первым входом 1зторого порогового устройства 16, второй вход которого подключен к второму задающему устройству 17. Выходы пороговых устройств 12 и 16 подключены к второй схе.ме 18 совпадений , соединенной выходом с приводом 19 подачи и источником 20 питания. 2 с. п. ф-лы, 3 ил. SS СО 1чЭ СП ел со rs5 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1255328 А1 (51) 4 В 23 Н 7 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

pvz 2 (21) 3874879/25-08 (22) 01.04.85 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (72) В. В. Атрощенко, P. P. Мухутдинов, Э. К. Волчков, Г. А. Гейко, Г. А. Сычков и 1О. А. Глухарев (53) 621.9.048 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 860976, кл. В 23 Н 7/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 992149, кл. В 23 Н 7/18, 1980. (54) СПОСОБ АДАПТИВНОЙ ЗАЩИТЫ

ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫ КА НИ Й ПРИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ11ИЯ (57) Изобретение относится к электрофизикохимической обработке материалов и позволяет повысить надежность защиты от коротких замыканий. В качестве информационного параметра о развитии коротких замыканий используют текущие значения мощности высокочастотных сигналов и осуществляют измерение текущего значения мощности, выделяемой в межэлектродном промежутке от действия силового тока и напряжения. Определяют знаки производных от измеренных значений мощностей и в моменты, когда знаки производных одновременно принимают положительное значение, производят срабатывание защиты.

Устройство содержит умножающее устройство 1, вход которого совместно с входами диффсренцирующих устройств 2 и 3 по току я напряжению подключен к межэлс ктродному промежутку 4. Дифференцирук)щее устройство 2 по току через диод 5 связано с первым входом первой схемы 6 совпадений, второй вход которой через первый инвертор 7 и обратновключенный по отношению к диоду 5 диод 8 связан с выходом дифференцирующего устройства 3 по напряжению.

Умножающее устройство 1 одним выходом через дифференцирующее устройство 9 и параллельно включенные второй инвертор 10 и ключ 11, подключенный к выходу первой схемы 6 совпадений, соединено с одним входом первого порогового устройства 12, ® второй вход которого подключен к задающему устройству 13. Другой выход умно- 1ф/ жающсго устройства 1 через фильтр 14 ( высоких частот и диффсрснцирующее устройство 15 соединен с первым входом второго порогового устройства 16, второй вход которого подключен к второму задающему устройству 17. Выходы пороговых устройств

12 и 16 подключены к второй схеме 18 совпадений, соединенной выходом с приводом 19 М подачи и источником 20 питания. 2 с. п. ф-лы, (Д

3 ил. СЛ!

255328

Изо;)p«ieitHC относится к области элек:.— рофизикохимической Обр(!60ткн ма l < риа.lов и может быть использовано нс)ав!!с(!мо <и специфики применяемых мстодс>н Обо(160.!.Ки для защиты электродов и «иловых исто:пинков питания от действия токов короткoго замыкания, Целью изобретения являетc!I |нп)ы|псlllip надежности защиты.

Цель достигается способом ад3 IòHâíî?f защиты от коротких замыканиll . ри элскгрофизикохимических метод lx 0<брвб(л ки, cocласн0 KoTopo»I» H;3»!cpHloT .-Сt

МОЩНОСТИ, ВЫД(.ЛЯСМОЙ li МЕЖЭЛ(. КТРО, НОМ промежутке от действия силоного тока и напряжения, определя!от знаки;(рокзводпых от измере!!ной мо(цности и текущих з|!Вч!If ill>

»IoIILIIocT!I вь!Соко>!((стоги((» «ИГII3.303., и в vo мс.нты, когда знаки:!ропзводных одновременно flpHHH»!Bþ положи сел|и-:ое lli(lчс(!Ие, производят срабатывание защитbi.

Все». !И)гообраз и« и звеc TH I>! x -. !ектрофизикохимичсских»(стодов Ilo м<>ханизм» сьс»t3 материала можно ра:>делить на Tp;f небольшис группы: элpêl ðîхимичс кис (ЭХО), электроэрозио;!Ныс (ЭЭО) и комбиIIHp0B3Illfblc электроэрозионно-электро:<имическис (ЭЭХО) мс годы.

Принцип адаптивност!! за!цliTf>l — приспосабливаемость к cll(цификс каждой гру|:и ы мето сти измерения отдельных э. !Сктричсских

i 1 3 Р 3 М (. T P О В, Х 3 P (1 К Т (. P И 3 V 10 (Ц И :. () 3 3 В И И E К О—

j)0 fK lX 33 мыка НИЙ H HB 15IIOL!LHXC5f 06!L.,H»I И

1 3 5I В«СY I!33 Ва Нil ЫХ I p Vl f ll I СГОД<>В.,/ СТН>новлсно, что мо(цность Р, Выдс,!Ясv>HH В»tpH<— электродном промежутке от действия «Н.TОБОГО TOK3 l и Наllря?КPHHH с),,! = — - : —,\ (» (О <, о ув "IH÷èâàpòñH перед коро "Kll»> замыкани(м

B слмчас ЭХО и»»!Сньн(ается .(ри тех ж, условиях (величина и форма 11:)илож«п:!ого напряжения, мощность источника !!ит3llH5!, площадь и материал обр363iтT)!якаемoi: дс.-;!.iH в случаях 330 и ЭЭХО

УМ()IIL>!1(PIIHC 10liliIO< Т(i В >Ц>К> Х IIOC:1(> Ill!!X

c1? !13ÿõ 06 ьяс пяется нада lоlцн»: х(| ()(! к! (pйм вольта мперных характеристик (В;),Х (и«ТОЧНИ КОН П ИТ3 НИ Я (ЭКВИ ВВЛЕ IT Ill>i H<. ГО -I!i! I K(1»i

ToK3) lIPH»IPItRPMblx >L.! ß oc»!lL< стВ lcilli5; процессов 330 и ЭЭХО. ((Ля . -)Х<(:!(!!<».1,—

3 „ ()Tc5i H<"точпики п итак и51 с:K(c I Koè В>> Х

1..«ли инвертировать значе.Ill>i м<нцнос ги

Р В сл; чаях 330 и 3 -.)ХО, io и (и >и из обп пх закономсрностси д.IH Вс« < гр» пп»!с! (()i! яв. (я< тся ч|вс лич(пис»10 и. н<к тH Р и| |)с I, KO

POTKH»l З((МЫКННИ(»!. (»i! K !10К(1З(l, IH ЭКСП(риментальныс исслс L<»„»IH51, изм«(>сl!Hc пар 3 м (. T p d Р я В;1 я е т с 51 н е о 6 х 0 д и»1 ь!» (, и О и с ДОСтатОЧНЫЪ! УС. (ОВИСVi РеаЛИЗЗЦИИ IIPHEiilHII(l адаптивности за!циты. Нсдостаточнс«тb связана с паразитной зависимос гью данно, о параметра от !(лощади обработки (ЭХО) и чистоты рабо i«H жидкости (:.)30, ЭЭХО).

Для того, чтобы В полной мере выполнялся принцип адаптивности за!циты необходимо измерекис мощности высокочастотных сигналов Р| ч возникающих в цепи cH;IoBoI0 тока (на!!ряжения) в любом из названных методов, несмотря на разную природу

Возникновения B каждом из методов обработки. Общей закономерностью высокочастотнь х сигналов является рост их мощности перед коротким з-.ìûêàíèåì. В отличие от

>О мощности Р, мощность Р- имеет паразитные зависимости от силового напряжения и давления рабочей жи IKocTH.

Таким образом, одновременное измерение параметров Р и Р" позволяет компенсировать недостатки, присущие каждому параметру в отдельности и обеспечить реа(изацию прикципа адаптивности защиты.

Опособ рсалпзуется устройством, содержащим два дифферен:<ирующих устройства, lio;1coPäHненных ко входам обратно вклю.:снных диодов, фильтр высоки»: частот, залак):цис устройства, подсоединенные к одним

ВХОДЗМ ДВ чX ПОРОГОВЫХ ЪCTPОИСTВ, КЛЮЧ, (ХС>М>>> СОВ (3ДСН И й, П(3 ИБОД ПОДВЧИ И ИСТОЧНИК пи!3ния. подключенные к межэлектродному

)< 1!ромежутку. В него введены третье и четвертое дополннтельныс дифференцирующие устройства, два инвертора и вторая схема совпадений, при этом входы ум(.ожающего ус.гройства и !I()ðâûõ двух дисрференцируюI!IHx устройств, параллельно связBHHbix выХОДОМ ОД(!ОГО 33 ДИОДОВ С ОДНИМ ВХОДОМ пе::)Вой схемы совпадений, а выходо»f второго диода через первый HitBeprop со вторым

Входом первои схемы совпадений, подключс;(ы к мсжэлсктродному промежутку, один

Выход умножающего устройс!Ва соединен со входом фильтра высоких частот, а другой

Выход через третье дифференцирующее устройство, второй и! вертор и включенный параллельно ему ключ, связанный с выходом первой схемы coBII3. LpíHé, подсоединен к .(Оугому входу первого порогового устрой<тва, выход которого подклю !ен к одному

Входу второй схемы совпадений, другой вход которой через второе пороговое устройство четвертое дифференцирующее устройство связан с Bblxo;lo»I фильтра BbicoKHx частот,,.-.» ;-: выход второй схемы совпадений подсоедиII< .н к приводу подачи и источнику питания.

На фиг. (показаны времекные диаграммы, !!ояспяющис принцип способа; на фиг. 2 -- блок-схема устройства; на фиг. 3— характеркые 0«LIèллограммь токов f и на50

IPH?KPlfHH Ь.

)7рииер. В зависимости от используемого (с) ода элсктрофизикохимической обработки (ЭХО, ЭЭО, ЭЭХО) производят прямое

:, случай ЭХО) или обра.| нос !,случаи ЭЭО и ЭЭХО) измерение текjli(f!x .H3÷pний мощности Р, выделяемой межэлсктродном про»1 ?Kv (.к(., 0T, (иствия силОВОГО тока f u Ifd

iiðH?i

1255328

15 тв

Р" = 1 (Б ч 1вча, Ts

55 т

Для ЭХО Р = - - У1аt, Т> где T — период силового напряжения.

Для ЭЭО и ЭЭХО Р = д--.

Затем оп еделяют знак производной р аР— аР

Р = — - (или Р = — ) от измеренной мо1цnt Ы ности. Положительный знак Р(Р) соответствует уменьшению межэлектродного п ромежутка, отрицательный — увеличению..В связи с тем, что на установление знака P(P) также оказывают влияние изменение площади обработки (ЭХО) и чистоты рабочей жидкости (ЭЭО, ЭЭХО), одновременно с измерением P(P) производят измерение мощности высокочастотных сигналов где Т- — период колебаний высокочастотных сигналов, причем Т-=(2—

5)10 с;

lвч, Цвч — ТОК И НаПРЯЖЕНИЕ ВЫСОКОЧЯСТОТных сигналов (измеряются посредством фильтрации соответственно в целях силового тока и напряжения), и определяются знак производной P-- = аРЫ

Положительный знак Р- соответствует уменьшению межэлектродного промежутка, отрицательный — увеличению. Срабатывание защиты производят в моменты времени (например, момент 4 на фиг. 1), когда знаки производных Р(Р) и P- одновременно принимают положительное значение. Экспериментально установлено,.что положительные знаки производных Р(Р) и Р-, если они устанавливаются не одновременно, не связаны с развитием коротких замыканий в зоне обработки. Так, положительный знак Р (момент ta — t3) может иметь место при увеличении площади обработки (ЭХО). Соответственно положительный знак Р может устанавливаться при загрязнении рабочей жидкости, когда высока вероятность п робоев столба жидкости через частицы (ЭЭО, ЭЭХО) . При этом Р-, если не происходит изменения промежутка, будет иметь нулевое значение .(интервал ti — t5) . Положительный знак Р- (интервал 0 — ti) может устанавливаться из-за повышения напряжения на промежутке, а также уменьшения да вления рабочей жидкости в нем. При этом же производная P(P), если не происходит уменьшения промежутка, будет иметь нулевое значение (интервалы /(4 и t4)t)ta). Очевидно, что только одновременная установка положительных знаков производных Р(Р) и Р- однозначно характеризует уменьшение межэлектродного промежутка, т. е. развитие короткого замыкания в зоне обработки.

Зо

Одновременное измерение параметров

P(P) и Р" повышает надежность защиты не менее чем в 2 раза, так как исключаются ларазитные связи, влияющие на каждый параметр в отдельности. Кроме того, одновременное использование параметров Р(Р) и P- расширяет функциональные возможности защиты, так как она без перенастройки аппаратной части (без изменения принципа действия) может быть использована для любого из электрофизикохимических методов обработки.

Таким образом, одновременная регистрация знаков параметров Р(Р) и Рвч обеспечивает адаптивность защиты к специфике используемых методов обработки и тем самым обеспечивает сверхсуммарный эффект

От их использования.

Устройство, реализующее способ адаптивной защиты от коротких замыканий при электрофизикохимических методах обработки, содержит умножающее устройство l, вход которого совместно со входами дифференцирующих устройств по току 2 и напряжению 3 подключен к межэлектродному промежутку 4. Дифференцирующее устройство по току 2 через диод 5 связано с первым входом первой схемы 6 совпадений, второй вход которой через первый инвертор 7 и обратно включенный по отношению к диоду 5 диод 8 связан с выходом дифференцирую- щего устройства ио напряжению 3. Умножающее устройство одним выходом через третье дифференцирующее устройство 9 и параллельно включенные второй инвертор 10 и ключ 11, подключенный к выходу первой схемы 6 совпадений. соединено с одним входом первого порогового устройства 12, второй вход которого подключен к задающему устройству 13. Второй выход умножающего устройства 1 через фильтр 14 высоких частот и четвертое дифференцирующее устройство 15 соединен с одним входом второго порогового устройства 16, второй вход которого подключен ко второму задающему устройству 17. Выходы пороговых устройств !2 и 16 подключены ко второй схеме 18 совпадений, соединенной выходом с приводом 19 подачи и источником 20 пита ния.

Устройство работает следующим образом.

После начала процесса обработки технологический ток i и напряжение U (фиг. 2) поступают на входы умножающего устройства и соответственно дифференцирующих устройств по току 2 и напряжению 3.

Если обработка ведется методом ЭХО (фиг. 3), для которого характерно синхронное изменение тока i относительно напряжения U, на выходе дифференцирующих устройств 2 и 3 будут присутствовать сигналы всегда одинакового знака. Униполярные сигналы одним из обратно включенных диодов 5 или 8 не будут пропускаться на один

1255328

5 из входов схемы 6 совпадений. В результате ключ 11 будет оставаться включенным на весь период обработки. Сигналы, г!ропорциональные мощности Р, выделяемой в межэлектродном промежутке 4, с выхода умножающего устройства 1 поступают на входы 5 дифференцируюшего устройства 9 и фильтра 14 высоких частот. B связи с тем, что ключ 11 при обработке методом ЭХО остается включенным в процесс обработки, сигналы P с выхода дифференцирующего устройства 9 минуют инвертор 10 и через ключ

ll поступают на вход порогового устройства 12. Если уровень сигнала Р превышает величину опорного напря>кения Р.агч генерируемого задающим устройством 13, то на выходе порогового устройства 12 формируется сигнал А (фиг. 1).

Уровень P.- выбирают из условия компенсации слабых паразитных колебаний сигнала Р, инициируемых нестабильностью работы электронных узлов устройства защиты. Сигнал, пропорциональный мощности высокочастотных колебаний Р-., с выхода фильтра 14 высоких частот через дифференцирующее устройство 15 поступает на вход порогового устройства 16. Если уровень сигнала Р- превышает величину опорного напрЯжения Рвч аав, генеРиРУемОГО задающим устройством 17, то на выходе порогового устройства 16 формируется сигнал В (фиг. 1) . УрОВЕнь Рвч заа ВЫбкрают ИЗ того же условия, что уровень Р." . Си íàëû А и В, если они поступают одновременно, производят срабатывание схемы 18 совпадений, Последняя формирует сигнал Jj (фиг. 1) и осуществляет останов (реверс) при!Зод(! 19 подачи и выключение источника 20 пита!гкя.

Если обработка ведется методом ЭЭО или ЭЭХО, для которых характерны моменты времени (фиг. 3), когда нарушается синхронное из мененне тока l относител ьно Ь (спаду напряжения U соответствует рост !, моменты tf, 4, 4 и т. д.), на выходе дифференцирующих устройств 2 и 3 будут Возникать разнополярные сигналы. Они про- 4(} пускаются обратно включенными диодами 5 и 8, и после инвертирования инвертором 7 одного из сигналов одновременно одной полярности (положительной) поступают на вход схемы совпадений 6. Последняя срабатывает и выключает ключ 11, после че: о

45 сигнал Р с выхода дифферснцируюшего устройства 9 поступает на вход порогового устройства 12 через инвертор 10. Инвертированный сигнал Р будет положительным, если в зоне обработки имеет место умeHbшение межэлектродного зазора. В остальном работа устройства полностью аналогична работе устройства в рассмотренном примере, когда обработка производилась методом

ЭХО.

Таким образом, !!ред.!агаемос устройсTBO позволяет без измененкя аппаратной части автоматически грисиосабливаться (3!La;ii

poB3TbcII} к специфкке л!обого из «л-.ктрофизико-химических методов обработки, что

c««!цественно pacll)Hðÿåò его фун. f 1!ОИ3.1!.Иь!с

ВОЗМО?КНОСТИ.

Форт)ла из()бретптл !. Способ а, !е:.Hi!!BI(ой за!ц ггы от коротKIк х 3 3 м ы к 3 н и и и р и эл е кт р и «1 е с к! I х м (тода х обработки, согласно котором, В качестве информационного параметра о развитии кОрОткнх замыканий испо 1ьз; 1от текущие значения мощности высокоча "I 0T!Iblx скгНа IOB, ОТЛи»»и»)()(((и!»СЯ T(. i;., -ITO, C LEP.:I bK? новы шеи ия ..3,,с жност за:i i è-. ы, допол I«1е1ьно измеРЯю! TcкУLIIHc 3 на-I"!!ИЯ «10ц(носТИ, ВЫДЕЛЯЕМOI В МC?КЭ. I(! К I I! ),«!IОМ ПPО«»IС— жутке от действия изэво» о т()ка il нацря>К Е Н И Я, 0 LI P PÄC. . ß Ê) T 3 и 3 К И;: Р 0 3 B O " Н Ы Х OT измеренных зна Iений мOHEI Ост» Й и В мОМ(нты, когда знаки произвсднь х одповрек.ен!!о принимак>т положительHo(з!3 !е! Ие. Ocу(цествляю-. cpai)3T»IBBH Ife за;ц;)ь.

2. У lройство адаптквной за!цкты о-, коротких замыканий прк элекгрк-!(сккх методах обработки, содержа цее у;,ко?Ка)оц!ее и два дифференцир;юьцкх:, "!Оойства, фильтр высоких часто i, 3à3ä3:О.:,;е устройства, подключенные к входам i ó., пор()ГOВ Ы Х V CT P O h C T B, КЛ 10 Ч, I I B P B %TO» (:. ":, ., С 0 В: I 3 дении, 3 такж(. IfpHBo, „под3» f: сточнкк

fIHT3H HH, ПОДКЛК) ЧЕН(НЫЕ К МЕЖ -, (1:. ») ОДНОМУ кроме>кутку, отлич(1»ои,и(«ся тем, что, с целью повышения надежцос.п; зап;кты В него LOполнктельно введены Гр(и (и че.(B(.ðòîå длфференцирую!цие устройства, дв3 кнвертора и вторая схема сов-:аденкй, при этом первые два дифференцкрующк>с устройства параллельно связаны (входамл первой схемы совпадений через диод и через диод и первый инвсртор соответс-Гвс ш!О, а Входы этих дкфферен Икру югцих, ГГро»йств и Bx0. .û умножаю!цсго устройства подключены к межэлектродHox13 промежутку, один вь. ход умножаю!цего устрОистВ3 соединен с входом филь-,ра высоких частот, другой его выход через третье дкфференцирующее устройство, второй инвертор и включенный параллельно ему клк)ч, связанный с выходом первой схемы совпадений, подсоединен к свободно.;1у Вх01х первого порогового устройства, Вь!х01 которого подключен к одному входу Втоpoй схемы совпадений, другой В?:од которой,срез ВТорое пороговое к четвертое дифференцкрующее устройства связан с Вьь оiOY; фильгра высоких частот, а Выход второй схемы совпадений подключен к пркьоду 30; (IH и источнику питания.!

255328

P(P)

P(P

Psn гч ачза фиг Г

Фиг .7

Составитель И. Комарова

Редактор Н. Егорова Текред И. Верес Корректор Т. Колб

Заказ 4756/13 Тираж 001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Г1атент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4