Устройство для контроля вентильных разрядников по величине тока утечки

 

Изобретение относится к электротехнике . Предназначено для использования при технологических и профилактических испытаниях вентильных разрядников , не содержащих шунтирующих резисторов (ШР). Целью изобретения является повышение точности контроля вентильных разрядников, не содержащих ШР, по величине их тока утечки, за .счет исключения влияния емкостной составляющей этого тока. Устройство содержит высоковольтный испытательный трансформатор 1 с обмотками низкого 2 и высокого 3 напряжения, регулятор 4 напряжения, датчик 5 напряжения , испытуемый вентильный разрядник 6, датчик 7 тока, индикатор 28, управляемый ключ 8, однополупериодные вьтрямители 9, 10, источник 11 опорного напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены масштабный усилитель 12, суммирующий усилитель 13, нулькомпараторы 14, 17, компаратор 19, одновибраторы 20, 22, двуквходовые элементы И-НЕ 15,18, двухвходовой элемент И 23, RS-триггеры 16, 21, 27, генератор 24 импульсов, счетчик 25, многовходовой элемент И-НЕ 26, образованы новые функциональные связи. Использование данного устройства позволит совместить две технологические операции, что приведет к сокращению оборудования испытателышх станций и времени затрачиваемого на испытание вентильных разрядников. 3 ил. (Л «м/

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 С 01 К 31/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3970338/24-21 (22) 28. 10. 85 (46) 15.03.87. Бюл. № 10 (75) А.С. Серебряков, Г.Ф. Булычев, А.С. Иакарычев, В.П. Гирзе и В.Г.Иванов (53) 621.317(088.8) (56) Птичкин П.Н. и др. Вентильные разрядники. И.-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с ° 134, рис. 5-1.

Авторское свидетельство СССР № 945811, кл. G 01 R 19/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЕНТИЛЬНЫХ РАЗРЯДНИКОВ ПО ВЕЛИЧИНЕ ТОКА

УТЕЧКИ (57) Изобретение относится к электротехнике. Предназначено для использования при технологических и профилактических испытаниях вентильных разрядников, не содержащих шунтирующих резисторов (ШР). Целью изобретения является повышение точности контроля вентильных разрядников, не содержащих

HP по величине их тока утечки, за .счет исключения влияния емкостной

SU„„1296968 А 1 составляющей этого тока. Устройство содержит высоковольтный испытательный трансформатор 1 с обмотками низкого 2 и высокого 3 напряжения, регулятор 4 напряжения, датчик 5 напряжения, испытуемый вентильный разрядник 6, датчик 7 тока, индикатор 28, управляемый ключ 8, однополупериодные выпрямители 9, 10, источник 11 опорного напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены масштабный усилитель

12, суммирующий усилитель 13, нулькомпараторы 14, 17, компаратор 19, одновибраторы 20, 22, двухвходовые элементы И-НЕ 15,18, двухвходовой элемент И 23, RS-триггеры 16, 21, 27, ® генератор 24 импульсов, счетчик 25, многовходовой элемент И-НЕ 26, образованы новые функциональные связи. С

Использование данного устройства позволит совместить две технологические операции, что приведет к сокращению

Ф ае оборудования испытательных станций и времени затрачиваемого на испытание вентильных разрядников. 3 ил.

68 2 второй однополупериодный выпрямитель

10, второй нуль-компаратор 17 и второй двухвходовой элемент И-НЕ 18 присоединен к R-входу первого RS-триггера 16, один вход компаратора

19 соединен с источником опорного напряжения 11, второй вход — с выходом датчика 5 напряжения, а выход через первый одновибратор 20 — с S-входом второго RS-триггера 21, прямой выход которого соединен со вторыми входами первого 15 и второго 18 двухвходовых элементов И-НЕ, управляющим входом ключа 8 и блокировочным входом регу-. лятора 4 напряжения, инверсный выход первого RS-триггера 16 через второй одновибратор 22 присоединен к R-входу второго КЯ-триггера 21, один иэ входов двухвходового элемента И 23. соединен с выходом генератора 24 импульсов, другой подключен к прямому выходу первого RS-триггера 16, счетный вход счетчика 25 соединен с выходом двухвходового элемента И 23, входы многовходовог0 элемента И-НЕ

26 присоединены к тем выходам счетчика 25, которые устанавливаются в еди« ничное состояние в тот момент, когда счетчик 25 насчитает наперед заданное число импульсов, выход многовходового элемента И-НЕ 26 соединен с S-входом третьего RS-триггера 27, к прямому выходу которого подключен индикатор 28.

На фиг. 2 приведены векторные диаграммы, поясняющие работу масштабного усилителя 12 и суммирующего усилителй 13, где U, — — напряжение на выходе датчика 5 напряжения, пропорциональное нанряженню, приложенному к разряднику 6;

Uä — напряжение на выходе датчика

7 тока, пропорциональное току через разрядник;

U - напряжение на выходе масштаб 4Ц ного усилителя 12;

U,„ „ - -напряжение на выходе суммирующего усилителя 13;.

- угол сдвига между напряженияЪ мибиU,>.

1 12969

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при технологических и профилактических испытаниях вентнльных разрядников, не содержащих шунтирующих резисторов.

Цель изобретения — повышение точности контроля вентильных разрядников, не содержащих шунтирующих резисторов, по величине их тока утечки за f0 счет исключения влияния емкостной составляющей этого тока, На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — векторная диаграмма, пояс- f5 няющая работу устройства; на фиг;3— временные диаграммы напряжений.

Устройство содержит высоковольтный испытательный трансформатор 1 с обмотками низкого 2 и высокого 3 напряже- 20 ния, регулятор 4 напряжения, датчик

5 напряжения, испытуемый вентильный разрядник 6, датчик 7 тока, управляемый ключ 8, однополупериодные выпрямители 9 и 10, источник 11 опорного напряжения, масштабный усилитель 12, суммирующий усилитель 13, первый нуль. компаратор 14, первый двухвходовой элемент И-НЕ 15, первый КБ-триггер . 16, второй нуль-компаратор 17, второй 30 двухвходовой элемент И-НЕ 18, компаратор 19, первый одновибратор 20, второй RS-триггер 21, второй одновибратор 22, двухвходовой элемент И 23, генератор 24 импульсов, счетчик 25, многовходовой элемент И-НЕ 26, третий RS-триггер 27, индикатор 28,причем высоковольтный испытательный трансформатор 1 обмоткой 2 низкого напряжения через регулятор напряже- щ ния 4 присоединен к питающей сети, а к обмотке 3 высокого напряжения присоединены датчик 5 напряжения и последовательно включенные испытуемый вентильный разрядник 6 и датчик 7 тока, параллельно которому подключен управляемый ключ 8, выход датчика 5 напряжения соединен с входом масштабного усилителя 12, выход масштабного усилителя 12 подключен к одному из 5О входов суммирующего усилителя 13,другой вход суммирующего усилителя 13 соединен с выходом датчика 7 тока, выход суммирующего усилителя 13 через первый однополупериодный выпрямитель 55

9, первый нуль-компаратор 14 и первый двухвходовой элемент И-НЕ 15 подключен к S-входу первого RS-триггера

16, выход датчика 5 напряжения через

На фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства, где U — напряжение на выходе датчика 5 напряжения, пропорциональное напряжению, приложенному к разряднику 6;

1296

U ä, — напряжение на выходе датчика 7 тока, пропорциональное току утечки, протекающему через разрядник;

U — напряжение на выходе масштаб.. м ного усилителя 12, пропорциональное активной составляющей тока, протекающего через разрядник;

U,„ — напряжение на вЫходе суммиру. ющего усилителя 13;

U — напряжение на выходе одно- 10 вв полупериодного выпрямителя 9; U — напряжение на выходе выпряе о мителя 10;

U — напряжение на выходе элеменм4 та И-НЕ 18; 15

UÄ s — напряжение на выходе элемента И-НЕ 15;

U — напряжение на выходе RS-триггера 16.

При приложении к вентильному раз- 20 ряднику, не содержащему шунтирующие сопротивления, испытательного напряжения, через него протекает ток, который не совпадает по фазе с напряжением и опережает его на угол Ч .Про- 25 екция вектора тока на направление вектора напряжения представляет собой активную составляющую тока, протекающего через разрядник, величина которой по условиям испытаний не должна З0 превосходить определенной границы.

-Если активная составляющая тока превосходит нормирующую величину, разрядник бракуют.

Принцип работы устройства основан на возможности контроля активной составляющей тока утечки вентильных разрядников по величине угла Ч сдвига фаз между напряжением, пропорциональ- 40 ным напряжению, приложенному к разряднику и напряжением, равным разности между напряжением, пропорциональным току, протекающему через разрядник и напряжением, пропорциональным предельно допустимой-величине активной составляющей тока.

Так, из векторных диаграмм, приведенных на фиг. 2, видно, что в том случае, если напряжение, пропорциональное предельно допустимой величине активной составляющей тока U„„ равно по величине проекции напряжения

Uд. Пропорционального току, протекающему через Разрядник, на направление напряжения пропорционального напряжению, приложенному к разряднику

U, угол сдвига между напряжением

U „ = U — U „ и напряжением 6 равен

968 4

7 /2 (фиг.2а), то это равнозначно.тому, что активная составляющая тока разрядника равна предельно допустимой величине и разрядник следует признать годным.

В том случае, если величина активной составляющей тока меньше предельно допустимой величины, т.е. проекция напряжения U на направление напряжения 0 меньше напряжения Ц„„, угол

Ч М /2, то разрядник также годен (фиг.2б).

Разрядник не годен, если активная составляющая тока, протекающего через него (т.е. проекция напряжения U дт на направление U), больше предельно допустимой величины (напряжения б„ .

В этом случае М З /2 (фиг. 2в).

Напряжение 1. „„ формирует масштабный усилитель 12 иэ выходного напряжения датчика 5 напряжения. Масштабный усилитель 12 представляет собой инвертирующий усилитель с коэффициентом передачи К -R /R . Величину коэфИч фициента усиления выбирают так, чтобы при напряжении контроля выходное напряжение масштабного усилителя 12 было пропорционально предельно допустимой величине активной составляющей тока утечки, учитывая, что U„

R, = — U > вЂ, где U — напряжение на дн R дн выходе датчика 5 напряжения. Напряжение U,„ равное разности напряжений

Uд, и О„„, формирует суммирующий усилитель 13, коэффициент усиления котоРого Равен К „= 1/2(1+3 /R„) а выходное напряжение равно

U,„1/2 I U„+(-U „„)) (1+R /R )

Пусть, масштаб датчика 5 напряжения равен М„„= IB/1êÂ, масштаб датчика 7 тока равен М„ = 0,5 В/1 мкА, напряжение контроля равно U = 6 кВ, предельно допустимое значение активной составляющей тока утечки равно

1 6 мкА. Определим соотношения между величинами сопротивлений резисторов

12 и 13 соответственно R,: R и К,: R„, Напряжение на выходе датчика 5 равно

U М U„. Напряжение на выходе датчика 7 тока, пропорциональное предельно допустимой активной составляющей„равно U = M I. Напряжение U на выходе масштабного усилителя 12 при напряжении U контроля должно равняться напряжению Uo. создаваемому

1 и

Е

Е 100 где f

5 129 на выходе датчика 7 тока предельно допустимой активной составляющей тока

Ц =U =П . R /R иu о. дн 2 с

М I =MO R /R

Ат дН к 2 1 н

М . I

Для принятых масштабов R = 2R, коэффициент передачи суммирующего

:усилителя 13, положим равным 1,тогда

:R = R,.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на выходе регулятора 4 напряжения равно нулю. Триггеры 16, 21 и 27 установлены в нулевое состояние. Ключ 8 замкнут. После подачи команды "Пуск" ренулятор 4 напряжения увеличивает напряжение до тех пор, пока оно не срав няется с напряжением, при котором производится контроль. При этом напряжении на выходе датчика 5 напряжение равно напряжению источника 11 опорного напряжения,.компаратор 19 устанавливается в единичное состояние, а одновибратор 20 коротким перепадом в ноль устанавливает в единичное состояние RS-триггер 21, который подает блокировочный сигнал íà регулятор 4 напряжения, размыкает ключ 8 и снимает запрет с элементов И-НЕ 15 и 18. Регулятор 4 напряжения перестает повышать напряжение. Масштабный усилитель 12 преобразует напряжение с выхода датчика 5 напряжения (фиг.3) в напряжение П пропорциональное предельно допустимой величине активной составляющей тока утечки. Напряжение U „= 1/2 (U, +(-U „) 1(1+Rз /RÄ ) с выхода суммирующего усилителя .13 поступает на вход однополупериодного выпрямителя 9. На вход однополупериодного выпрямителя 10 поступает напряжение с выхода датчика 5 напряже-. ния. На выходе выпрямителей 9 и 10 формируются напряжения U u U „ соответственно. Эти напряжения поданы на входы нуль-компараторов 14 и

17. На выходах компараторов появляются единичные сигналы в то время,когда напряжения U,,и U больше нуля.

В9 В10

Эти сигналы через элементы И-НЕ 15 (O„, ) и 18 (U, ) поступают на входы RS-триггера 16. Перепад единица — нуль с выхода элемента И-НЕ 15 устанавливает КБ-триггер 16 в единич6968 6 ное состояние и на счетчик 25 через элемент И 23 поступают импульсы с генератора 24 импульсов. Перепад единица — нуль с выхода элемента И-НЕ 18 устанавливает RS-триггер 16 в исходное нулевое состояние. Сигнал Б„ на прямом выходе R.S-триггера 16 по длительности равен величине угла Ч сдвига фаз между напряжениями Б „и Б.

После того как RS-триггер 16 установлен в нулевое состояние, импульсы с генератора 24 импульсов перестают поступать на вход счетчика

25. Пусть. частота генератора 24 импульсов такова, что один импульс укладывается в 1/180 полупериода напряжения промышленной частоты, тогда при фазовом сдвиге между U и U<Ä,равном

Ъ /2, на вход счетчика 25 поступит 90 импульсов и контролируемый разрядник

6 признается годным только в том случае, если счетчик 25 установился в состояние 1011010. При указанной частоте генератора 24 импульсов четырехвходовой элемент И-НЕ 26 подключают входами к выходам счетчика 25 с весами 2, 2", 2, 2 . Если счетчик

25 досчитал до числа, меньшего 90, на выходе элемента И-HE 26 не сформируется сигнал логического "0", RSтриггер 27 останется в нулевом состоянии, о чем сигнализирует индикатор 28 и разрядник 6 признается негодным.

Для повышения точности контроля увеличивают частоту генератора 24 импульсов и соответственно разрядность счетчика 25. Минимальное число импульсов и, поступивших на счетчик 25, определяют по формуле частота генератора 24 импульсов; частота сети.

Как только по заднему фронту сигнала U,,с выхода элемента И-HE 18

RS-триггер 16 установится в нулевое состояние, одновибратор 22 устанавливает в нулевое состояние RS-триггер 21, при этом замыкается ключ 8, шунтирующий датчик 7 тока и предохраняющий его от тока пробоя, превосходящего ток утечки в тысячи раз, устанавливаются в единичное состояние элементы И-НЕ 15 и 18 и снимаетi ся блокировочный сигнал с регулятора 4 напряжения. Регулятор 4 напря68

7 12969 жения повышает напряжение до пробоя оазрядника.

Таким образом, благодаря исключению влияния емкостной составляющей тока утечки вентильных разрядников без шунтирующих резисторов, повышается точность их контроля.. Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет совместить две техноло- 10 гические операции, что приводит к „ сокращению оборудования испытательHblx станций и времени, затрачиваемого на испытание.

f5

Формула изобретения

Устройство для контроля вентильных разрядников по величине тока утечки, содержащее высоковольтный испытатель- 26 ный трансформатор, индикатор, регулятор напряжения, датчик напряжения, датчик тока, управляемый ключ, два однополупериодных выпрямителя и источник опорного напряжения, выводы 25 обмотки низкого напряжения высоковольтного испытательного трансформатора через регулятор напряжения под". ключены к питающей сети, первый вывод обмотки высокого напряжения высо- ЗО ковольтного испытательного трансформатора соединен с первым входом датчика .напряжения и первой входной клеммой устройства, вторая входная клемма устройства соединена с первый 35 входом .датчика тока, второй вход которого соединен с вторым входом датчика напряжения, вторим выводом обмотки высокого напряжения высоковольтного испытательного трансформатора 40 и с общей шинЬй, а управляемый ключ подключен параллельно датчику тока, о т л и ч а-ю щ е e c я теи, что, с целью повышения точности контроля, в него введены масштабный усилитель, 45 суммирующий усилитель, два нуль-компаратора, компаратор, два одновибратора, два двухвходовых элемента

И-НЕ, двухвходовый элемент И, три

RS-триггера, генератор импульсов„ счетчик, многовходовый элемент И-HR причем выход датчика напряжения соединен с входом иасштабного усилителя, выход масштабного усилителя подключен к одному из входом суммирующего усилителя, другой вход суммирующего усилителя соединен с выходом датчика тока, выход суммирующего усилителя через первый однополуперирдиый выпрямитель, первый нуль-компаратор и первый двухвходовый элемент

И-НЕ подключен к S-входу первого

RS-триггера, выход датчика напряжения через второй однополупериодный выпрямитель, второй нуль-коипаратор и второй двухвходовый элемент И-НЕ присоединен к R-входу первого RSтриггера, первый вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вход — с выходом датчика напряжения, а выходчерез первый одновибратор с S-входом второго RS-триггера, прямой выход которого соединен с вторыми входаии первого и второго двухвходовых элементов И-НЕ, управляющим входои ключа и блокировочныи входом регулятора напряжения, инверсный выход первого

RS-триггера через второй одновибратор присоединен к R-входу второго

RS-триггера, один иэ входов двухвходового элемента И соединен с выходом генератора импульсов, другой вход подключен к прямому выходу пер-. вого RS-триггера, а выход - к счетному входу счетчика, выходы которого соединены с входами многовходового элемента И-НЕ, выход многовходового элемента И-НЕ присоединен к $входу третьего RS-триггера, к прямому выходу которого подключен вход индикатора.

1296968 а) й

Составитель В. Быков

Техред М.Ходанич

Корректор А. Зимокосов

Редактор А. Ревин

Заказ 774/48 Тираж 731, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4