Устройство для дистанционного управления пускателем с контролем сопротивления заземления
Использование: для дистанционного управления пускателем с контролем сопротивления заземления на предприятиях угольной, нефтяной, химической и других отраслей промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что питание таймеров 13, 14 однополупериодным выпрямленным напряжением второй выходной обмотки 3 разделительного трансформатора 1, а времязадающих цепочек 32-34 и 50-52 - напряжением измерительной диагонали моста обеспечивает совмещение в таймерах функций генераторов и высокоточных стабильных измерителей напряжения измерительной диагонали моста, что дало возможность достичь цель изобретения - повысить точность и стабильность контроля сопротивления заземления. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) НИЯ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ
Пкл улра/левая
7 9 1
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4931103/07 (22) 23.04,91 (46) 23.07.93, Бюл. М 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (72) А,А.Имас, В.К.Балтер, В.К,Житников и
П.В.Лаппо (56) Авторское свидетельство СССР
М 1465560, кл, Е 21 С 9/00, 1989, Авторское свидетельство СССР
М 505088.кл. Н 02 J13/00,,1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПУСКАТЕЛЕМ С КОНТРОЛЕМ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ (s1)s Н 02 J 13/00, Н 02 Н 5/10 (57) Использование: для дистанционного управления пускателем с контролем сопротивления заземления на предприятиях угольной, нефтяной, химической и других отраслей промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что питание таймеров 13, 14 однополупериодным выпрямленным напряжением второй выходной обмотки 3 разделительного трансформатора 1, а времязадающих цепочек 32-34 и 50-52 — напряжением измерительной диагонали моста обеспечивает совмещение в таймерах функций генераторов и высокоточных стабильных измерителей напряжения измерительной диагонали моста, что дало возможность достичь цель изобретения — повысить точность и стабильность контроля сопротивления заземления. 2 ил.
1829083 ки;
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для дистанционного управления пускателем с контролем сопротивления заземления на предприятиях угольной, нефтяной, химической и других отраслей промышленности, Целью изобретения является повышение точности и стабильности кон-роля сопротивления заземления, На фиг.1 представлена принципиаль. ная электрическая схема устройства; на фиг.2 — следующие графики работы устройства:
О,1 — напряжение первой вторичной обмотки разделительного трансформатора;
Uc2 — напряжение BToDoA вторичной обмотки разделительного трансформатора;
Опит1 — напРЯжение питаниЯ пеРвого генератора;
Опит2 — НаПРЯжЕНИЕ ПИтаНИЯ ВТОРОГО ГЕнератора;
Оизм напряжение на измерительной диагонали моста;
U1 — напряжение на конденсаторе первой времязадающей цепочки;
U2 — напряжение на конденсаторе второй времязадающей цепочки;
Ue1 — напряжение на базе транзистора первого генератора;
Ue2 — напряжение на базе транзистора второго генератора;
Отр1 — напРЯжение на втоРичной обмотке первого высокочастотного трансформатора;
UTp2 напряжение на вторичной обмотке второго высокочастотного трансформатора;
Up1 — напряжение на катушке первого исполнительного реле;
Up2 — напряжение на катушке второго исполнительного реле, Напряжения, графики которых приведены на фиг.2, имеют место: фиг.2а — при любом состоянии линии связи и кнопок поста управления; фиг.2б — при нажатой кнопке "Пуск" и сопротивлении заземления, меньшем уставки; фиг.2в — при нажатой кнопке "Пуск" и сопротивлении заземления, - — — незначительно большем устав— значительно большем уставки; фиг.2г — при нажатой кнопке "Стоп" или обрыве линии связи; фиг.2д — при коротком замыкании линии связи.
Устройство состоит из подключенного к сети разделительного трансформатора 1 с
55 первой выходной обмоткой 2 и второй выходной обмоткой 3. К первой выходной обмотке подключен мост на резисторах 4,5,6, одно из его плечей содержит кнопочный пост управления с кнопкой "Пуск" 7, зашунтированной, например, замыкающим контактом контактора 8, кнопкой "Стоп" 9, концевым диодом 10 и линию связи 11 с заземляющей жилой кабеля 12, соединенной с корпусами пускателя и рабочей машины, на (или около) последней находится пост управления, Специальный разделительный трансформатор и резисторы моста обеспечивают, при необходимости, искробезопасность линии связи, что позволяет применять предлагаемое устройство во взрывоопасных помещениях и подземных выработка шахт.
Устройство содержит первый и второй генераторы, состоящие соответственно из первого — 13 и второго — 14 интегральных таймеров, например типа КР1006ВИ1, и первой и второй времязадающих цепочек.
Первый таймер состоит иэ первого — 15 и второго — 16 компараторов, выход первого компаратора соединен с входом первого элемента "И" - 17 и с инверсным входом второго элемента "И"-18, выход первого элемента "И" соединен с S-входом RS-триггера 19. Выход второго компаратора соединен с прямым входом второго элемента "И" — 18, выход которого соединен с R-входом
RS-триггера 19, Прямой выход триггера через резистор 20 соединен с базой п-р-и транзистора 21 и с входом первого исполнительного элемента, состоящего, например, из первого трансформатора звуковой частоты 22, ко вторичной обмотке которого подключен выпрямительный мост 23, к его диагонали постоянного тока подключена катушка выходного реле 24, зашунтированная конденсатором 25, С помощью делителя напряжения на резисторах 26, 27, 28 на инверсный вход первого компаратора 15 подается однополупериодное выпрямленное опорное напряжение
Uon1 = Опит2/К1 а прямой вход второго компаратора 16 подается совпадающее с Uo» по фазе однополупериодное выпрямленное опорное напряжение
Ооп2 = Опит2/К2, где Опиа — напряжение второй выходной обмотки разделительного трансформатора, а К1 < К2 К1 и К2 — коэффициенты трансформации трансформатора.
Выводы питания первого таймера через первый диод 29 и второй диод 30 подключены ко второй выходной обмотке 3 разделительного трансформатора. К
1829083 отрицательному выводу источника питания — объединенным анодам первого - 29 и третьего — 31 диодов подключена первая точка измерительной диагонали моста, прилегающие к которой плечи моста состоят из резисторов 5 и 6, между второй точкой измерительной диагонали моста и отрицательным выводом источника питания таймеров включены первая и вторая времязадающие цепочки. Первая времязадающая цепочка, параметры которой определяют частоту выходного напряжения первого генератора, состоит из резисторов 32,33 и конденсатора 34. К точке соединения резистора 32 и 33 подключен коллектор транзистора 21, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника питания таймеров, а к точке соединения резистора
33 и конденсатора 34 подключены прямой вход первого компаратора и инверсный вход второго компаратора.
Второй таймер, схема которого идентична схеме первого таймера, включает в себя первый 35 и второй 36 компараторы, выход первого компаратора соединен с входом первого элемента И 37 и с инверсным входом второго элемента И 38, выход первого элемента И соединен с S-входом RSтриггера 39, Выход второго компаратора соединен с прямым входом второго элемента И 39, выход которого соединен с R-входом триггера. Прямой выход триггера через резистор 40 соединен с базой и-р-п транзистора 41 и с входом второго исполнительного элемента, состоящего, например, из второго трансформатора звуковой частоты
42, к вторичной обмотке которого подключен выпрямительный мост 43, к диагонали постоянного тока которого параллельно подключены катушка второго исполнительного реле 44 и конденсатор 45, Инверсный вход первого компаратора и прямой вход второго компаратора подключены к делителю напряжения на резисторах 46, 47, 48 при
ЭТОМ 0оп1 = Опит2/К1, Uon2 = =Опит2/К2
Выводы питания второго таймера и второй делитель напряжения через третий диод 31 и четвертый диод 49 подключены ко второй выходной обмотке разделительного трансформатора. Как следует из фиг.1 и 2, первый и второй генераторы и соответствую цие делители напряжения питаются однополупериодныM выпрямителем напряжения. сдвинутым по фазе на 180 .
Вторая времязада1ощая цепочка состоит из резисторов 50,51 и конденсатора 52, К точке соединения резисторов 50 и 51 подключен коллектор транзистора 41, эмиттер которого соединен отрицательным выводом источника питания таймеров, к точке
55 соединения резистора 51 и конденсатора 52 подключены прямой вход первого компаратора и инверсный вход второго компаратора, Катушка контактора 53 подключена к сети через последовательно включенные замыкающие контакты первого выходного реле 54 и второго выходного реле 55.
Устройство работает следующим образом, При нажа — îé кнопке "Пуск" и сопротивлении линии связи, меньшем уставки (при этом, как было показано выше, и сопротивление заземления машины меньше уставки), напряжение на измерительной диагонали моста U»M в оба полупериода питающего напряжения положительно и
ПРЕВЫШаЕт Uon1(фИГ,2б), ПРИ НажатОй КНОПке "Пуск", но сопротивлении заземления, превышающем уставку, во 11 полупериоде питающего напряжения, в котором напряжение питания подается на первый генератор, напряжение Ои3M либо положительно, но меньше U«1, либо отрицательно, либо равно нулю (фиг.2в), при нажатой кнопке
"Стоп" 9 или обрыве линии связи на измерительной диагонали моста появляется переменное напряжение, при этом во 11 полупериоде питающего напряжения 0иэ <
<О (фиг,2г), при коротком замыкании линии связи на измерительной диагонали моста также появляется переменное напряжение (фиг,2д), сдвин,тое относительно напряжения на фиг,2г на 180О.
При указанном на фиг,1 включении первой и второй выходных обмоток разделительного трансформатора питание на первый генератор через диоды 29 и 30 подается во II полупериод напряжения питания, когда концевой диод 10 открыт, а на второй генератор напряжение питания подается через диоды 31 и 49 в I полупериод питающего напряжения.
Рассмотрим работу первого генеоатора при возрастании положительного напряжения на измерительной диагонали моста, Конденсатор 34 заряжается через резисторы 32 и 33 и возрастающее напряжение U1 поступает на прямой вход компаратора 15 и инверсный вход компаратора 16. При 0 < U1
Когда напряжение U> превысит величину Uo», то сигналы на выходах элементов 15,17 и на Я-входе триггера станут равными единице, сигналы на выходах элементов 16,18 и íà R-входе триггера останутся равными нулю, сигнал на выходе триггера станет равным единице и транзистор 21 откроется, При этом конденсатор 34 начинает разряжаться через открытый транзистор 21 и резистор 33, По мере разряда конденсатора 34 напряжение на входах компараторов 15 и 16 снижается. Как было показано выше, при Uon2 < U1 <Ооп1 сигнал на выходе триггера сохранится таким же, каким он был при предыдущем сочетании сигналов на Sи R-входах триггера, т.е. сигнал на выходе триггера будет равен единице и транзистор останется открытым — конденсатор 34 будет продолжать разряжаться. Когда напряжение на конденсаторе U< станет меньше 0пит2/К2, на выходе триггера появится нуль, транзистор закроется и конденсатор вновь начнет заряжаться и т.д., при этом на выходе триггера появляется переменное напряжение. Частота выходного напряжения таймеров определяется параметрами времязадающих цепочек. Соответственно частота напряжения на выходе первого таймера тт.1 = 1,46 (К32+2ВЗЗ) С34 а частота напряжения на выходе второго таймера тт.2 = 1,46 (R50 + 2R51) С52 где В32ЛЗЗ,R5o, В51 — сопротивление 32,33,50 и 51 резисторов соответственно; С3р, C5z — емкость конденсаторов 34 и 52 соответственно. При этом выполняется условие fT.1. тт.2 Трансформаторы звуковой частоты 22 и 42 выполнены таким образом, что трансформируют напряжение, частота которого не меньше частоты выходного напряжения таймеров. При меньшей частоте повышающие трансформаторы 22 и 42 насыщаются и напряжение на их выходных обмотках снижается. Если положительное напряжение на измерительной диагонали моста будет меньше Uon,>, то соответствующий транзистор не откроется и на выходе триггера будет одно5 55 полупериодное выпрямленное напряжение, частота которого равна частоте напряжения сети. Соответственно на выходе трансформатора звуковой частоты напряжение будет практически равно нулю и выходное реле не сработает. Если напряжение на измерительной диагонали моста будет отрицательным, то независимо от его величины напряжение на выходах всех компараторов будет неизменным и в результате на зажимах вторичных обмоток трансформаторов 22 и 42 напряжение будет равно нулю — исполнительное реле не сработает и соответственно не сработает контактор 53 пускателя, Аналогично первому генератору работает и второй генератор с той лишь разницей, что первый генератор работает B II полупериод питающего напряжения, а второй генератор — в 1 полупериод питающего напряжения, когда на него подается напряжение питания, Для того, чтобы контакт пускателя включился, должны включиться первое и второе выходные реле. Как видно из фиг.2, положительное напряжение на измерительной диагонали моста в оба полупериода питающего напряжения бывает только при нажатой кнопке "Пуск" и сопротивлении заземления, меньшем уставки. Во всех остальных случаях положительное напряжение на измерительной диагонали моста бывает только в один из полупериодов питающего напряжения, либо в течение двух полупериодов питающего напряжения, но при этом Оизм < Uon1 Соответственно и включится оба выходных реле и контактов могут лишь при нажатой кнопке "Пуск" и сопротивлении заземления, меньшем уставки. При нажатой же кнопке "Стоп", обрыве или коротком замыкании линии связи одно выходное реле отключается и контактор (см,фиг.2). Срыв генерации при практических любых повреждениях таймера уменьшает вероятность ложных срабатываний пускателя и увеличивает надежность контроля сопротивления заземления. В связи с тем, что сравнение напряжений UN3M и Uon1 производится компаратором, а сигналы U a< и Ооп+ пропорциональны напряжению сети, заявляемое устройство при сохранении всех достоинств прототипа повышает точность и стабильность измерения сопротивления заземления. Таким образом положительный эффект предложенного устройства заключается в повышении точности и стабильности измерения сопротивления заземления, что обеспечивает безопасность эксплуатации 1829083 35. 45 55 электрооборудования. Применение в качестве генераторов высоконадежных интегральных таймеров КР1006ВИ1 (зарубежные аналоги — таймер серии 555 и сдвоенный таймер серии 556) позволяют реализовать представленную на фиг.1 схему устройства в малых габаритах и с высокой надежностью эксплуатации, Формула изобретения Устройство для дистанционного управления пускателем с контролем сопротивления заземления, содержащее разделительный трансформатор, входная обмотка которого имеет клеммы для подключения к сети, к первой выходной обмотке подключен мост на резисторах, одно из плечей которого составлено из кнопочного поста управления с концевым диодом и клемм для подключения к линии связи с заземляющей жилой кабеля, к измерительной диагонали моста подключен первый генератор, на выходе устройства включены два исполнительных элемента, каждый из которых содержит последовательно соединенные трансформатор, выпрямитель и выходное реле, катушка которого зашунтирована конденсатором, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности контроля сопротивления заземления, в него введен под5 ключенный к измерительной диагонали моста второй генератор, четыре диода и две времязадающие цепочки, при этом каждый из генераторов выполнен в виде интегрального таймера, работающего в режиме авто10 генератора, а выводы питания таймеров через первый — четвертый полупроводниковые диоды в противофазе подключены к второй выходной обмотке разделительного трансформатора, причем отрицательный 15 вывод источника питания, составленный из объединенных анодов первого и третьего диодов, соединен с первой точкой измерительной диагонали моста, прилегающей к плечам моста, составленным из резисторов 20 связи, между второй точкой измерительной диагонали моста и отрицательным выводом источника питания таймеров включены первая и вторая времязадающие цепочки соответственно первого и второго таймеров, 25 исполнительные элементы включены на выходах таймеров. 1829083 близи, 1 С Г г Д / //ц, О., / LIs/ ) Составитель Л, Васькова Редактор Г. Мельникова Техред M. Моргентал Корректор И, Шмакова Заказ 2478 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
