Способ контроля радиальной схемы распределения электроэнергии с основной и дублирующей электроцепями, подключенными к каждому распределительному устройству

 

Изобретение относится к автоматике. Способ может быть применен для обнаружения отказов в схемах распределения электроэнергии, используемых на летательных аппаратах, где с целью получения высокой надежности применяется дублирование силовых электрических цепей. Способ основан на измерении контролируемого параметра и сравнении его с опорной величиной. В способе производят подачу тока на основные и дублирующие цепи, осуществляют преобразование токов, протекающих по основным и дублирующим цепям каждого распределительного устройства, в магнитные потоки. Затем производят попарно вычитание магнитных потоков от основных и дублирующих цепей, сравнивают полученную величину с опорной и по ее превышению судят о неисправности. 2 ил.

Изобретение относится к автоматике. Способ может быть применен для обнаружения отказов в схемах распределения электроэнергии, используемых на летательных аппаратах, где с целью получения высокой надежности применяется дублирование электрических цепей.

В настоящее время известен ряд способов контроля схем распределения электроэнергии [1] В способе производится периодическая проверка целостности проводов и надежности их крепления к распределительным устройствам. Выявление таким способом повреждений электропроводки и мест ее соединения с распределительными устройствами позволяет своевременно устранить дефект и тем самым предупредить отказ в схеме распределения электроэнергии.

Однако такой способ не обеспечивает оперативности контроля состояния схемы распределения электроэнергии и, соответственно, быстрого проведения работ по предупреждению отказов устройств и систем, выполненных на основе схем распределения электроэнергии. Способ может быть применен только при проведении регламентных работ, его применение при предполетной подготовке очень затруднительно ввиду большого времени процесса контроля.

Более перспективным является способ контроля схемы распределения электроэнергии с электроцепями, подключенными к каждому распределительному устройству, основанный на измерении контролируемого параметра и сравнении его с опорной величиной [2] Способ описан для схемы распределения электроэнергии на примере радиальной системы распределения элекроэнергии, где таким контролируемым параметром является напряжение на каждом отдельном распределительном устройстве, которое измеряется вольтметром и сравнивается с опорной величиной (24 В для систем постоянного тока). Оперативность получения информации о наличии напряжения (в заданных пределах) на распределительных устройствах позволяет в данном случае осуществить быстрое диагностирование состояния всей схемы распределения электроэнергии летательного аппарата. Отсутствие требуемого напряжения на распределительных устройствах свидетельствует о наличии отказа в схеме распределения электроэнергии.

Способ отличается оперативностью, однако его недостатком является то, что способ не позволяет предупреждать отказы в схемах распределения электроэнергии, содержащих основные и дублирующие цепи, поскольку отказ типа "обрыв" в одной из цепей (основной или дублирующей) не приводит к полному отказу данного участка схемы распределения электроэнергии. Измеренное на распределительном устройстве напряжение будет в пределах допуска за счет подвода питания по дублирующей электроцепи. Таким образом, способ может быть применен для контроля радиальной схемы распределения электроэнергии в основной и дублирующей электроцепях, подключенных к каждому распределительному устройству, но позволит выявить только полные отказы в схеме, когда отказывают обе электроцепи (основная и дублирующая), подходящие к одному распределительному устройству.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей за счет контроля целостности основных и резервных электроцепей.

Указанный результат достигается тем, что в способе контроля радиальной схемы распределения электроэнергии с основной и дублирующей электроцепями, подключенными к каждому распределительному устройству, основанном на измерении контролируемого параметра и сравнении его с опорной величиной, в отличие от прототипа производят подачу тока на основные и дублирующие цепи, осуществляют преобразование токов, протекающих по основным и дублирующим цепям каждого распределительного устройства в магнитные потоки, производят попарно вычитание магнитных потоков от основных дублирующих цепей, сравнивают полученную величину с опорной и по ее превышению судят о неисправности.

Существующие способы контроля позволяют выявить только одновременные отказы в основных и дублирующих цепях в схеме распределения электроэнергии, т. е. не позволяют определять случаи, когда в схеме нарушается резервирование и новый последующий отказ приводит к отказу всей схемы распределения. Расширение функциональных возможностей в предлагаемом способе достигается за счет того, что в способе производится преобразование токов, протекающих по основным и дублирующим цепям каждого распределительного устройства, в магнитные потоки. Дальнейшее попарное вычитание магнитных потоков от основных и дублирующих цепей каждого распределительного устройства позволяет выявить ситуацию, когда возникает отказ в одной (основной или дублирующей) цепи схемы. В этом случае (при отказе одной из цепей) получаемая разность будет существенно превышать опорную величину.

Применение способа проиллюстрировано на фиг. 1, где изображены: 1- Центральное распределительное устройство; 2, 3, 4 распределительные устройства; 5, 6, 7 трансформаторы (соответственно, 5.1, 5.2, 5.3, 6.1, 6.2, 6.3, 7.1, 7.2, 7.3 обмотки трансформаторов); 8 13 предохранители; 14 - 16 диоды; 17 конденсатор; 18 резистор; 19 компаратор; 20 источник опорного напряжения; 21 индикатор; 22 генератор переменного напряжения; 23, 24, 25 электрические нагрузки; 26, 27, 28 коммутаторы электрических нагрузок.

Указанные элементы связаны между собой следующим образом. Шина центрального распределительного устройства 1 через обмотки трансформаторов 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, 7.1, 7.2, и соответствующие предохранители 8 13 соединена с распределительными устройствами 2, 3, 4. Обмотки 5.3, 6.3, 7.3, соответствующих трансформаторов через выпрямительные диоды 14 16 подключены к фильтру низких частот, выполненному на конденсаторе 17 и резисторе 18, и далее к одному входу компаратора 19. Ко второму входу компаратора 19 подключен источник опорного напряжения 20. Выход компаратора нагружен на индикатор 21. Переменное напряжение на шину центрального распределительного устройства 1 подается от генератора переменного напряжения 22. Электрические нагрузки 23, 24, 25 подключаются к распределительным устройствам 2, 3, 4 через коммутаторы 26, 27, 28 электрических нагрузок.

Собственно сама схема распределения электроэнергии состоит из шины центрального распределительного устройства 1 и подключенных к ней через основные и дублирующие цепи распределительных устройств 2, 3, 4.

Контроль радиальной схемы распределения электроэнергии производится следующим образом. На шину центрального распределительного устройства 1 подается бортовое переменное напряжение от генератора переменного напряжения 22. Производят подачу тока на основные и дублирующие цепи, соединяющие шину центрального распределительного устройства 1 с распределительными устройствами 2, 3, 4, для чего включают посредством коммутаторов электрических нагрузок 26, 27, 28 различные нагрузки 23, 24, 25, питающиеся от распределительных устройств 2, 3, 4. В этом случае по основным и дублирующим цепям протекают переменные токи. Трансформаторы 5, 6, 7 осуществляют преобразование токов, протекающих по основным и дублирующим цепям каждого распределительного устройства в магнитные потоки. При этом обмотки каждого из трансформаторов 5.1 и 5.2, включены таким образом, что формируемые ими магнитные потоки имеют взаимно противоположное направление, за счет чего осуществляется попарное вычитание магнитных потоков от основных и дублирующих цепей. Допустим, например, что основные и дублирующие цепи, соединяющие шину центрального распределительного устройства 1 с распределительным устройством 2 исправны. При наличии напряжения на шине центрального распределительного устройства 1 от генератора переменного напряжения 22 протекание тока через основные и дублирующие цепи к распределительному устройству 2 определяется положением контактов коммутатора электрических нагрузок 26. При замыкании какого-либо контакта подается напряжение на соответствующую электрическую нагрузку 23, что обеспечивает прохождение электрического тока на основной и дублирующей цепи от центрального распределительного устройства 1 к распределительному устройству 2. Поскольку параметры основной и дублирующей цепей (активные и реактивные сопротивления) практически одинаковы, то обмотки 5.1 и 5.2 формируют практически одинаковые магнитные потоки в трансформаторе 5. Поскольку обмотки имеют встречное включение, то производится вычитание магнитных потоков и суммарный магнитный поток, пронизывающий обмотку 5.3 будет равен, практически, нулю. Напряжение, снимаемое с обмотки 5.3, эквивалентное этому магнитному потоку, выпрямляется диодом 14, сглаживается фильтром, выполненном на конденсаторе 17 и резисторе 18, и подается на один вход компаратора 19. На другой вход компаратора 19 подается напряжение от источника опорного напряжения 20. При равенстве магнитных потоков, создаваемых обмотками 5.1 и 5.2, опорное напряжение превышает измеряемое и на выходе компаратора 19 присутствует низкое напряжение, индикатор 21 не горит, что соответствует нормальному (исправному) состоянию схемы распределения электроэнергии. Аналогично производятся проверки остальных частей схемы распределения электроэнергии, которые подводят питание к распределительным устройствам 3 и 4.

Теперь предположим, что в дублирующей цепи, подходящей к распределительному устройству 2, перегорел предохранитель 9. В этом случае при пропускании тока через цепи, подходящие к распределительному устройству 2, электрический ток может проходить только по основной электрической цепи. По обмотке 5.1 будет проходить весь ток нагрузки (а не его половина, как при исправной дублирующей цепи), в обмотке 5.2 ток будет отсутствовать. Результирующий магнитный поток, пронизывающий обмотку 5.3, очень резко возрастет, и на выходе обмотки 5.3 появится напряжение. Компаратор 19, который сравнивает полученную величину с опорной, выявит превышение измеренной величины над опорной. На его выходе появится напряжение, которое вызовет загорание индикатора 21, по которому судят о возникновении неисправности.

Таким образом, предложенный способ контроля позволяет выявить отказы в структуре схемы распределения электрической энергии, которые еще не приводят к отказу всей системы. Это позволяет своевременно принять меры по восстановлению резервирования схемы распределения электроэнергии до возникновения ее полного отказа. Способ позволяет работать со схемой с любым количеством распределительных устройств (на фиг. 1 их показано только 3) и достаточно прост в реализации.

На фиг. 2 приведен фрагмент из фиг. 1, включающий в себя участок от шины центрального распределительного устройства 1 до распределительного устройства 2; на фиг. 2 проиллюстрировано, что какой-либо доработки самой схемы распределения электроэнергии не требуется. Основные и дублирующие цепи проходят транзитом через окно магнитопровода трансформатора 5.

Возможны также многочисленные варианты исполнения схемы, реализующей контроль схемы распределения электроэнергии. Например, возможно вместо трех трансформаторов (5, 6, 7 на фиг. 1) использовать всего один. При этом основные цепи, идущие к распределительным устройствам, необходимо пропустить через одно окно трансформатора, а дублирующие через другое. В этом случае потребуется всего одна суммирующая обмотка. Возможно также использование многооконных трансформаторов и трансформаторов со скрещивающимися магнитными потоками (о таких преобразователях электрического тока в магнитные потоки и обратно см. например, Г.П.Задерей, П.Н.Заика. Многофункциональные трансформаторы в средствах вторичного электропитания. М. Радио и связь, 1989).

Особенностью данного способа контроля по сравнению с существующими является то, что контроль радиальной схемы распределения электроэнергии может производиться не только при профилактических осмотрах, регламентных работах и т.п. но и в процессе эксплуатации изделия, на котором установлена эта схема. Следствием этого является то, что лицо, эксплуатирующее изделие, своевременно получает информацию о том, что в схеме распределения электроэнергии произошел отказ, который еще не приводит к отказу всей схемы. На основе этой информации по контролю схемы распределения электроэнергии принимается решение о дальнейшей эксплуатации изделия и мерах по своевременному устранению возникшего в схеме распределения электроэнергии отказа.

Формула изобретения

Способ контроля радиальной схемы распределения электроэнергии с основной и дублирующей электроцепями, подключенными к каждому распределительному устройству, основанный на измерении контролируемого параметра и сравнении его с опорной величиной, отличающийся тем, что в схеме производят подачу тока на основные и дублирующие цепи, осуществляют преобразование токов, протекающих по основным и дублирующим цепям каждого распределительного устройства, в магнитные потоки, производят попарно вычитание магнитных потоков от основных и дублирующих цепей, сравнивают полученную величину с опорной и по ее превышению судят о неисправности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2