Способ испытаний на исправность электротехнических элементов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к электроиспытательной технике и могут быть использованы для испытаний на исправность электрических мостиков электропирозапалов изделий ракетно-космической техники (РКТ), относящихся к особо опасным цепям, а также целостности электротехнических элементов и цепей термопар, реле давлений, замкнутых электрических контуров и жил кабелей. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет проведения статического и динамического контроля на исправность электротехнического элемента, а также повышение надежности за счет многократной подачи штатных управляющих сигналов на электротехнический элемент. Сущность: предлагаемый способ включает подачу напряжения питания, формирование импульса тока и подачу его на электротехнический элемент. При этом после подачи напряжения питания формируют постоянный ток, величина которого меньше минимального гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов, и пропускают указанный ток через электротехнические элементы, фиксируют протекание тока через электротехнические элементы и при наличии протекания тока через электротехнические элементы судят об их исправности, затем формируют последовательность импульсов тока, амплитуда которых больше гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов, и подают их на электротехнические элементы до момента срабатывания электротехнических элементов. Устройство испытаний на исправность электротехнических элементов содержит коммутатор, первый и второй резисторы. В него дополнительно введены первый и второй светодиоды. Коммутатор выполнен в виде мультивибратора. Первый выход мультивибратора подключен к первому выводу первого электротехнического элемента и через последовательно включенные первый резистор и первый светодиод - к минусу источника питания, а второй выход мультивибратора подключен к первому выводу второго электротехнического элемента и через последовательно включенные второй резистор и второй светодиод - к минусу источника питания, а к плюсу источника питания подключены вторые выводы первого и второго электротехнических элементов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электроиспытательной технике и может быть использовано для испытаний на исправность электрических мостиков электропирозапалов изделий ракетно-космической техники (РКТ), относящихся к особо опасным цепям, а также целостности электротехнических элементов и цепей термопар, реле давлений, замкнутых электрических контуров и жил кабелей. Кроме этого предлагаемое изобретение может найти широкое применение в авиационной технике и в автотранспорте для контроля «габаритных огней» и в других областях народного хозяйства, где необходимо проведение контроля сигнальных ламп.

Известен способ, выбранный в качестве аналога, способ испытаний изоляции электровзрывных цепей, описанный в патенте №2022289, МПК G 01 R 31/02, 27/18, который характеризуется тем, что на закороченные выводы электровзрывной цепи подают испытательное напряжение и измеряют контролируемый параметр, которым может быть либо ток через электровзрывную цепь, либо сдвиг фаз между током и напряжением в электровзрывной цепи. Затем полученный результат сравнивают с эталонным значением и по результатам сравнения судят о состоянии изоляции. Причем частота испытательного напряжения выбирается в 10 раз выше частоты блуждающего тока земли.

Недостатком указанного способа является то, что в нем необходимо проведение прямых измерений, а также проведение косвенных измерений, которые, как правило, не обладают достаточной точностью и требуют обеспечение метрологической аттестации.

Известно выбранное в качестве аналога устройство контроля электрических цепей, описанное в а.с. №390475, МПК G 01 R 27/18, характеризуется тем, что измерение сопротивления замкнутого контура электрической цепи осуществляется бесконтактно. Измерительные клещи выполнены в виде двух разъемных магнитопроводов: возбуждающего и измерительного с одним ярмом, а измеряемый контур включен в качестве вторичной обмотки обоих магнитопроводов, и измерение сопротивления контура осуществляет гальванический прибор.

К недостаткам указанного аналога следует отнести: наличие ручных операций; отсутствие возможности измерения сопротивления на длинной линии; наличие измерительных приборов; сложность исполнения магнитопровода.

При рассмотрении в качестве испытуемого электротехнического элемента мостика электропирозапалов (пиросредств) изделий РКТ для контроля его сопротивления и целостности применяются специальные слаботочные источники тока, которые не исключают отказов и не обеспечивают в полной мере безопасность проводимых операций. Кроме этого в указанных аналогах испытания проводят, используя технологические цепи, а при штатных операциях используются другие цепи. При испытаниях электропирозапалов, для обеспечения пожаровзрывобезопасности, требуется принятие ряда мер как организационных, так и технических. Кроме этого должна в максимальной степени решаться задача проведения испытаний, при которых формирование испытательных сигналов и их последующая коммутация на электропирозапалы, а также штатный подрыв электропирозапалов должны проводится по одним и тем же цепям.

В качестве прототипа предлагается способ испытаний электротехнических элементов на исправность по патенту РФ №2195001, МПК 5 G 01 R 31/02, 27/18. Указанный способ испытаний электротехнических элементов на исправность включает подачу напряжения питания, формирование импульса тока и подачу его на электротехнический элемент. Кроме того, наведение тестовой ЭДС на любом участке электрического контура, образованного короткозамыкателем, линией связи и электротехническим элементом, измерение истинного значения тока, протекающего на участке наведения тестовой ЭДС, вычитая на участке наведения тестовой ЭДС из общего тока ток наводимой помехи, а сравнение эталонного значения производят с истинным значением тока, характеризующего истинное состояние и сопротивление электротехнического элемента.

Недостатком указанного способа является то, что если электротехнический элемент отнесен от источника наводимой тестовой ЭДС с помощью кабельной линии связи на расстояние свыше 50-100 метров, то в этом случае большую неприятность для работы прототипа будут представлять схемы с коммутируемой индуктивностью: автогенераторы, реле, электроклапаны, электронасосы, являющиеся источниками электрических и магнитных помех. При этом величина наведенной помехи соизмерима с величиной тестовой ЭДС.

Недостатком способа, приведенного в прототипе, является также то, что в нем, также как и в приведенных выше аналогичных устройствах, необходимо проводить операции как прямых, так и косвенных измерений. Известно, что любые измерения требуют наличие аттестованных измерительных приборов, а косвенные измерения, как правило, не обеспечивают необходимой точности и достоверности. К недостаткам можно также отнести то, что испытания на исправность проводятся одномоментно, на коротком промежутке времени, а постоянный контроль практически отсутствует.

Кроме того, при использовании длинных линий, которые в изделиях РКТ могут достигать длинны 100 и более метров, при этом особенно велика вероятность возникновения ложных помех, что в значительной мере может затруднить проведение измерений или внести значительную погрешность в результаты измерений.

Выбранное в качестве прототипа устройство испытаний на исправность электротехнических элементов содержит первый и второй электротехнические элементы, коммутатор, первый и второй резисторы. Устройство-прототип содержит также магнитопровод, на котором размещены первичная и вторичная обмотки, автогенератор, при этом вывод обратной связи автогенератора соединен с началом первой обмотки магнитопровода, конец которой соединен с выводом тока возбуждения автогенератора и с концом второй обмотки магнитопровода, начало которой заземлено, другой вывод третьей обмотки соединен через первый проводник линии связи с одним выводом электротехнического элемента, другой вывод которого через второй проводник линии связи подключен к другому выводу короткозамыкателя, а вывод источника питания, вывод тока подмагничивания автогенератора подключены к формирователю эталонного тока, причем сигнальный вывод автогенератора через фильтр нижних частот подключен к входу триггера Шмитта, вывод которого является выходом устройства.

К недостаткам устройства прототипа, кроме указанных для способа, можно отнести то, что испытания и штатная работа устройства проводятся по разным цепям, что приводит к снижению надежности.

Техническим результатом предлагаемого способа испытаний на исправность электротехнического элемента и устройства для его осуществления является расширение функциональных возможностей за счет проведения статического и динамического контроля на исправность электротехнического элемента, а также повышение надежности за счет многократной подачи штатных управляющих сигналов на электротехнический элемент.

Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе испытаний электротехнических элементов на исправность, включающий подачу напряжения питания, формирование импульса тока и подачу его на электротехнический элемент, в отличие от прототипа, в нем после подачи напряжения питания формируют постоянный ток, величина которого меньше минимального гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов, и пропускают указанный ток через электротехнические элементы, фиксируют протекание тока через электротехнические элементы и при наличии протекания тока через электротехнические элементы судят об их исправности, после чего формируют последовательность импульсов тока, амплитуда которых больше гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов, и подают их на электротехнические элементы до момента срабатывания электротехнических элементов.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство испытаний на исправность электротехнических элементов, содержащее коммутатор, первый и второй резисторы, в отличие от прототипа в него введены первый и второй светодиоды, а коммутатор выполнен в виде мультивибратора, при этом первый выход мультивибратора подключен к первому выводу первого электротехнического элемента и через последовательно включенные первый резистор и первый светодиод - к минусу источника питания, а второй выход мультивибратора подключен к первому выводу второго электротехнического элемента и через последовательно включенные второй резистор и второй светодиод - к минусу источника питания, при этом к плюсу источника питания подключены вторые выводы первого и второго электротехнических элементов.

В изделиях ракетно-космической техники (РКТ) в качестве электротехнических элементов используются электропирозапалы, основными параметрами которых являются время срабатывания пиропатрона, равное 2-5 мс, и величина тока срабатывания, равная 2-3 А.

В предлагаемом способе испытаний сразу после подачи напряжения питания через электропирозапалы протекает постоянный ток, величина которого значительно меньше гарантированного тока срабатывания и выбирается равной 10-20 мА, что, безусловно, не может привести к срабатыванию электропирозапалов, но вполне достаточна для фиксации протекания этого тока через электропирозапалы. После чего формируют последовательность импульсов тока, амплитуда которых больше гарантированного значения тока срабатывания электропирозапалов и выбирается равной 3-5 А. Указанные импульсы тока подаются на электропирозапалы до момента их срабатывания.

Таким образом, целостность цепей электропирозапалов проверяется в статическом состоянии достаточно длительное время, после чего подаются штатные управляющие импульсы, которые и подрывают электропирозапалы. При этом подача этих импульсов осуществляется многократно до момента подрыва электропирозапалов.

Техническим результатом предлагаемого способа и устройства является расширение функциональных возможностей за счет введения статического контроля, при котором после подачи напряжения питания можно контролировать целостность электротехнических цепей с помощью обтекания указанных цепей безопасным током. Кроме этого обеспечивается повышение надежности устройства за счет многократной подачи импульсов тока на электропирозапалы, вплоть до момента подрыва нитей электропирозапалов, после чего подача импульсов тока автоматически прекращается.

Электрическая схема предлагаемого устройства приведена на чертеже, на котором показаны: первый и второй электротехнические элементы (электропирозапалы) 1, 2 соответственно, коммутатор 3, выполненный в виде мультивибратора, первый и второй резисторы 4, 5, последовательно с которыми в прямом направлении включены соответственно первый и второй светодиоды 6 и 7, при этом первый выход мультивибратора подключен к первому выводу первого электротехнического элемента и через первый резистор 4 - к аноду первого светодиода 6, катод которого подключен к минусу источника питания, а второй выход мультивибратора подключен к первому выводу второго электротехнического элемента 2 и через второй резистор 5 - к аноду второго светодиода 7, катод которого подключен к минусу источника питания, плюс источника питания 8 подключен ко вторым выводам первого и второго электротехнических элементов.

Электрическая схема предлагаемого устройства работает следующим образом. В исходном состоянии через электропирозапал 1, первый резистор 4 и первый светодиод 6, а также через второй электропирозапал 2, второй резистор 5 и второй светодиод 7 протекает постоянный ток, величина которого с помощью первого резистора 4 и второго резистора 5 выбирается равной 10-20 мА, что вполне достаточно для засветки светодиодов 6 и 7, однако этот ток является безопасным для электропирозапалов, так как для их подрыва необходим ток, величина которого превышает 2 А.

Таким образом, после подачи напряжения питания формируется постоянный ток, величина которого с помощью резисторов 4 и 5 устанавливается меньше минимального гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов, и пропускают этот ток через электротехнические элементы 1, 2, через светодиоды 6, 7 и резисторы 4, 5.

Затем фиксируют протекание тока через электротехнические элементы 1, 2 с помощью контроля за состоянием светодиодов 6 и 7, которые в этот момент загораются, что позволяет судить о целостности нитей электропирозапалов 1 и 2. Кроме того, в случае несанкционированного превышения тока в цепи электропирозапалов светодиоды 6 и 7 выполняют функцию предохранителей, поскольку они являются слаботочными приборами и успевают просто перегореть.

После подачи сигнала на вход мультивибратора 3 (являющийся входом устройства) последний начинает работать в режиме генератора и поочередно подает импульсы тока величиной 3-5 А на нити электропирозапалов 1 и 2 до тех пор, пока не подорвется одна из нитей. Вторая нить автоматически подрывается за счет подрыва порохового заряда. То есть с помощью мультивибратора 3 формируют последовательность импульсов тока, амплитуда которых больше гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов 1, 2, и подают их на электротехнические элементы до момента их срабатывания. В случае использования в качестве электротехнических элементов электрических лампочек последние будут поочередно мигать, а асинхронно с ними будут мигать и светодиоды 6 и 7, что свидетельствует об исправности всего устройства и надежного зажигания сигнальных ламп (для автотранспорта, радиорелейных станций, передающих антенн и других высотных сооружений).

Предлагаемая схема может также использоваться при испытаниях одного электротехнического элемента, состоящего из одной нити. В этом случае вместо второй нити используется эквивалентный резистор.

В настоящее время предлагаемый способ испытаний электротехнических элементов на исправность и устройство испытаний электротехнических элементов на исправность прошли макетирование и лабораторную отработку с положительными результатами, которые подтвердили широкие функциональные возможности и высокую надежность предлагаемого изобретения.

1. Способ испытаний электротехнических элементов на исправность, включающий подачу напряжения питания, формирование импульса тока и подачу его на электротехнический элемент, отличающийся тем, что в нем после подачи напряжения питания формируют постоянный ток, величина которого меньше минимального гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов, и пропускают указанный ток через электротехнические элементы, фиксируют протекание тока через электротехнические элементы и при наличии протекания тока через электротехнические элементы судят об их исправности, после чего формируют последовательность импульсов тока, амплитуда которых больше гарантированного значения тока срабатывания электротехнических элементов, и подают их на электротехнические элементы до момента срабатывания электротехнических элементов.

2. Устройство испытаний на исправность электротехнических элементов, содержащее коммутатор, первый и второй резисторы, а также источник питания, отличающееся тем, что в него введены первый и второй светодиоды, а коммутатор выполнен в виде мультивибратора, при этом первый выход мультивибратора подключен к первому выводу первого электротехнического элемента и через последовательно включенные первый резистор и первый светодиод - к минусу источника питания, а второй выход мультивибратора подключен к первому выводу второго электротехнического элемента и через последовательно включенные второй резистор и второй светодиод - к минусу источника питания, при этом к плюсу источника питания подключены вторые выводы первого и второго электротехнических элементов.