Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів

Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, що містить датчик стр уму, входи першого, другого і третього компараторів з'єднані між собою, вихід датчика початку комутації підключений до першого входу другого елемента І, перший вхід першого лічильника імпульсів з'єднаний з виходом першого елемента І, перший вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а другий вхід і вхід формувача сигналу з'єднані з виходом другого елемента І, вихід блока установки нуля підключений до першого входу елемента АБО, др угий вхід якого з'єднаний з виходом формувача сигналу, а вихід підключений до другого входу першого лічильника імпульсів, виходи першого, другого і третього компараторів з'єднані відповідно з першими входами першого, другого і третього оптронів, другі входи яких підключені до виходу джерела опорної напруги, а виходи з'єднані відповідно з першим, другим і третім входами функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина першого лічильника імпульсів підключена до другої вхідної ци фрової шини цифрового компаратора, вихід якого з'єднаний з другим входом другого елемента І, U 2 (19) 1 3 28952 оптронів, другі входи яких підключені до виходу джерела опорної напруги, виходи першого, другого і третього оптронів з'єднані відповідно з першим, другим і третім входами функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини першого цифрового компаратора, перший і другий виходи якого з'єднані відповідно з другими входами першого і другого елементів І, ви хід генератора імпульсів підключений до перших входів першого і другого елементів І, виходи яких з'єднані відповідно з першим і другим входами третього лічильника імпульсів, вихідна цифрова шина якого підключена до другої вхідної цифрової шини першого цифрового компаратора та до першої вхідної цифрової шини другого цифрового компаратора, друга вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною цифровою шиною першого лічильника імпульсів, а вихід підключений до другого входу четвертого елемента І, вихід датчика початку комутації з'єднаний зі входом елемента НІ, вихід якого підключений до третіх входів першого і другого елементів І, ви хід третього елемента І з'єднаний зі входом другого лічильника імпульсів. Головним недоліком даного пристрою є невисока точність вимірювання аварійних стр умів за рахунок того, що датчик струму, в якості якого використовується трансформатор струму, має нелінійну характеристику із-за насичення магнітопровода при вимірюванні струмів короткого замикання. За прототип обрано пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів [Патент України №14656, М. кл. G07С3/10, бюл. №5, 2006], що містить датчик струму, вихід якого з'єднаний зі входами першого, другого і третього компараторів, вихід датчика початку комутації підключений до першого входу другого елемента І, перший вхід першого лічильника імпульсів з'єднаний з виходом першого елемента І, перший вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а другий вхід і вхід формувача сигналу з'єднані з виходом другого елемента І, вихід блока установки нуля підключений до першого входу елемента АБО, др угий вхід якого з'єднаний з виходом формувача сигналу, а вихід підключений до другого входу першого лічильника імпульсів, виходи першого, другого і третього компараторів з'єднані відповідно з першими входами першого, другого і третього оптронів, другі входи яких підключені до виходу джерела опорної напруги, а виходи з'єднані відповідно з першим, другим і третім входами функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина першого лічильника імпульсів підключена до другої вхідної ци фрової шини цифрового компаратора, вихід якого з'єднаний з другим входом другого елемента І, вихід датчика початку комутації підключений до входу елемента НІ, вихід першого елемента І з'єднаний зі входом другого лічильника імпульсів, вихідна цифрова шина функціонального перетворювача підключена до вхідної цифрової шини регістра, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною 4 цифрового компаратора, вихід елемента НІ підключений до входу регістра. Головним недоліком даного пристрою є низька точність роботи через те, що трансформатор струму, який використовується як датчик струму, має нелінійну характеристику із-за насичення магнітопровода при вимірюванні струмів короткого замикання. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для контролю ресурсу комутаційних апаратів, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними з'являється можливість знаходити лінійну залежність між вхідним і вихідним сигналами датчика струму при вимірюванні струмів короткого замикання в електричній мережі, що дозволяє підвищити точність роботи пристрою. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів, що містить датчик стр уму, входи першого, другого і третього компараторів з'єднані між собою, вихід датчика початку комутації підключений до першого входу другого елемента І, перший вхід першого лічильника імпульсів з'єднаний з виходом першого елемента І, перший вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а другий вхід і вхід формувача сигналу з'єднані з виходом другого елемента І, вихід блока установки нуля підключений до першого входу елемента АБО, др угий вхід якого з'єднаний з виходом формувача сигналу, а вихід підключений до другого входу першого лічильника імпульсів, виходи першого, другого і третього компараторів з'єднані відповідно з першими входами першого, другого і третього оптронів, другі входи яких підключені до виходу джерела опорної напруги, а виходи з'єднані відповідно з першим, другим і третім входами функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина першого лічильника імпульсів підключена до другої вхідної ци фрової шини цифрового компаратора, вихід якого з'єднаний з другим входом другого елемента І, вихід датчика початку комутації підключений до входу елемента НІ, вихід першого елемента І з'єднаний зі входом другого лічильника імпульсів, вихідна цифрова шина функціонального перетворювача підключена до вхідної цифрової шини регістра, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною цифрового компаратора, вихід елемента НІ підключений до входу регістра, введено четвертий, п'ятий і шостий компаратори, перший і другий елементи ВИКЛЮЧНЕ АБО, перший і другий масштабуючі підсилювачі, перший, другий і третій електронні ключі, причому вихід датчика струму з'єднаний зі входами четвертого, п'ятого і шостого компараторів, а також з аналоговим входом першого електронного ключа, вихід якого, а також виходи другого і третього електронних ключів підключені до входу першого компаратора, вихід датчика струм у з'єднаний зі входами першого і другого масштабуючи х підсилювачів, виходи яких підключені до аналогових входів другого і третього електронних ключів, виходи п'ятого і шостого компараторів з'єднані відповідно 5 28952 з другими входами першого і другого елементів ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи яких відповідно підключені до виходів четвертого і п'ятого компараторів, а виходи з'єднані з керуючими входами першого і другого електронних ключів відповідно, вихід шостого компаратора підключений до керуючого входу третього електронного ключа. Пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів пояснюється кресленням, на якому зображена його структурна схема. На схемі: 1 - датчик струму; 2, 3, 4 - четвертий, п'ятий і шостий компаратори; 5, 6 - перший і другий елементи ВИКЛЮЧНЕ АБО; 7, 8 -перший і другий масштабуючі підсилювачі; 9, 10, 11 перший, другий і третій електронні ключі; 12, 13, 14 - перший, другий і третій компаратори; 15, 16, 17 - перший, другий і третій оптрони; 18 - джерело опорної напруги; 19 функціональний перетворювач; 20 - регістр; 21 - елемент НІ; 22 генератор імпульсів; 23 - перший елемент І; 24 другий лічильник імпульсів; 25 - датчик початку комутації; 26 - другий елемент І; 27 - блок установки нуля; 28 - формувач сигналу; 29 елемент АБО; 30 - перший лічильник імпульсів; 31 - цифровий компаратор, причому входи першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів з'єднані між собою, вихід датчика початку комутації 25 підключений до першого входу др угого елемента І 26, перший вхід першого лічильника імпульсів 30 з'єднаний з виходом першого елемента І 23, перший вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів 22, а другий вхід і вхід формувача сигналу 28 з'єднані з виходом другого елемента І 26, вихід блока установки нуля 27 підключений до першого входу елемента АБО 29, другий вхід якого з'єднаний з виходом формувача сигналу 28, а вихід підключений до другого входу першого лічильника імпульсів 30, виходи першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів з'єднані відповідно з першими входами першого 15, другого 16 і третього 17 оптронів, другі входи яких підключені до виходу джерела опорної напруги 18, а виходи з'єднані відповідно з першим, другим і третім входами функціонального перетворювача 19, вихідна цифрова шина першого лічильника імпульсів 30 підключена до другої вхідної цифрової шини цифрового компаратора 31, вихід якого з'єднаний з другим входом другого елемента І 26, вихід датчика початку комутації 25 підключений до входу елемента НІ 21, вихід першого елемента І 23 з'єднаний зі входом другого лічильника імпульсів 24, вихідна цифрова шина функціонального перетворювача 19 підключена до вхідної ци фрової шини регістра 20, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною цифрового компаратора 31, вихід елемента НІ 21 підключений до входу регістра 20, вихід датчика стр уму 1 з'єднаний зі входами четвертого 2, п'ятого 3 і шостого 4 компараторів, а також з аналоговим входом першого електронного ключа 9, вихід якого, а також виходи другого 10 і третього 11 електронних ключів підключені до входу першого компаратора 12, вихід датчика струму 1 з'єднаний зі входами 6 першого 7 і другого 8 масштабуючи х підсилювачів, виходи яких підключені до аналогових входів другого 10 і третього 11 електронних ключів, виходи п'ятого 3 і шостого 4 компараторів з'єднані відповідно з другими входами першого 5 і другого 6 елементів ВИКЛЮЧНЕ АБО, перші входи яких відповідно підключені до виходів четвертого 2 і п'ятого 3 компараторів, а ви ходи з'єднані з керуючими входами першого 9 і другого 10 електронних ключів відповідно, вихід шостого компаратора 4 підключений до керуючого входу третього електронного ключа 11. Запропонований пристрій працює так. При подачі напруги живлення на схему блок установки нуля 27 коротким імпульсом через елемент АБО 29 встановлює у нульове положення лічильник імпульсів 30. Одночасно генератор імпульсів 22 починає виробляти послідовність імпульсів. Зазначимо, що в якості датчика струму 1 використовується трансформатор струму, вихідний сигнал якого має нелінійну залежність від його вхідного сигналу. Для лінеаризації цього сигналу використовуються блоки 2-11, в яких кусково-лінійна лінеаризація здійснюється по трьом ділянкам кривої намагнічування. Коли напруга з виходу да тчика струму 1 досягає значення, пропорційного номінальному робочому стр уму, спрацьовує четвертий компаратор 2, що відповідає першій ділянці, з виходу якого сигнал логічної одиниці поступає на перший вхід першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 5. При цьому на його виході формується сигнал логічної одиниці, який подається на керуючий вхід першого електронного ключа 9, тим самим відкриваючи його і дозволяючи проходження сигналу з виходу датчика струму 1 на входи першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів. Якщо напруга, що пропорційна струму, зростає далі, то спрацьовують четвертий 2 і п'ятий 3 компаратори, що відповідає другій ділянці характеристики датчика струму 1. При цьому на виході першого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 5 встановлюється сигнал логічного нуля, а на виході другого елемента ВИКЛЮЧНЕ АБО 6 - сигнал логічної одиниці, який відкриває другий електронний ключ 10. Значення напруги, пропорційної струму, яке поступає на вхід першого масштабуючого підсилювача 7, на цій ділянці множиться на коефіцієнт, що дозволяє отримати лінійну залежність між вхідним і вихідним сигналами датчика струму 1 на вибраній ділянці нелінійної характеристики перетворення. Далі нове значення сигналу через другий електронний ключ 10 поступає на входи першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів. Якщо напруга з виходу датчика струму 1 приймає ще більше значення, то перший 9 і другий 10 електронні ключі закриваються, а третій електронний ключ 11 відкривається. При цьому значення сигналу множиться на інший коефіцієнт, в результаті чого на третій ділянці кривої намагнічування вхідний і вихідний сигнали датчика струму 1 мають лінійну залежність. В подальшому під величиною напруги, що відповідає струму на ви ході датчика струму 1, 7 28952 будемо розуміти сигнал, який отримується на виході електронних ключів 9-11. Зазначимо, що використання оптронів дозволяє здійснити гальванічну розв'язку між вимірювальним колом та блоками обробки інформації. Якщо вимикач введений в роботу, то на виході датчика струму 1 з'являється напруга, пропорційна струму, що протікає в вимикачі, яка подається на входи першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів, які мають різні пороги спрацювання. Сигнали, які з'являються на виходах першого 12, другого 13 і третього 14 компараторів через перший 15, другий 16 і третій 17 оптрони відповідно поступають на входи функціонального перетворювача 19, на виході якого з'являється цифровий код, що відповідає величині струму, який протікає в вимикачі. Цифровий код з виходу функціонального перетворювача 19 поступає на вхідн у цифрову шину регістра 20. При цьому на вхід регістра 20 через елемент НІ 21 поступає сигнал логічного нуля з виходу датчика комутації 25, який дозволяє встановлення на його виході цифрового коду, який дорівнює цифровому коду на його вході. З виходу регістра 20 цифровий код поступає на першу вхідну цифрову шину цифрового компаратора 31, на другу вхідну цифрову шину якого поступає цифровий код з виходу першого лічильника імпульсів 30. В залежності від значення струму цифровий код на виході функціонального перетворювача 19 змінює своє значення. Таким чином, регістром 20 здійснюється передача та запам'ятовування цифрового коду, який відповідає величині струму, що протікає в вимикачі. У випадку, коли вимикач відключає коло, в якому він знаходиться, на виході датчика початку комутації 25 з'являється сигнал логічної одиниці, який через елемент НІ 21 поступає на вхід регістра 20, тим самим фіксуючи на його виході цифровий код, що відповідає значенню комутуємого стр уму. Також сигнал логічної одиниці через другий елемент І 26 (на другий вхід другого елемента І 26 поступає сигнал логічної одиниці з виходу цифрового компаратора 31) поступає на другий вхід першого елемента І 23 і відкриває його. При цьому з виходу генератора імпульсів 22 імпульси починають поступати на входи першого 30 і другого 24 лічильників імпульсів, зменшуючи залишковий ресурс вимикача. Кількість імпульсів, що поступає в др угий лічильник імпульсів 24, показує як витрачається робочий ресурс вимикача в залежності від значення комутованого струму. Імпульси з виходу генератора імпульсів 22 поступають до тих пір, поки цифрові коди на першій і другій вхідних цифрови х шинах цифрового компаратора 31 не зрівняються. В цей момент сигнал логічного нуля з виходу ци фрового компаратора 31 через другий елемент І 26 поступає на вхід першого елемента І 23 та закриває його, а також на вхід формувача сигналу 28, який коротким імпульсом через елемент АБО 29 обнуляє перший лічильник імпульсів 30 та готує пристрій до нового циклу роботи. 8 Кількість розрядів першого 30 та другого 24 лічильників імпульсів, а також кількість компараторів і оптронів, що фіксують значення комутованого струму, вибирається в залежності від діапазону вимірюваного струму і від необхідного ступеня точності визначення витраченого вимикачем ресурсу. Функціональний перетворювач 19 можна реалізувати на мікросхемі постійного запам'ятовуючого пристрою, в якій записані відповідні коди, кожен із яких відповідає певному коефіцієнту спрацювання робочого ресурсу вимикача в залежності від будь-якого можливого значення струму.