Пристрій для контролю ресурсу групи комутаційних апаратів

Корисна модель відноситься до області електротехніки і може бути використана для вимірювання комутаційного ресурсу повітряних високовольтних вимикачів. Відомий пристрій для контролю ресурсу комутаційних апаратів [А.С. СРСР №1656568, М. кл. G07С3/10, бюл. №22, 1991], що містить перший, другий і третій датчики струму, які з'єднані відповідно через перший, другий і третій компаратори з першими входами першого, другого і третього тригерів, ви ходи яких підключені відповідно до першого, другого і третього входів третього елемента АБО, а також відповідно до керуючих входів першого, другого і третього електронних ключів, виходи яких з'єднані між собою, а також із входами четвертого і п'ятого компараторів, а аналогові входи підключені відповідно до виходів першого, другого і третього датчиків струму, шифратор, перший вхід якого з'єднаний з виходом третього елемента АБО, а другий і третій входи підключені відповідно до виходів четвертого і п'ятого тригерів, перші входи яких з'єднані відповідно з виходами четвертого і п'ятого компараторів, а другі входи разом з другими входами першого, другого і третього тригерів і першого лічильника імпульсів підключені до виходу першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока установки нуля, другий вхід підключений до виходу формувача імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом елемента затримки сигналу, вхід якого і другий вхід другого елемента І підключені до виходу другого елемента АБО, датчик комутації, вихід якого з'єднаний зі входом диференціюючого елемента і з першим входом другого елемента І, вихід якого підключений до входу формувача імпульсів і до другого входу першого елемента І, з першим входом якого з'єднаний вихід генератора імпульсів, а вихід підключений до першого входу першого лічильника імпульсів і до перших входів сьомого, дев'ятого й одинадцятого елементів І, перший, другий і третій виходи шифратора з'єднані відповідно з першими входами третього, четвертого і п'ятого елементів І, виходи яких підключені до першого, другого і третього входів др угого елемента АБО, а другі входи з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами першого лічильника імпульсів через перший, другий і третій елементи НІ, вихід диференціюючого елемента підключений до перших входів шостого, восьмого і десятого елементів І, другі входи яких з'єднані з виходами відповідно четвертого, п'ятого і шостого елементів НІ, входи яких у свою чергу підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів, виходи шостого, восьмого і десятого елементів І з'єднані відповідно з першими входами четвертого, п'ятого і шостого елементів АБО, другі входи яких підключені до виходів сьомого, дев'ятого й одинадцятого елементів І, а ви ходи з'єднані зі входами другого, третього і четвертого лічильників імпульсів відповідно, другі входи сьомого, дев'ятого й одинадцятого елементів І підключені відповідно до виходів першого, другого і третього тригерів. Головним недоліком даного пристрою є те, що він не дозволяє враховувати вичерпання комутаційного ресурсу вимикача у випадку, коли останній відключає коло зі струмом, меншим за номінальний, оскільки залишковий ресурс вимикача витрачається нерівномірно в залежності від значення комутованого струм у. За найближчий аналог обрано пристрій для контролю ресурсу гр упи комутаційних апаратів [Патент №22225А (Україна), М. кл. G07С3/10, бюл. №3, 1998], що містить перший, другий і третій датчики струму, ви ходи яких з'єднані відповідно з входами першого, другого і третього компараторів і з аналоговими входами першого, другого і третього електронних ключів, керуючі входи яких підключені відповідно до першого, другого і третього входів першого елемента АБО, виходи першого, др угого і третього електронних ключів з'єднані між собою і підключені до входів четвертого і п'ятого компараторів, виходи яких у свою чергу з'єднані відповідно з першими входами другого і третього тригерів, другі входи яких, а також другий вхід першого тригера і другий вхід першого лічильника імпульсів підключені до виходу др угого елемента АБО, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока установки нуля, другий вхід підключений до виходу формувача імпульсів, а третій вхід з'єднаний з виходом елемента затримки сигналу, вхід якого і другий вхід першого елемента І підключені до виходу третього елемента АБО, перший, другий і третій входи якого з'єднані відповідно з виходами другого, третього і четвертого елементів І, ви ходи другого і третього тригерів підключені відповідно до другого і третього входів шифратора, перший, другий і третій виходи якого з'єднані з першими входами другого, третього і четвертого елементів І, другі входи яких підключені відповідно до другого, третього і четвертого виходів першого лічильника імпульсів через перший, другий і третій елементи НІ відповідно, вхід формувача імпульсів з'єднаний з другим входом п'ятого елемента І, перший вхід якого підключений до виходу генератора імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом першого лічильника імпульсів і з першими входами дев'ятого, десятого і одинадцятого елементів І, виходи першого, другого і третього компараторів з'єднані відповідно з першими входами дванадцятого, тринадцятого і чотирнадцятого елементів І, виходи яких відповідно підключені до керуючих входів першого, другого і третього електронних ключів, а др угі входи з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами дешифратора, перший і другий входи якого підключені відповідно до першого і другого виходів п'ятого лічильника імпульсів, перший вхід якого з'єднаний з виходом п'ятнадцятого елемента І, а другий вхід підключений до виходу другого елемента АБО, вихід першого елемента АБО з'єднаний з першим входом першого тригера, вихід якого підключений до першого входу шифратора і до входу четвертого елемента НІ, вихід якого з'єднаний з першим входом п'ятнадцятого елемента І та з першим входом шістнадцятого елемента І, ви хід якого підключений до третього входу дешифратора, а другий вхід та вхід ди ференціюючого елемента з'єднані з виходом шостого елемента АБО, перший, другий і третій входи якого підключені до виходів першого, другого і третього датчиків комутації через перший, другий і третій одновібратори відповідно, вихід генератора імпульсів з'єднаний з другим входом п'ятнадцятого елемента І, перший, другий і третій ви ходи деши фратора підключені відповідно до перших входів шостого, сьомого і восьмого елементів І, другі входи яких з'єднані відповідно з виходами першого, другого і третього одновібраторів, а виходи підключені до першого, другого і третього входів сьомого елемента АБО відповідно, вихід якого з'єднаний з першим входом першого елемента І, входи другого, третього і четвертого лічильників імпульсів підключені відповідно до виходів дев'ятого, десятого і одинадцятого елементів І, другі входи яких з'єднані відповідно з виходами третього, другого і першого одновібраторів, вихід ди ференціюючого елемента підключений до першого входу четвертого тригера, ви хід якого з'єднаний з першим входом четвертого елемента АБО, другий вхід якого підключений до виходу першого елемента І, а вихід з'єднаний зі входом формувача імпульсів, перший вихід першого лічильника імпульсів підключений до першого входу п'ятого елемента АБО, другий вхід якого з'єднаний з виходом другого елемента АБО, а вихід підключений до другого входу че твертого тригера. Недоліком даного пристрою є недостатня точність за рахунок того, що він не дозволяє враховувати вичерпання комутаційного ресурсу гр упи вимикачів, що витрачається нерівномірно при комутації різних струмів, у випадку, коли останні відключають кола зі струмом, меншим за номінальний. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для контролю ресурсу групи комутаційних апаратів, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними з'являється можливість враховувати вичерпання комутаційного ресурсу вимикачів у випадку, коли останні відключають кола зі струмом, меншим за номінальний, що дозволяє підвищити точність роботи пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для контролю ресурсу гр упи комутаційних апаратів, що містить шостий елемент І, елемент НІ, перший, другий і третій датчики струму, ви ходи яких з'єднані відповідно з входами першого, другого і третього компараторів і з аналоговими входами першого, другого і третього електронних ключів, виходи яких підключені до входів четвертого і п'ятого компараторів, другий вхід першого лічильника імпульсів з'єднаний з виходом першого елемента АБО, перший вхід якого підключений до виходу блока установки нуля, а другий вхід з'єднаний з виходом формувача імпульсів, вхід якого підключений до другого входу першого елемента І, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого генератора імпульсів, а вихід підключений до першого входу першого лічильника імпульсів і до перших входів третього, четвертого і п'ятого елементів І, ви ходи першого, другого і третього компараторів з'єднані відповідно з першими входами сьомого, восьмого і дев'ятого елементів І, виходи яких підключені відповідно до керуючих входів першого, другого і третього електронних ключів, виходи першого, другого і третього датчиків комутації з'єднані відповідно з входами першого, другого і третього одновібраторів, входи другого, третього і четвертого лічильників імпульсів підключені відповідно до виходів третього, четвертого і п'ятого елементів І, другі входи яких з'єднані відповідно з виходами першого, другого і третього одновібраторів, перший вхід друго го елемента І підключений до виходу другого елемента АБО, введено лічильник з дешифратором, функціональний перетворювач, регістр, цифровий компаратор, другий генератор імпульсів, причому ви хід другого елемента І з'єднаний з входом формувача імпульсів, другі входи сьомого, восьмого і дев'ятого елементів І підключені відповідно до першого, другого і третього виходів лічильника з дешифратором, а також з'єднані з першим, другим і третім входами регістра, четвертий, п'ятий і шостий входи якого підключені відповідно до першого, другого і третього входів другого елемента АБО, вихід якого через елемент НІ з'єднаний з другим входом шостого елемента І, перший вхід якого підключений до виходу другого генератора імпульсів, а вихід з'єднаний з першим входом лічильника з дешифратором, другий вхід якого підключений до виходу другого елемента АБО, ви ходи четвертого і п'ятого компараторів з'єднані відповідно з першим і другим входами функціонального перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до вхідної цифрової шини регістра, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною цифрового компаратора, друга вхідна цифрова шина якого підключена до вихідної цифрової шини першого лічильника імпульсів, а вихід з'єднаний з другим входом другого елемента І, виходи першого, другого і третього одновібраторів підключені відповідно до першого, другого і третього входів другого елемента АБО. Пристрій для контролю ресурсу гр упи комутаційних апаратів пояснюється кресленням, на якому зображена його структурна схема. На схемі: 1, 2, 3 - перший, другий і третій датчики струму; 4, 5, 6 - перший, другий і третій компаратори; 7, 8, 9 - сьомий, восьмий, дев'ятий елементи І; 10, 11, 12 - перший, другий і третій електронні ключі; 13 - другий генератор імпульсів; 14 - елемент НІ; 15 - шостий елемент І; 16 - лічильник з дешифратором; 17, 18 - четвертий і п'ятий компаратори; 19 - функціональний перетворювач; 20 - регістр; 21, 22, 23 - перший, другий і третій датчики комутації; 24, 25, 26 - перший, другий і третій одновібратори; 27 - другий елемент АБО; 28 - перший генератор імпульсів; 29, 30 - перший і другий елементи І; 31 - блок установки нуля; 32 - формувач імпульсів; 33 - перший елемент АБО; 34 - перший лічильник імпульсів; 35 - цифровий компаратор; 36, 37, 38 - третій, четвертий і п'ятий елементи І; 39, 40, 41 - другий, третій і четвертий лічильники імпульсів, причому виходи першого 1, другого 2 і третього 3 датчиків струму з'єднані відповідно з входами першого 4, другого 5 і третього 6 компараторів і з аналоговими входами першого 10, другого 11 і третього 12 електронних ключів, виходи яких підключені до входів четвертого 17 і п'ятого 18 компараторів, другий вхід першого лічильника імпульсів 34 з'єднаний з виходом першого елемента АБО 33, перший вхід якого підключений до виходу блока установки нуля 31, а другий вхід з'єднаний з виходом формувача імпульсів 32, вхід якого підключений до другого входу першого елемента І 29, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого генератора імпульсів 28, а вихід підключений до першого входу першого лічильника імпульсів 34 і до перших входів третього 36, четвертого 37 і п'ятого 38 елементів І, виходи першого 4, другого 5 і третього 6 компараторів з'єднані відповідно з першими входами сьомого 7, восьмого 8 і дев'ятого 9 елементів І, ви ходи яких підключені відповідно до керуючих входів першого 10, другого 11 і третього 12 електронних ключів, виходи першого 21, другого 22 і третього 23 датчиків комутації з'єднані відповідно з входами першого 24, другого 25 і третього 26 одновібраторів, входи другого 39, третього 40 і четвертого 41 лічильників імпульсів підключені відповідно до виходів третього 36, четвертого 37 і п'ятого 38 елементів І, другі входи яких з'єднані відповідно з виходами першого 24, другого 25 і третього 26 одновібраторів, перший вхід другого елемента І ЗО підключений до виходу друго го елемента АБО 27, вихід другого елемента І 30 з'єднаний з входом формувача імпульсів 32, другі входи сьомого 7, восьмого 8 і дев'ятого 9 елементів І підключені відповідно до першого, другого і третього виходів лічильника з дешифратором 16, а також з'єднані з першим, другим і третім входами регістра 20, четвертий, п'ятий і шостий входи якого підключені відповідно до першого, другого і третього входів др угого елемента АБО 27, вихід якого через елемент Ш 14 з'єднаний з другим входом шостого елемента І 15, перший вхід якого підключений до виходу другого генератора імпульсів 13, а вихід з'єднаний з першим входом лічильника з дешифратором 16, другий вхід якого підключений до виходу другого елемента АБО 27, виходи четвертого 17 і п'ятого 18 компараторів з'єднані відповідно з першим і другим входами функціонального перетворювача 19, вихідна цифрова шина якого підключена до вхідної цифрової шини регістра 20, вихідна цифрова шина якого з'єднана з першою вхідною цифровою шиною цифрового компаратора 35, друга вхідна цифрова шина якого підключена до вихідної цифрової шини першого лічильника імпульсів 34, а вихід з'єднаний з другим входом другого елемента І 30, виходи першого 24, другого 25 і третього 26 одновібраторів підключені відповідно до першого, другого і третього входів др угого елемента АБО 27. Запропонований пристрій працює так. При подачі напруги живлення блок установки нуля 31 коротким імпульсом через перший елемент АБО 33 встановлює в нульове положення перший лічильник імпульсів 34. Одночасно перший 28 та другий 13 генератори імпульсів починають виробляти послідовність імпульсів. Необхідно відзначити, що даний пристрій дозволяє контролювати відключаючий ресурс трьох однополюсних комутаційних апаратів. Якщо вимикачі введені в роботу, то на виходах першого 1, другого 2 і третього 3 датчиків струму з'являється напруга, пропорційна струму, що протікає в різних вимикачах, яка подається на входи першого 4, другого 5 і третього 6 компараторів, пороги спрацювання яких дещо ви щі нульового значення. При цьому на виходах компараторів 4-6 з'являються сигнали логічної одиниці, які поступають на перші входи сьомого 7, восьмого 8 і дев'ятого 9 елементів І. Також з виходу др угого генератора імпульсів 13 через відкритий шостий елемент І 15 (при цьому на другому вході присутній сигнал логічної одиниці, отриманий з виходу елемента НІ 14, оскільки на вхід останнього надходить сигнал логічного нуля з виходу другого елемента АБО 27) на перший вхід лічильника з дешифратором 16 поступають імпульси, які по черзі формують сигнали логічної одиниці на його виходах, тим самим по черзі відкриваючи сьомий 7, восьмий 8 і дев'ятий 9 елементи І, а також першу, др угу і третю комірки пам'яті регістра 20 для запису. При цьому по черзі на керуючі входи першого 10, друго го 11 і третього 12 електронних ключів надходять сигнали логічної одиниці, тим самим відкриваючи їх. Сигнали напруги з виходів датчиків струму 1-3 через відповідні відкриті електронні ключі 10-12 поступають на входи четвертого 17 і п'ятого 18 компараторів, які мають різні пороги спрацювання. Сигнали, які з'являються на виходах четвертого 17 і п'ятого 18 компараторів 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 вхідну цифрову шину регістра 20, де по черзі запам'ятовується в одній з трьох комірок пам'яті. В залежності від значення струму цифровий код на виході функціонального перетворювача 19 змінює своє значення. Таким чином, в регістрі 20 здійснюється запам'ятовування цифрових кодів, які відповідають величинам струму, що протікають в різних вимикачах. У випадку, коли один із вимикачів відключає коло, наприклад той, що містить перший датчик комутації 21, на його виході з'являється сигнал логічної одиниці, який через перший одновібратор 24 поступає на перший вхід другого елемента АБО 27. При цьому сигнал логічної одиниці з виходу др угого елемента АБО 27 через елемент НІ 14 поступає на другий вхід шостого елемента 115 і закриває його. Також сигнал логічної одиниці з другого елемента АБО 27 поступає на другий вхід лічильника з дешифратором 16 і встановлює його виходи в нульове положення. При цьому сигнал логічної одиниці з виходу першого одновібратора 24 подається на четвертий вхід регістра 20, дозволяючи при цьому зчитування цифрового коду з першої комірки пам'яті, який подається на першу вхідн у цифрову шин у цифрового компаратора 35. При цьому на виході цифрового компаратора 35 з'являється сигнал логічної одиниці, який через відкритий другий елемент І 30 (при цьому на першому вході присутній сигнал логічної одиниці з виходу др угого елемента АБО 27) поступаєна другий вхід першого елемента І 29 і відкриває його. З виходу першого генератора імпульсів 28 імпульси поступають на перший вхід першого лічильника імпульсів 34, а також через відкритий третій елемент І 36 (при цьому на другому вході присутній сигнал логічної одиниці з виходу першого одновібратора 24) надходять у другий лічильник імпульсів 39. Кількість імпульсів, що поступають в другий лічильник імпульсів 39, показує як витрачається робочий ресурс вимикача в залежності від значення комутованого струм у. Імпульси з виходу першого генератора імпульсів 28 поступають до тих пір, поки цифрові коди на першій і другій вхідних цифрових шинах ци фрового компаратора 35 не зрівняються. В цей момент сигнал логічного нуля з виходу цифрового компаратора 35 через другий елемент І ЗО поступає на другий вхід першого елемента І 29 та закриває його, а також на вхід формувача імпульсів 32, який коротким імпульсом через перший елемент АБО 33 обнуляє перший лічильник імпульсів 34. На цьому цикл роботи пристрою закінчується. В залежності від числа компараторів, що спрацювали, певна кількість імпульсів заноситься в другий лічильник імпульсів 39. При цьому дотримується визначена залежність між значенням струму, що відключається, і числом імпульсів, які надійшли в лічильник імпульсів, що показує як витрачається ресурс вимикача в залежності від різних значень комутованого струму. У випадку, коли спрацьовує інший датчик комутації, пристрій працює аналогічним чином. Єдина відмінність полягає в тому, що зменшення залишкового ресурсу відбувається у відповідному лічильнику імпульсів. Даний пристрій дозволяє визначати відпрацьований ресурс більшої кількості вимикачів. Для цього необхідно зробити відповідні зміни в регістрі 20 і лічильнику з дешифратором 16, збільшити кількість одновібраторів, ресурсних лічильників, компараторів, а також відповідних логічних елементів І. Частота імпульсів першого генератора імпульсів 28 є значно більшою частоти імпульсів другого генераторів імпульсів 13. Кількість розрядів першого 34, другого 39, третього 40 і четвертого 41 лічильників імпульсів, а також кількість компараторів, 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 із можливих значень струму. Тривалість імпульсів одновібраторів із прямим динамічним входом 24, 25 і 26 вибирається трохи більшою часу повного заповнення імпульсами першого лічильника імпульсів 34.