ВЫСОКОТОЧНЫЙ ИНДИКАТОР ЭЛЕКТРОДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТВЕТСТВЕННОГО И ДОРОГОСТОЯЩЕГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники, конкретнее к устройствам защиты от так называемых электродуговых «перекрытий», или проще коротких замыканий, имеющих место при ослаблении и подгорании изоляции, в частности к устройствам предупреждения развития аварийных ситуаций на особо ответственном и дорогостоящем электрооборудовании.
Полезная модель направлена на резкое снижение времени распознавания аварийной ситуации при электродуговом «перекрытии» для более точного анализа места и качественной характеристики с количественной оценкой степени развивающегося электродугового разряда как дефектоносителя.
Известно устройство индикации и недопущения развития чрезвычайно больших аварийных ситуаций на электрооборудовании - это автоматический выключатель (Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. - М.: Энергоатомиздат. - том 2. - с.144-149.), предназначенный для отключения электроустановок при коротком замыкании, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения. Ограничением прототипа является его эффективное срабатывание только тогда, когда короткое замыкание уже произошло с сопутствующими при аварии последствиями, несущими большой материальный и эксплуатационный ущерб.
Задачей заявляемого патента на полезную модель высокоточного индикатора электродуги переменного тока является резкое снижение времени распознавания аварийной ситуации при электродуговом «перекрытии» для более точного анализа места и качественной характеристики с количественной оценкой степени развивающегося электродугового разряда как дефектоносителя.
Для достижения поставленной цели высокоточный индикатор электродуги переменного тока ответственного и дорогостоящего электрооборудования, содержащий датчики напряжения и тока электроустановки, блок сравнения уровня, запитанный от задатчика контролируемой величины перегрузки, и подключенный к управляющему входу исполнительного блока, а вход - к выходу счетчика импульсов. При этом к выходам датчиков напряжения и тока через две смещающие параллельные RC-цепочки соответственно напряжения и тока, операционные усилители и триггеры Шмитта подключены входы логического блока ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым счетчиком импульсов. Первый счетчик импульсов запитан от фильтра первой гармоники напряжения питания индикатируемого электрооборудования переменного тока через третий триггер Шмитта и второй счетчик импульсов. Выход первого счетчика импульсов соединен через блок сравнения уровня, второй инициативный вход которого подключен к блоку задания, с исполнительным блоком.
Осуществление полезной модели.
На фиг.1 приведена блок-схема заявляемого патента на полезную модель высокоточного индикатора электродуги переменного тока ответственного и дорогостоящего электрооборудования, на фиг.2-4 изображены динамические вольтамперные характеристики (ДВАХ) за один электрический период 0,02 с для российской частоты 50 гЦ или за период 0,01666 с для зарубежной частоты 60 Гц для различных состояний развития электродугового разряда переменного тока: 2 - отсутствие дуги, 3 - преддуговое состояние, 4 - устойчиво горящая электродуга переменного тока с отрицательным участком дифференциального сопротивления. Здесь отчетливо просматривается, что круг (фиг.2), овалы Кассини с талией (фиг.3) и ДВАХ (фиг.4) устойчивой дуги имеют резко отличные по величине число перегибов, что и положено в основу работы заявляемого высокоточного индикатора электродуги переменного тока ответственного и дорогостоящего электрооборудования.
Высокоточный индикатор электродуги переменного тока ответственного и дорогостоящего электрооборудования работает следующим образом. На блок-схеме фиг.1 выходы датчиков 2 и 3 напряжения и тока электрооборудования 1 переменного тока через две смещающие параллельные RC-цепочки соответственно 4 и 5 напряжения и тока, операционные усилители 6 и 7 и триггеры Шмитта 8 и 9 подключены входы логического блока 10 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», выход которого соединен с первым счетчиком 11 импульсов. Первый счетчик 11 импульсов запитан от фильтра 12 первой гармоники напряжения питания индикатируемого электрооборудования 1 переменного тока через третий триггер 13 Шмитта и второй счетчик 14 импульсов. Выход первого счетчика 11 импульсов соединен через блок 15 сравнения, второй инициативный вход которого подключен к блоку 16 задания, с исполнительным блоком 17.
От датчиков 2 и 3 напряжения и тока индикатируемого электрооборудования 1 переменного тока электрические сигналы, пропорциональные напряжению u и току I поступают на параллельные RC-цепочки 4 и 5, после которых продифференцированные сигналы пропорциональные du и di с помощью операционных усилителей 6 и 7 и триггеров Шмитта 8 и 9 формируют электрические сигналы, пропорциональные числу знаков du и di.
Далее, для того, чтобы избежать операции деления du/di, не рекомендуемой в практической электронике, но необходимой для подсчета числа перегибов кривой ДВАХ, подсчет смены знаков производной проводится методом логического сопоставления в логическом блоке 10 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», импульсы с которого суммируются счетчиком 11 импульсов.
Время подсчета серий (выборки) ДВАХ калибруют совокупностью трех блоков: фильтром 12 первой гармоники напряжения, третьим триггером Шмитта и вторым счетчиком 14 импульсов. Блок сравнения 15 уровня проводит сравнительную количественную оценку степени нелинейности (изломанности) динамических вольт-амперных характеристик, то есть отсутствие при минимуме перегибов, или приближение к электродуговому режиму в цепях диагностируемого (индикатируемого) электрооборудования, например, обрыва электроцепи переменного тока: резкое увеличение пиков перегибов, а следовательно, и числа смены знаков производной du/di при явной нестабильности электрической дуги перед погасанием, получающуюся из величины электрического сигнала, например, по напряжению, пропорциональному сумме за калиброванный интервал времени числа импульсов «ИСКЛЮЧАЮЩИХ ИЛИ» при логическом сравнении двух электрических сигналов, являющихся знаковыми характеристиками sign du/di смещенных во времени измеренных напряжений и тока индикатируемого электрооборудования, то есть числа перегибов динамической вольт-амперной характеристики упомянутого электрообъекта за заданный отрезок времени. При сравнении в блоке 15 с соответствующим заданным уровнем блоком 16 задания уровня и соответствующим числу, например, более 300-400 в секунду за заданный (калиброванный) отрезок времени работы высокоточного индикатора электродуги переменного тока, с блока 15 поступает инициативный сигнал на исполнительный блок 17 для отключения ответственного и дорогостоящего электрооборудования 1, распечатки данных последнего режима для качественного анализа места, характера и количественных характеристик развития электродуги, как дефектоносителя поврежденной электрической цепи электрооборудования 1.
Практическая реализация полезной модели высокоточного индикатора электродуги переменного тока ответственного и дорогостоящего электрооборудования не вызывает сомнений, так как все применяемые блоки и связи между ними практически осуществимы без необходимости особых научных разработок и открытий.
Применение заявляемой полезной модели высокоточного индикатора электродуги переменного тока ответственного и дорогостоящего электрооборудования позволяет получить резкое снижение времени распознавания аварийной ситуации при электродуговом «перекрытии» для более точного анализа места и качественной характеристики с количественной оценкой степени развивающегося электродугового разряда как дефектоносителя.