блок-схема электрическая стенда для испытаний коммутационных аппаратов на коммутационную износостойкость

Формула изобретения

Блок-схема электрическая стенда для испытаний коммутационных аппаратов на коммутационную износостойкость, содержащая испытуемый коммутационный аппарат, соединенный силовым выходом со входом нагрузки, силовым входом - с объединенными силовыми выходами вспомогательного коммутационного аппарата и трехфазного автотрансформатора, объединенные силовые входы которых соединены через трехфазный автоматический выключатель с фазами сети переменного тока, соединенный с сетью через однофазный автоматический выключатель стабилизированный источник питания, узел управления и счетчик импульсов, отличающаяся тем, что дополнительно введен контрольно-задающий блок, первый вход которого соединен с выходом стабилизированного источника питания, второй - с информационным выходом вспомогательного коммутационного аппарата, а третий вход предназначен для подсоединения к испытуемому коммутационному аппарату, причем первый выход узла управления соединен с входом счетчика импульсов, второй выход соединен с управляющим входом вспомогательного коммутационного аппарата, а третий выход узла управления предназначен для подключения к управляющему входу испытуемого коммутационного аппарата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в процессе разработки и производства коммутационных аппаратов, в основном контакторов и пускателей.

Известны схемы стендов для испытаний электромагнитных аппаратов [1], содержащие первый блок - синхронно-релейный коммутатор (задающее устройство), второй блок - пересчетное устройство и третий блок - схему управления стендом. Схемы выполнены на электромеханических реле, большое количество которых обуславливает значительные массогабаритные показатели стенда, существенный разброс временных параметров испытаний. Сопоставимость коммутационной износостойкости вспомогательных реле и испытуемых аппаратов приводит к неообходимости частой замены первых.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принятой за ее прототип является схема электрическая стенда для испытания контактов магнитных пускателей на коммутационную износостойкость [2]; блок-схема устройства-прототипа приведена на фиг.1. Она содержит испытуемый магнитный пускатель 10, присоединенный силовым выходом к нагрузке 9, содержащей соединенные между собой катушки индуктивности и резисторы; первый силовой вход испытуемого магнитного пускателя 10 подключен к силовому выходу вспомогательного магнитного пускателя 7, соединенного через трехфазный автоматический выключатель 6 с фазами сети, силовой вход испытуемого магнитного пускателя 10 соединен также с подвижными контактами трехфазного автотрансформатора 8, подключенного пофазно к выходу трехфазного автоматического выключателя 6, транзисторный генератор импульсов 13, подключенный входом к стабилизированному источнику питания 2, соединенному с сетью переменного тока через однофазный автоматический выключатель 1, а выходом - к катушке первого промежуточного реле 14, в транзисторный генератор импульсов 13 включен узел 4 управления испытуемым магнитным пускателем 10, катушка которого соединена с подвижным контактом однофазного автотрансформатора 15, подключенного к контакту второго промежуточного реле 16, к контакту первого промежуточного реле 14 подключен вывод катушки вспомогательного магнитного пускателя 7, к точке соединения однофазного автотрансформатора 15 с контактом второго промежуточного реле 16 подключен вход счетчика импульсов 5.

Схема выполнена в основном на транзисторах, резисторах и конденсаторах, что улучшает массогабаритные показатели и увеличивает ресурс стенда и является главным достоинством этой схемы. Попутно отметим, что выполненный по рассмотренной схеме стенд пригоден для испытаний не только пускателей, но также и контакторов и других коммутационных аппаратов.

Однако управление испытуемым и вспомогательным пускателями в схеме-прототипе осуществляется все же через электромеханические промежуточные реле с ограниченным ресурсом по коммутационной износостойкости, что отрицательно сказывается на надежности ее работы. Необходимо также отметить, что в этой схеме счетчик импульсов своим входом присоединен к контактам промежуточного реле, а не испытуемого пускателя. При отказе последнего схема продолжает работать и счетчик не прекращает счет командных импульсов, хотя предельная износостойкость испытуемого объекта уже достигнута. Таким образом, данная схема не выполняет одного из ее основных предназначений - автоматического определения коммутационной износостойкости контактов испытуемого пускателя, что является вторым существенным ее недостатком.

Следует также иметь в виду, что в процессе разработки и исследования новых коммутационных аппаратов возникает необходимость проведения их испытаний в режимах "включение", "отключение", "включение - отключение", "включение - изменение параметров - отключение". Однако рассмотренная электрическая схема-прототип позволяет проводить испытания только в режиме "включение - изменение параметров - отключение", поскольку содержащиеся в ней транзисторный генератор импульсов и узел управления работают по жесткой неизменяемой программе, обусловленной схемой соединения их элементов. Это значительно ограничивает функциональные возможности испытательного стенда, что тоже относится к недостаткам данной схемы.

Технический результат изобретения - повышение надежности работы схемы, автоматическое определение коммутационной износостойкости контактов испытуемого коммутационного аппарата, возможность испытания его в любом требующемся режиме.

Технический результат достигается тем, что в блок-схему электрическую стенда для испытаний коммутационных аппаратов на коммутационную износостойкость, содержащую испытуемый коммутационный аппарат, соединенный силовым выходом со входом нагрузки, силовым входом с объединенными силовыми выходами вспомогательного коммутационного аппарата и трехфазного автотрансформатора, объединенные силовые входы которых соединены через трехфазный автоматический выключатель с фазами сети переменного тока, соединенный с сетью через однофазный автоматический выключатель стабилизированный источник питания, узел управления и счетчик импульсов, дополнительно введен контрольно-задающий блок, первый вход которого соединен с выходом стабилизированного источника питания, второй - с информационным выходом вспомогательного коммутационного аппарата, а третий вход предназначен для подсоединения к испытуемому коммутационному аппарату, причем первый выход узла управления соединен со входом счетчика импульсов, второй вход соединен с управляющим входом вспомогательного коммутационного аппарата, а третий вход узла управления предназначен для подключения к управляющему входу испытуемого коммутационного аппарата.

Сущность изобретения заключается в том, что впервые вместо жестко задаваемых интервалов времени между последовательными фазами испытательного цикла применен принцип адаптивного их чередования, при котором момент перехода к последующей фазе определяется фактом завершения предыдущей. Реализация этого принципа стала возможной благодаря введению цепей обратной связи между управляемыми объектами и управляющей системой. Использование цепей обратной связи при этом не только решает задачи автоматического определения коммутационной износостойкости испытуемых коммутационных аппаратов и обеспечения возможности испытания их в различных требующихся режимах. Как показано ниже, это также автоматически исключает возможность нарушения испытательного режима. Таким образом, в данном случае найдено такое оптимальное решение поставленной задачи, которое позволило одновременно получить еще и дополнительный полезный эффект.

Заявленное устройство, по нашему мнению, соответствует критерию "новизна", так как отличительные его признаки не встречаются в заявленном сочетании в известных устройствах аналогичного назначения. Оно соответствует и критерию "изобретательский уровень", благодаря использованию в нем вышеперечисленных технических решений, использование которых не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники: в противном случае такие эффективные решения были бы уже задействованы в этой области техники.

Заявленное устройство может быть использовано для проведения испытаний коммутационных аппаратов на коммутационную износостойкость.

На фиг.2 приведена заявляемая блок-схема стенда, в которой приняты следующие обозначения:

1 - однофазный автоматический выключатель,

2 - стабилизированный источник питания,

3 - контрольно-задающий блок (КЗБ),

4 - узел управления (УУ),

5 - счетчик импульсов,

6 - трехфазный автоматический выключатель,

7 - вспомогательный коммутационный аппарат (ВКА),

8 - автотрансформатор,

9 - нагрузка,

10 - испытуемый коммутационный аппарат (ИКА).

Заявляемая блок-схема стенда содержит подключенный к сети переменного тока через однофазный автоматический выключатель 1 стабилизированный источник питания 2, к выходу которого присоединен первый вход КЗБ 3; в составе последнего имеется УУ 4. Ко второму входу КЗБ 3 присоединен информационный выход ВКА 7, ко второму и последующим - информационные выходы ИКА 10, 11 и 12. К первому выходу УУ 4 присоединен вход счетчика импульсов 5, ко второму - управляющий вход ВКА 7, к третьему - управляющий вход ИКА 10. Объединенные силовые входы ВКА 7 и автотрансформатора 8 через трехфазный автоматический выключатель 6 подключены к сети переменного тока, объединенные силовые выходы их - к силовому входу ИКА 10. Силовой выход ИКА 10 присоединен к силовому входу нагрузки 9.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии автоматические выключатели 1 и 6 отключены и схема обесточена. Для подготовки схемы к работе включают выключатель 6, но ток в нагрузку 9 при этом еще не поступает, поскольку отключены ВКА 7 и ИКА 10. Запуск в работу стенда производится включением выключателя 1, в результате чего подается питание на первый вход КЗБ 3 через стабилизированный источник питания 1. КЗБ 3 может содержать в своем составе, например, микроконтроллер, в памяти которого записаны 4 различные программы, соответствующие четырем возможным испытательным режимам: "включение", "отключение", "включение - отключение", "включение - изменение параметров - отключение". В зависимости от установленного положения переключателя программ КЗБ 3 начинает выполнять одну из них.

Например, если задана наиболее сложная программа режима "включение - изменение параметров - отключение", КЗБ 3 через УУ 4 выдает на управляющий вход ВКА 7 команду на его включение. В результате замыкания силовых контактов ВКА 7 на силовой вход ИКА 10 подается полное сетевое напряжение. Информация о включении ВКА 7 с его информационного выхода поступает на вход КЗБ 3, после чего последний через УУ 4 выдает команду на включение ИКА 10. Включенный ИКА замыкает свои силовые контакты, и через них на нагрузку 9 начинает протекать ток, соответствующий полному сетевому напряжению. Одновременно с информационного выхода включенного ИКА на вход КЗБ 3 поступает информация о включении ИКА; КЗБ 3 отсчитывает заданное время протекания указанного тока, после чего выдает через УУ 4 команду на отключение ВКА 7. После размыкания силовых контактов ВКА 7 напряжение на входе ИКА 10 понижается до величины выходного напряжения автотрансформатора 8 и соответственно этому уменьшается ток, протекающий через силовые контакты включенного ИКА и нагрузку 9. Информация об отключении ВКА 7 поступает на вход КЗБ 3, и последний отсчитывает заданное время протекания уменьшенного тока, после чего выдает через УУ 4 команду на отключение включенного ИКА. Получив информацию об отключении ИКА, КЗБ 3 отсчитывает заданное время обесточенного состояния последнего.

Этим заканчивается первый испытательный цикл, поэтому по истечении указанного времени КЗБ 3 через УУ 4 выдает через первый его выход команду, по которой счетчик импульсов 5 увеличивает свое показание на 1. После этого описанный выше испытательный цикл многократно повторяется.

Когда ИКА вырабатывает свой ресурс по коммутационной износостойкости, это выражается в резком снижении контактного нажатия и вызываемом этим приваривании контактов при включении тока. Аппарат с приварившимися контактами при его отключении не возвращается в исходное положение, ввиду чего на вход КЗБ 3 информация об его отключении не поступает, выполнение программы прерывается, испытание прекращается, а на счетчике импульсов сохраняется показание о минимальной наработке ИКА до отказа.

То же самое происходит при выходе из строя ВКА. Благодаря этому данная блок-схема выполняет и еще одну полезную функцию, автоматически исключая возможность нарушения испытательного режима из-за потери работоспособности вспомогательного коммутационного аппарата.

Изменение испытательного режима достигается простой заменой программы работы КЗБ 3.

Проводившиеся неоднократные экспериментальные проверки работы заявленной электрической блок-схемы стенда для испытаний коммутационных аппаратов на коммутационную износостойкость подтвердили ее работоспособность и высокую эффективность.

Источники информации

1. Дулин В.А. Методы исследования надежности низковольтных аппаратов. - М.: Энергия, 1970, с.101-106.

2. Схема электрическая стенда для испытания контактов магнитных пускателей на коммутационную износостойкость. Патент РФ № 2182340, G 01 R 31/327, 2002.