Система коммутации исполнительных органов и способ неразрушающего контроля работоспособности и разобщённости элементов коммутации и исполнительных органов

Система коммутации исполнительных органов и способ неразрушающего контроля работоспособности и разобщённости элементов коммутации и исполнительных органов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предложенная группа изобретений относится к области электротехники, электроники и может быть использована для управления электропитанием разветвленных систем исполнительных органов, в том числе и одноразового использования, датчиковой и иной аппаратуры, для неразрушающего контроля работоспособности, проверки разобщенности цепей питания и элементов коммутации самого блока управления и исправности исполнительных органов в системах управления повышенной ответственности, где недопустимо включение исполнительного органа при любом одном отказе в системе коммутации исполнительных органов.

Для управления и контроля за исполнительными органами в системах коммутации используют силовые ключи, в простейшем случае - реле, контакты которых подключают напряжение электропитания к управляемой аппаратуре и исполнительным органам, или силовые транзисторы, например, с оптическим управлением (оптроны) в ключевом режиме.

Реле и транзисторы перед установкой в состав изготовляемой аппаратуры всегда проходят проверку (входной контроль). Сам факт и метод проверки реле и транзисторов с точки зрения данного предложения не является принципиальным. Однако, например, устройство для контроля электромагнитных реле (патент RU 2017197, опубликован 30.07.1994, МПК: G05B 23/02 (2006.01), H01H 49/00 (2006.01)), содержит источник питания, коммутатор и индикаторы контроля, два конденсатора, соединенные через коммутатор с источником питания и через диод с выводами, предназначенными для подключения обмотки испытуемого электромагнитного реле и его контактов. Здесь обмотку реле подключают к заряженному конденсатору и, если реле срабатывает, оно своим контактом подключает обмотку реле к источнику постоянного напряжения и переводит его на самоблокировку. Такой режим работы реле необходим при проверке и при отработке новых реле, чтобы в серийных изделиях они работали безотказно.

Вместе с тем, такие устройства не обеспечивают технологическую проверку состояния системы коммутации исполнительных органов на предмет оценки правильности ее сборки (после изготовления) или проверки такой системы коммутации после хранения или в процессе эксплуатации, на отсутствие обрывов, замыкания между цепями коммутируемой аппаратуры, дефектов изоляции и т.п.

Состояние любой аппаратуры, особенно после длительного хранения в условиях воздействия различных факторов, как то - перепады температуры, влажность, вибрации, удары и т.д., может заметно измениться, в частности - со временем, может ухудшиться изоляция между гальванически разобщенными цепями питания приборов этой аппаратуры, от вибрации и ударов могут нарушиться монтаж, появиться непредвиденные обрывы или соединения цепей этой аппаратуры и т.п. Все это может привести к нарушениям работоспособности с непредсказуемыми последствиями. Поэтому любая ответственная аппаратура требует периодического контроля ее состояния, особенно - перед ее использованием. Вместе с тем, контроль недоступных систем управления с целью оценки их технического состояния, к сожалению, также зачастую недоступен.

Известен способ испытаний электронного прибора (патент RU 2173872, опубликован 20.09.2001, МПК: G05B 23/02 (2006/01)). Здесь рассматриваются испытания транзисторов на момент перехода из ключевого режима в активный и обратно, в том числе и в составе аппаратуры для подтверждения работоспособности прибора в реальных режимах эксплуатации. При такой, практически экстремальной, проверке сильноточной аппаратуры из-за перегрузки ключа в переходном режиме, он может выйти из строя, что, естественно, недопустимо для недоступных для ремонта систем управления.

Такая проверка может использоваться, скорее всего, в исследовательских целях в режимах, близких к штатным, и даже более жестких, для подтверждения запасов их работоспособности в будущем.

Известны способ и система управления, по меньшей мере, одним исполнительным органом (патент RU 2538337, опубликован 10.01.2015, МПК: G05B 19/042 (2006.01)). При этом имеется в виду, что эта система может управлять по единому алгоритму любым количеством исполнительных органов посредством двух резервирующих блоков управления (A, B) и логической схемы выбора, причем каждый из блоков управления (A, B) выполнен с возможностью самодиагностики. Однако проверяются самодиагностикой блоки управления (А, В), а логическая схема будет работать в объеме собственной логики, даже если произошел некоторый сбой. При этом мощный коммутатор диагностике недоступен и его работоспособность не проверяется. Более того, некоторый исполнительный орган из их числа в схеме может даже «отсутствовать», например, потому что у него «сгорел предохранитель» и управлять им бесполезно, но это системе управления неизвестно. Однако команда для него при фактической необходимости будет сформирована и передана, но не исполнена.

Таким образом, известное устройство не обеспечивает проверки работоспособности своих элементов коммутации и исполнительных органов и даже не оценивает - все ли исполнительные органы фактически в составе системы.

Прототипом заявленной системы коммутации исполнительных органов является устройство для контроля управляемых ключей (патент RU 2101748, опубликован 10.01.98, МПК: G05B 23/00 (2006.01), G05B 23/02 (2006.01)), содержащий источник электропитания, два блока включения в составе шин электропитания, рассчитанные на максимальный суммарный ток, фиксирующее устройство, силовые ключи VTi, к которым подключены токозадающие резисторы Ri и, через диоды VDi, подключены исполнительные органы Ki. Данное устройство позволяет проверить управление всех силовых ключей, для чего содержит блок управления силовыми ключами (на схеме не показан).

Недостатков у известного устройства несколько. При любом включенном силовом ключе VTi через токозадающие резисторы Ri всегда протекает некоторый ток, как в режиме проверки, так и в штатном режиме, диоды VDi снижают напряжение на исполнительных органах Ki и выделяют вместе с резисторами некоторую энергию, увеличивая температуру в объеме устройства. Резисторы Ri и диоды VDi при штатной работе устройства являются бесполезными элементами. Блоки включения должны быть рассчитаны на суммарные токи всех одновременно включаемых исполнительных органов. Отказ любого блока включения приведет к отказу всего устройства управления и потребует полного перехода на резервную систему управления. Исполнительные органы Ki в рабочем состоянии каждый управляется одним силовым ключом VTi, что в штатном режиме работы при включенных блоках включения при несанкционированном замыкании любого силового ключа VTi может сформировать нежелательную команду.

Прототипом заявленного способа неразрушающего контроля работоспособности элементов коммутации и исполнительных органов может быть признан способ неразрушающего контроля управляемых силовых ключей упомянутого устройства-прототипа, изложенный в описании устройства для контроля управляемых ключей (патент RU №2101748, опубликован 10.01.98, МПК: G05B 23/00 (2006.01), G05B 23/02 (2006.01). Задача контроля подтвердить работоспособность управляемых силовых ключей или зафиксировать любую неисправность в цепи каждого управляемого силового ключа (замыкание или обрыв). Здесь для контроля работоспособности включают блок питания и при каждом включенном силовом ключе Ki оценивают с помощью фиксирующего устройства выходной сигнал, свидетельствующий о включении силового ключа и протекании контрольного тока определенного уровня через токозадающий резистор Ri. При последующем увеличении входного сигнала фиксирующее устройство формирует второй выходной сигнал, предупреждающий о наличии неисправности силового ключа VTi типа короткого замыкания или силового ключа с недопустимо большим током утечки или пробой одного из диодов VDi (последнее в описании не отражено, но по схеме устройства это выполняется).

Основные недостатки известного способа контроля работоспособности элементов коммутации заключаются в том, что он не может проверить разобщенность коммутируемых цепей электропитания аппаратуры и исполнительных органов и не может предотвратить ошибочное (иногда - опасное) включение исполнительного органа при возникновении замыкания единственного ключевого транзистора в его цепи электропитания или из-за ошибки в управлении, не может оценить ток холостого хода устройства (ток утечек всех закрытых ключевых транзисторов), когда все исполнительные органы выключены. При этом деградация ключевых транзисторов, или одного из них, не будет замечена до тех пор, пока ток утечки не достигнет порога срабатывания фиксирующего устройства.

Кроме того, при реализации известного способа контроля работоспособности элементов коммутации имеется постоянное потребление тока, как при проверке работоспособности, так и непосредственно при штатной работе исполнительных органов устройства. Здесь при включенных ключевых транзисторах всегда протекают токи по цепям каждого токозадающего резистора.

Задачей группы изобретений является улучшение эксплуатационных свойств и расширение функциональных возможностей, обеспечение неразрушающего контроля работоспособности всех силовых ключей, коммутирующих цепи электропитания исполнительных органов и иной аппаратуры «в обесточенном режиме», возможность проверки разобщенности цепей электропитания исполнительных органов, исключение возможности срабатывания исполнительного органа при пробое или ошибочном включении любого одного силового ключа и проверка этого свойства.

Техническим результатом группы изобретений является улучшение эксплуатационных свойств и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения проверки работоспособности силовых ключей, коммутирующих цепи электропитания исполнительных органов и иной аппаратуры, проверки разобщенности цепей электропитания исполнительных органов, в том числе - до и после выполнения штатного сеанса управления, при этом в «обесточенном режиме» проверяется и подтверждается надежная и безопасная проверка логики управления, исполнения всех команд и работоспособность элементов коммутации исполнительных органов.

Технический результат достигается тем, что в систему коммутации исполнительных органов, содержащую блок электропитания с положительной и отрицательной силовыми шинами электропитания (+) и (-), положительную цепь электропитания +E и единую отрицательную цепь электропитания -E, исполнительные органы, силовые ключи с управляющими входами, соединенные последовательно с исполнительными органами и подключенные непосредственно к положительной и отрицательной цепям электропитания +E и -E блок управления и контроля, содержащий источник электропитания ±U, вход управления, обратной связи и контроля и информационный выход, через который цепи управляющих команд соединены с управляющими входами силовых ключей, электрический выключатель цепи электропитания +E, включенный между положительной силовой шиной (+) блока электропитания и положительной цепью электропитания +E, причем в исходном состоянии электрического выключателя положительная цепь электропитания +E отключена от положительной силовой шины (+) блока электропитания, контрольное устройство, имеющее дифференциальный вход и информационный выход с возможностью подключения его к входу блока управления и контроля, введены два одинаковых по сопротивлению токозадающих резистора, подключенные первыми выводами к положительной цепи электропитания +U, имитатор нагрузки, соединенный первым выводом со вторым выводом первого токозадающего резистора, и подключенный своим вторым выводом к единой отрицательной цепи электропитания -E, второй токозадающий резистор вторым выводом соединен с положительной цепью электропитания +E, измерительный мост контрольного устройства, образованный двумя упомянутыми токозадающими резисторами, имитатором нагрузки, и исполнительными органами с силовыми ключами, дифференциальный вход контрольного устройства соединен со вторыми выводами упомянутых токозадающих резисторов, и является входом измерительного моста.

В предложенной системе коммутации исполнительных органов имитатор нагрузки может быть выполнен в виде магазина сопротивлений, с возможностью установки по необходимости сопротивления, равного максимальному или минимальному сопротивлению исполнительного органа из системы коммутации исполнительных органов.

Кроме того, в состав измерительного моста могут быть введены два диода, включенные последовательно с одинаковыми по сопротивлению токозадающими резисторами.

Технический результат достигается тем, что способ неразрушающего контроля работоспособности и разобщенности элементов системы коммутации и исполнительных органов характеризуется тем, что подсчитывают сумму предельно допустимых токов утечки всех выключенных силовых ключей через токозадающий резистор, подают напряжение на цепи электропитания и контроля исполнительных органов от источника электропитания через токозадающий резистор, оценивают фактический уровень тока холостого хода системы коммутации исполнительных органов, сравнивают его с суммой предельно допустимых токов утечки всех выключенных силовых ключей, делают вывод, об отсутствии замечаний в цепях электропитания и среди элементов коммутации исполнительных органов, и проводят проверку работоспособности элементов коммутации, цепей питания и исполнительных органов, для чего поочередно кратковременно включают по одному все силовые ключи, подключенные к положительной цепи электропитания +E исполнительных органов и контролируют суммарный уровень токов утечки, значение которого не должно превышать предельно допустимого уровня суммарного тока утечки всех выключенных силовых ключей, и подтверждают выключенное состояние всех силовых ключей, соединенных последовательно с исполнительными органами и силовыми ключами, подключенными к отрицательной цепи электропитания -E, поочередно кратковременно включают по одному все силовые ключи, подключенные к единой отрицательной цепи электропитания -Е и контролируют суммарный уровень токов утечки, значение которого не должно превышать допустимого уровня суммарного тока утечки всех выключенных силовых ключей, и подтверждают выключенное состояние силовых ключей, соединенных последовательно с исполнительными органами и силовыми ключами, подключенными к положительной цепи электропитания +E, при каждом одном включенном силовом ключе, подключенном к положительной цепи электропитания +E, включением соответствующего силового ключа, подключенного к отрицательной цепи электропитания -E, включают в состав измерительного моста соответствующий исполнительный орган и, изменяя сопротивление имитатора нагрузки, при балансе измерительного моста определяют сопротивление имитатора нагрузки, которое равно сопротивлению включенного исполнительного органа, при каждом одном включенном силовом ключе, подключенном к единой отрицательной цепи электропитания -E, включением соответствующего силового ключа, подключенного к положительной цепи электропитания +E, включают в состав измерительного моста соответствующий исполнительный орган и, изменяя сопротивление имитатора нагрузки, при балансе тока измерительного моста определяют сопротивление имитатора нагрузки, которое равно сопротивлению включенного исполнительного органа, проводят проверку разобщенности элементов коммутации, цепей питания и исполнительных органов, для чего при каждом одном включенном силовом ключе, подключенном к положительной цепи электропитания +E, поочередно кратковременно включают по одному силовому ключу, подключенному к единой отрицательной цепи электропитания -E, кроме силового ключа, связанного своим исполнительным органом с уже включенным силовым ключом, контролируют суммарный уровень тока утечки, значение которого не должно превышать допустимого уровня тока холостого хода, и подтверждают отсутствие ложных электрических связей между цепями электропитания исполнительных органов, при каждом одном включенном силовом ключе, подключенном к единой отрицательной цепи электропитания -E, поочередно кратковременно включают по одному силовому ключу, подключенному к положительной цепи электропитания +E, кроме силового ключа, связанного своим исполнительным органом с уже включенным силовым ключом, контролируют суммарный уровень токов утечки, значение которого не должно превышать допустимого уровня тока холостого хода, и подтверждают отсутствие ложных электрических связей между цепями электропитания исполнительных органов.

На фиг. 1 приведена схема заявленной системы коммутации исполнительных органов, при этом на схеме фиг. 1 приведены и далее в тексте используются следующие обозначения:

1 - блок электропитания с силовыми положительной (+) и отрицательной (-) шинами электропитания;

2-13 - силовые ключи с управляющими входами, соединенные последовательно с исполнительными органами и подключенными непосредственно к цепям электропитания +E и -E;

14-19 - исполнительные органы (при необходимости, иная коммутируемая аппаратура) с раздельными входами управления;

20 - положительная цепь электропитания +E,

21 - единая отрицательная цепь электропитания -E,

22 - блок управления и контроля, по необходимости, содержащий источник электропитания с напряжением ±U, блоки памяти (хранения), обработки информации, программирования и т.д., или ЭВМ с необходимым набором функций (на фиг. 1 не показаны),

23 - вход управления, обратной связи и контроля блока управления и контроля 22;

24 - информационный выход блока управления и контроля 22;

25 - электрический выключатель силовой положительной цепи электропитания +E, причем в исходном состоянии выключателя цепь электропитания +E отключена от положительной силовой шины (+) блока электропитания 1,

26 - контрольное устройство,

27 - дифференциальный вход контрольного устройства 26,

28 - информационный выход контрольного устройства 26,

29 и 30 - токозадающие резисторы,

31 - регулируемый вручную имитатор нагрузки, например, магазин сопротивлений, или набор резисторов с необходимыми сопротивлениями,

32 - автоматически регулируемый имитатор нагрузки (на фиг. 1 показан в виде транзистора в режиме регулируемого генератора тока, входящего в состав контрольного устройства 26 и управляемого сигналом контрольного устройства 26); второй вывод любого имитатора нагрузки (31 или 32) соединен с единой отрицательной цепью электропитания 21 -E,

33, 34 - диоды,

35, 36, 37 - блоки исполнительных органов, сгруппированные по их функциональному назначению или по размещению в составе изделия,

38, 39, 40 - условные наборы цепей (кабели питания) исполнительных органов 14-19,

41-52 контакты соединителей системы коммутации исполнительных органов 14-19,

53-64 - контакты соединителей блоков 35 -37 исполнительных органов 14-19,

65 и 66 - имитаторы гипотетических элементов паразитных цепей (дефектов), возникающих при появлении каких либо случайных связей, как между цепями электропитания исполнительных органов, так и между элементами системы коммутации исполнительных органов.

Предложенная система коммутации исполнительных органов содержит:

блок электропитания 1 с силовыми положительной (+) и отрицательной (-) шинами электропитания;

силовые ключи 2-13;

исполнительные органы 14-19, имеющие раздельные входы управления;

+E - положительная цепь электропитания 20;

-E - единая отрицательная цепь электропитания 21; в составе изделия, при необходимости, может быть соединена с корпусом изделия или с его общей шиной электропитания GND,

+U, -U - цепи источника электропитания блока управления и контроля 22.

Контакты электрического выключателя 25 положительной цепи электропитания +E соединены: один - с силовой положительной шиной (+) блока силового электропитания 1, другой контакт выключателя силовой цепи электропитания 25 соединен с положительной цепью электропитания 20 +E. С этой цепью электропитания 20 соединены силовые ключи 2, 4, 6, 8, 10, 12. С единой отрицательной цепью электропитания 21 -E соединены силовые ключи 3, 5, 7, 9, 11, 13, исполнительные органы 14-19 включены последовательно соответственно между парами силовых ключей 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13.

Исполнительные органы 14-19 в системе коммутации соединены последовательно с силовым ключам 2-13 с помощью кабелей питания 38, 39, 40 и разъемных соединителей системы коммутации с контактами 41-52 с одной стороны кабелей питания и контактами 53-64 с другой стороны кабелей питания.

Блок управления и контроля 22 имеет вход 23, предназначенный для приема и, при необходимости, сохранения технологических и штатных программ управления, алгоритмов управления и информации обратной связи от контрольного устройства 26, и информационный выход 24, цепи которого связаны с управляющими входами всех силовых ключей 2-13 (показано в общем виде стрелками). Блок управления и контроля 22 должен обеспечивать выдачу в заданной последовательности команд управления силовыми ключами 12-19, обеспечивать, при необходимости, сохранение и анализ информации от контрольного устройства 26 (например, тип проконтролированного исполнительного органа - по его сопротивлению) и т.д. Такое и подобные решения блока управления и контроля 22 имеют много вариантов исполнения, поэтому подробно здесь не рассматриваются и не включены в число признаков заявленной системы коммутации исполнительных органов. Источник электропитания ±U может входить в блок управления и контроля 22. Цепь электропитания -U соединена с единой отрицательной шиной электропитания 21 -E. Этот источник электропитания может быть самостоятельным и размещен за пределами блока управления и контроля 22. Он же может обеспечивать электропитанием и контрольное устройство 26.

Дифференциальный вход 27 контрольного устройства 26 соединен со вторыми выводами токозадающих резисторов 29 и 30 с одинаковыми сопротивлениями и является входом измерительного моста. При этом первые выводы токозадающих резисторов 29 и 30 подключены к положительной цепи +U источника электропитания ±U, имитатор нагрузки 31 соединен первым выводом со вторым выводом первого токозадающего резистора, и подключен своим вторым выводом к единой отрицательной цепи электропитания -E, второй токозадающий резистор вторым выводом соединен с положительной цепью электропитания +E.

Цепи информационного выхода 28 контрольного устройства 26, при необходимости автоматизации контроля, подключают к входу управления, обратной связи и контроля 23 блока управления и контроля 22.

Имитатор нагрузки 31 выполнен в виде магазина сопротивлений, с возможностью установки, по необходимости, сопротивления, равного максимальному или минимальному сопротивлению исполнительного органа. Имитатор нагрузки 32 в ручном режиме должен быть отключен.

Имитатор нагрузки 32 входит в состав контрольного устройства 26, выполнен, как это показано на фиг. 1, и может регулироваться автоматически контрольным устройством 26 до баланса измерительного моста. При этом имитатор нагрузки 31 в автоматическом режиме должен быть отключен.

Здесь следует отметить, что необходимость, порядок и последовательность включения имитаторов нагрузки 31 или 32 определяется программой, режимом и объемом работы системы коммутации исполнительных органов в составе изделия. Функционально они равнозначны и включаются только по одному.

Каждое из устройств, являющихся функциональным исполнительным органом 14-19, может, при необходимости, содержать некоторые технологические устройства (на фиг. 1 не показаны) для подтверждения по телеметрическому каналу состояния этого устройства в исходном положении, особенности самого устройства и его информационных особенностей и обязанностей: факт подачи напряжения электропитания на исполнительный орган, его состояние «включено/выключено», «положение», «исполнено» и т.п. Это обычная стандартная комплектация исполнительных органов любой системы дистанционного управления исполнительными органами или иной управляемой аппаратурой. Особенности устройства исполнительных органов и их функции не входят в объем притязаний, поэтому в схеме на фиг. 1 и в описании подробно не отражены.

Контрольное устройство 26 совместно с токозадающим резистором 29 и имитатором нагрузки 31 (или 32), с токозадающим резистором 30 и эквивалентным нестационарным сопротивлением Rz системы силовых ключей и исполнительных органов представляют измерительный мост с сопротивлениями плеч R29-R31 (или 32) и R30-Rz., где Rz - электрический эквивалент силовых ключей 2-13 и исполнительных органов и их комбинаций по мере переключения исполнительных органов 14-19 при их проверке.

Контрольное устройство 26 информацию с информационного выхода 28 может подавать на вход 23 блока управления и контроля 22 по типу «не более» или по типу «не менее», в зависимости от конкретной настройки измерительного устройства 26 и контролируемого диапазона сопротивлений исполнительных органов 14-19, уровня тока холостого хода.

В составе системы коммутации исполнительных органов 14-19 возможны дефекты, например замыкание цепей, содержащих диоды, транзисторы, резисторы, на фиг. 1 условно показанных в виде гипотетических RD цепочек по типу 65, или цепочки с сопротивлением R, имитирующими ток утечки между дефектными цепями, вплоть до короткого замыкания по типу 66. Эти дефекты уверенно обнаруживаются при проведении проверки на разобщенность цепей. При обнаружении дефекта следует провести анализ причины его появления, принять меры для поиска, устранения дефекта и недопущения возникновения такого дефекта впредь.

С помощью комплекса устройств предложенной системы коммутации исполнительных органов 14-19 можно проверить работоспособность всех силовых ключей 2-13, целостность исполнительных органов и, что не менее важно, разобщенность цепей электропитания исполнительных органов 14-19, находить изменения, вызванные непредсказуемыми дефектами, например, соединениями, обрывами или иными нарушениями в цепях электропитания и контроля исполнительных органов.

Поскольку контрольное устройство 26 является неотъемлемой частью системы коммутации исполнительных органов, то сопротивление имитатора нагрузки 31 (или 32) и конкретное устройство его переключения должны быть спроектированы заранее и отлажены в составе конкретной готовой системы коммутации исполнительных органов с учетом ожидаемых параметров комплектующих элементов, в частности - максимального и минимального сопротивления реальных исполнительных органов совместно с сопротивлением открытых (замкнутых) силовых ключей 2-13, с сопротивлением цепей электропитания, токов утечки, составляющих ток холостого хода и т.д.

Если установить сопротивление имитатора нагрузки 31 исходя из максимальной суммы допустимых токов утечки закрытых силовых ключей (максимально допустимого тока холостого хода), то по принципу «не более» в процессе проверки можно подтверждать отсутствие паразитных связей между цепями электропитания исполнительных органов и цепями электропитания -E или +E, способных увеличить ток холостого хода сверх допустимого, а также фиксировать на общем фоне чрезмерно увеличившийся ток утечки любого силового ключа.

Еще следует отметить, что диоды 33 и 34 с одинаковыми параметрами, соединенные последовательно с одинаковыми токозадающими резисторами 29 и 30, практически не влияют на точность измерений при балансе моста и поэтому могут не учитываться в предложенной системе коммутации исполнительных органов именно при балансе моста.

Исполнительные органы 14-19 по их функциональному назначения или по месту нахождения и т.п. на фиг. 1 могут быть объединены в блоки 35, 36, 37. В реальной аппаратуре такого объединения может не быть.

Разъемные контакты 41-42 и 53-64 соединителей и цепи электропитания исполнительных органов 14-19 приведены на фиг. 1 в качестве примера для того, чтобы условно показать, где и какие дефекты типа 65, 66 могут возникнуть в системе коммутации исполнительных органов и как их определить с помощью предложенного способа проверки работоспособности и разобщенности элементов и цепей в конкретной системе коммутации исполнительных органов.

Рассмотрим работу заявленной системы коммутации исполнительных органов с неразрушающим контролем работоспособности элементов коммутации и исполнительных органов (фиг. 1).

В течение срока службы и срока эксплуатации система коммутации исполнительных органов неоднократно выполняет непосредственно те функции, для которых она создана, а именно: управление исполнительными органами 14-19 (штатный режим работы) и проверка результатов исполнения команд, выданных системой коммутации исполнительных органов (в технологическом режиме) Кроме того, при необходимости или по графику, в технологическом режиме проводится проверка работоспособности элементов системы коммутации исполнительных органов 14-19 перед включением ее в штатном режиме и проверка разобщенности цепей системы коммутации исполнительных органов для подтверждений отсутствия каких-либо ошибок или дефектов в цепях управления исполнительных органов (в технологическом режиме).

Проверка системы коммутации исполнительных органов 14-19 в режиме, аналогичном штатному, обязательно должна быть проведена при штатном напряжении электропитания +E, со штатными исполнительными органами или с действующими имитаторами исполнительных органов по специальной программе, например, при проведении лабораторных и конструкторско-доводочных испытаний.

Проверка системы коммутации исполнительных органов при приемосдаточных испытаниях и перед штатной эксплуатацией производится всегда в технологическом облегченном режиме, когда не требуется или не допускается подавать на ее исполнительные органы 14-19 штатное напряжение электропитания, но требуется убедиться, что система управления исполнительными органами собрана полностью и правильно и, несмотря на то, что она не запитана рабочим напряжением ±E, убедиться, что она работоспособна, а именно - убедиться, что элементы коммутации - силовые ключи 2-13 работоспособны, цепи электропитания исполнительных органов не имеют электрических связей между собой и с силовыми цепями электропитания и, что до этой конкретной проверки не был разрушен ни один элемент системы коммутации и ни один исполнительный орган.

Перед проверкой работоспособности элементов системы коммутации исполнительных органов подсчитывают (согласно технической документации на силовые ключи) сумму предельно допустимых токов утечки через все пары выключенных силовых ключей 2-13 и через токозадающий резистор 29. В процессе любой проверки ток холостого хода включенной в технологическом режиме системы коммутации исполнительных органов не должен превышать суммы допустимых токов утечки холостого хода, если иное не оговорено особо.

В технологическом режиме на цепь электропитания +E и на силовые ключи 2, 4, 6, 8, 10 и 12 через токозадающий резистор 29 подают напряжение +U. Поскольку все силовые ключи 2-13 и электрический выключатель 25 разомкнуты, то через токозадающий резистор 29 никакой иной постоянный ток не течет, кроме тока холостого хода, который всегда должен быть меньше допустимой суммы токов утечки всех пар закрытых силовых ключей 2-13, соединенных последовательно с исполнительными органами 14-19.

Измеряют реальный ток холостого хода, сравнивают его измеренное значение с предельно допустимым током холостого хода и делают вывод об отсутствии замечаний в цепях электропитания.

Для начала проверки в режиме «ТЕСТ» включают блок управления и контроля 22, включают блок электропитания 1 и не подключают при этом его шину (+) к цепи электропитания +E: (электрический выключатель 25 должен находиться в исходном, выключенном, положении). Силовое положительное напряжение (+) электропитания на цепь электропитания +E в режиме «ТЕСТ» подавать нельзя. В режиме «ТЕСТ» его присутствие не обязательно, хотя и желательно, чтобы в процессе проверки убедиться, что оно или его шины электропитания не искажают результатов проверки, например, за счет каких-нибудь дефектов типа чрезмерных токов утечки, ошибок в монтаже и т.п.

Способ неразрушающего контроля работоспособности и разобщенности элементов системы коммутации и исполнительных органов состоит в следующем:

согласно технической документации на силовые ключи подсчитывают сумму предельно допустимых токов утечки всех выключенных силовых ключей 2-13 через токозадающий резистор 29,

подают напряжение +U на цепь электропитания +E от источника электропитания ±U через токозадающий резистор 29,

оценивают фактический уровень тока холостого хода элементов коммутации исполнительных органов, сравнивают его с суммой предельно допустимых токов утечки всех выключенных силовых ключей 2-13,

делают вывод об отсутствии замечаний в цепях электропитания 20 +E и 21 -E и элементов коммутации исполнительных органов 14-19, и

проводят проверку работоспособности элементов коммутации, цепей электропитания 20 +E и 21-E и исполнительных органов 14-19, для чего

поочередно кратковременно включают по одному силовые ключи 2, 4, 6, 8, 10, 12, подключенные к положительной цепи электропитания 20+E и контролируют суммарный уровень токов утечки, значение которого не должно превышать предельно допустимого уровня суммарного тока утечки всех выключенных силовых ключей, и подтверждают выключенное состояние силовых ключей 3, 5, 7, 9, 11, 13, соединенных последовательно с исполнительными органами 14-19 и силовыми ключами 2, 4, 6, 8, 10, 12, подключенными к единой отрицательной цепи электропитания 21 -E,

поочередно кратковременно включают по одному силовые ключи 3, 5, 7, 9, 11, 13, подключенные к единой отрицательной цепи электропитания 21 -E и контролируют суммарный уровень токов утечки, значение которого не должно превышать предельно допустимого уровня суммарного тока утечки всех выключенных силовых ключей, и подтверждают выключенное состояние силовых ключей 2, 4, 6, 8, 10, 12, соединенных последовательно с исполнительными органами 14-19 и силовыми ключами 3, 5, 7, 9, 11, 13, подключенными к положительной цепи электропитания 20 +E,

при каждом одном включенном силовом ключе 2, 4, 6, 8, 10, 12, подключенном к положительной цепи электропитания 20 +E, включением соответствующего силового ключа 3, 5, 7, 9, 11, 13, подключенного к единой отрицательной цепи электропитания 21 -E, включают в состав измерительного моста соответствующий исполнительный орган 14, 15, 16, 17, 18, 19 и, изменяя сопротивление имитатора нагрузки 31, при балансе измерительного моста определяют сопротивление имитатора нагрузки 31, которое равно сопротивлению включенного исполнительного органа,

при каждом одном включенном силовом ключе 3, 5, 7, 9, 11, 13, подключенном к единой отрицательной цепи электропитания 21 -E, включением соответствующего силового ключа 2, 4, 6, 8, 10, 12, подключенного к положительной цепи электропитания 20 +E, включают в состав измерительного моста соответствующий исполнительный орган 14, 15, 16, 17, 18, 19 и, изменяя сопротивление имитатора нагрузки 31, при балансе тока измерительного моста определяют сопротивление имитатора нагрузки 31, которое равно сопротивлению включенного исполнительного органа,

и после этого проводят проверку разобщенности элементов коммутации, цепей питания и исполнительных органов, для чего

при каждом одном включенном силовом ключе 2, 4, 6, 8, 10, 12, подключенном к положительной цепи электропитания 20 +E, поочередно кратковременно включают по одному силовому ключу, подключенному к единой отрицательной цепи электропитания 21 -E, кроме силового ключа, связанного своим исполнительным органом с уже включенным силовым ключом, контролируют суммарный уровень токов утечки, значение которого не должно превышать допустимого уровня тока холостого хода, и подтверждают отсутствие ложных электрических связей между цепями электропитания исполнительных органов,

при каждом одном включенном силовом ключе 3, 5, 7, 9, 11, 13, подключенном к единой отрицательной цепи электропитания 21 -E, поочередно кратковременно включают по одному силовому ключу подключенному к положительной цепи электропитания 20 +E, кроме силового ключа, связанного своим исполнительным органом с уже включенным силовым ключом, контролируют суммарный уровень токов утечки, значение которого не должно превышать допустимого уровня тока холостого хода, и под