Устройство для регистрации быстро протекающих процессов

Устройство для регистрации быстро протекающих процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21 е, 2, 11

Я 48813

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства для ретистрации быстро протекающих электрических про цессов.

К авторскому свидетельству П. В. Чебышева, заявленному

21 ноября 1935 года (спр. о перв. № 180721).

0 выдаче amapczoro свидетельства опубликовано 31 августа 1936 гома.

При исследовании работы электрических установок большое значение имеет изучение аварий, неожиданно возникающих в установке, в частности, напрймер, определение времени отключения коротких замыканий, изучение условий и процесса расстройств в энергетиче" ских системах под влиянием статических и динамических нарушений устойчивости, изучение работы защиты в различных условиях нарушения нормального режима и т.д. Все подобные явления, грозящие обычно тяжелыми последствиями, в большинстве случаев не могут быть искусственно воспроизведены, а потому запись таких процессов представляет большой интерес, нося подчас характер документа. Решение всех этих задач связано -с использованием автоматических регистрирующих приборов, обычно имеющихся на станции или подстанции или специально устанавливаемых на определенный срок.

Я некоторых случаях пользуются автоматическими шлейфовыми осциллографами, вступающими в действие в момент аварий. Однако, и те и другие приборы имеют большой недостаток, ограничивающий ценность их записей.

Самопишущие приборы, включенные непрерывно в сеть, имеют малую скорость записи, а потому, если даже предположить, что подвижная часть в точности воспроизводит исследуемое явленне (чего в действительности нет), быстро нарастающий аварийный процесс не может быть расшифрован с их помощью. Автоматический осциллограф дает хорошую запись протекания процесса, но, как известно, не может дать явления до начала аварии. В лучшем случае удается начать запись спустя 1 — 3 периода после начала аварии, и причина аварии все же остается. не выясненной. Сопоставление показаний осциллографа и регистрирующего прибора требует установки в одной точке того и другого и также не всегда может дать ответ на вопрос об условиях возникновения аварии. Кроме того, необходимо иметь в виду, что автоматический осциллограф -дорог и вряд ли можно рассчитывать на применение его в качестве массового регистратора.

Предлагаемое устройство позволяет воспроизвести исследуемый процесс с весьма малыми искажениями позже его действительного прохождения на некоторый постоянный промежуток времени. Последний может быть произвольно выбран в пределах от сотых долей до 1 — 3 секунд, Имея в распоряжеиии такой промежуток времени, можно его использовать для пуска автоматического осциллографа (при этом доста- то:но 0,1 — 0,2 сек.) или для включения, часового механизма специального само- пишущего приборо, обладающего повы- шенной быстротой установки стрелки и повышеныой скоростью движения бумаги (в этом случае необходимо время в 0,5 — 1 сек,).

Устройство основано на применении конденсаторов, периодически заряжаемых в последовательном порядке от источника исс. едуемого тока, а затем разряжаемых на измерительный прибор.

Согласно изобретению в устройстве применен вращающийся коммутатор, с помощью которого происходит сначала поо гередная зарядка, а затем разрядка конденсаторов. Так как разрядка происходит с некоторым отставанием, на. пример, на один оборот коммутатора, то будучи включенным в некоторый момент времени, измерительный прибор устройства зарегистрирует протекание процесса в течение некоторого промежутка времени до включения прибора.

Самопишущий прибор может быть непрерывно включен в сеть и работать так же, как и все регистрирующие приборы, а в момент аварии с помощью быстродействующего реле включаться на повышенную скорость записи, воспроизводя тем самым в развернутом виде со-, стояние установки непосредственно перед аварией, качало аварии и развитие .ее до тех пор, пока специальное реле времени, имеющее заданную выдержку, не переведет движения бумаги опять н» малую скорость. Следует отм.тить, что . в случае работы на регистрирующий прибор устройство дает выпрямленный ток, что позволяет в качестве регистратора применять магнитоэлектрический прибор, имеющий меньший период колебаний; чем обычно применяемые в таких случаях приборы переменного тока, а следовательно, лучше воспроизводящий переходные процессы.

На прилагаемом чертеже фиг. 1 по- ясняет устройство коммутатора; фиг. 2 и 3 — возможные форглы разрядного тока и фиг. 4 — принципиальную схему устройства.

Коммутатор- (фиг. 1) состоит пз батареи конденсаторов одинаковой емкости 1, соединенных с одной стороны с гииной 2 — 2 . Противоположные пластины конденсаторов выведены на ряд контактов 3, расположенных по окружности на панели из хорошо изолирующего материала. Концентрично с контактами расположены контактные кольца 4 и 5, соединенные с зарядной клеммой 6 и разрядной 7. В центре панели р»сположена ось вращения коммутирующего рычага 8, на котором посредством изолирующей пластины 9 укреплены щетки 10 и 11, из которых первая соединяет контакты 3 через кольцо 4 с зарядной клеммой, вторая через кольцо 5 — с разрядной клеммой. Коммутирующий рычаг вращается с постоянной скоростью от небольшого мотора через редуктор.

Если к вращающемуся коммутатору подвести некоторое изменяющееся напряжение, приложив его между клеммами 6 и 7, то через щетку 10 будет происходить зарядка конденсаторов до напряжения, соответствующего напряжению между указанными клеммами в момент прохождения щетки над контактом. При этом количество электричества, запасенное в конденсаторе, будет пропорционально напряжению. Когда коммутатор сделает один оборот, конденсаторы начнут разряжаться через щетку 11, кольцо 5 и клемму 7 на шлейф или измерительный прибор 12; при этом среднее значение силы тока за период разрядки будет равно (если пренебречь временем пробега щеток между контактами) где — время разрядки, при условии, что конденсатор разряжается практически до нуля. Максимальное значение тока, имеющее решающее значение при работе коммутатора на шлейф, также пропорционально напряжению зарядки и зависит лишь от емкости конденсатора и констант цепи разрядки. Если напряжение, подводимое к клеммам коммутатора, изменяется по определенному закону, проходя через нуль и меняя свой знак, то средний ток разрядки (и огибающая максимальных значений тока разрядки) в приборе 12 воспроизведет это изменение, отстав при этом на время одного оборота коммутирующего рычага. В случае работы на осциллограф, для улучшения видимости в цепь разрядки, целесообразно включить дроссель 13, дающий колебательный разряд конденсатора. Тогда форма кривой разрядки фиг. 2 перейдет в форму, аналогичную фиг. 3, дающую хорошую видимость при записи. При этом амплитуда отклонений шлейфа будет также пропорциональна первоначальному напряжению. (.оотношения между CL „- и

В рддр легко могут быть найдены вычислением.

Процесс зарядки конденсаторов происходит следующим образом. Если к коммутатору подведено постоянное напряжение, то достаточно сопротивление зарядной цепи выбрать таким, чтобы процесс зарядки успевал закончиться за время прохождения зарядной щетки по контакту (в общем случае время зарядки и разрядки может быть не равным).

В случае же подводимого к--коммутатору переменного напряжения e = E„ яп (в t+ ф) необходимо различать два режима работы:

1. Частота зарядок значительно выше частоты сети, т. е. на один период приходится несколько (10 — 12) зарядок; при этом, в случае достаточно малой постоянной времени цепи зарядки, конденсаторы воспринимают мгновенное значение подводимого напряжения. Этот случай представляет интерес при осциллографировании, когда необходимо иметь суждение о протекании процесса в пределах одного периода переменного тока; при этом среднее значение тока за период равно нулю.

2. Частота зарядок близка к частоте сети. В виду того, что вращение коммутатора не связано с вращением вектора напряжения, подводимого к коммутатору, напряжение на конденсаторах в момент отхода от них заряжающей щетки может иметь любое значение от,— Е„,, до+Е„, причемсреднеезначение тока разряда также может колебаться, не давая никакого представления об истинном протекании процесса.

Если же включить в цепь зарядки выпрямитель и поставить условием, чтобы время заряда было не меньше 0,7 периода, то при соот..етствующих значениях емкости и сопротивления в цепи зарядки можно добиться того, что напряжение на конденсаторе будет достаточно близко к амплитуде напряжения истекшего полупериода. Таким образом, ток „„B цепи разряда будет пропор-ционален максимальному значению подводимого напряжения за период.

Один из возможных вариантов схемы представлен на фиг. 4. Лля питания коммутатора применен обычный двухтактный выпрямитель 2. Устройство по этой схеме предназначено для записи напряжения. От него легко перейти к записи тока, включив изолирующий трансформатор 3 на определенное сопротивление и соответственно изменив параметры трансформатора. После коммутатора задержанное явление поступает в пишущий прибор 4, управляемый специальными реле 5, производящими повышение и обратное понижение скорости записи.

Так как сопротивление цепи зарядки лишь косвенно влияет на протекание процесса (изменяя в некоторых пределах точность приближения к максимальному значению зарядного напряжения), то в устройстве могут быть применены твердые выпрямители, во многих отношениях более удобные в эксплоатации, чем кенотроны.

Область применения описанного устройства не ограничивается записью токов и напряжений. По этому принципу может производиться регистрация любой электрической и не электрической величины — необходимо лишь добавить элемент, преобразующий эту величину в постоянное или переменное напряжение. В зависимости от необходимого опоздания и промежутков между замерами, обусловленных частотой замыканий, вытекает та или иная коммутация (в частности для измерений, связанных с устойчивостью, вполне достаточно фиксировать измеряемую величину один раз в период). Некоторым недостатком приспособления является наличие непрерывно вращающегося коммутирующего рычага, однако, нужно иметь в виду, что при правильном выборе параметров прибора контакты размыкаются acerpa при отсутствии тока, так что условия коммутации весьма благоприятны. Залес, коммутатор делает сравнительно небольшое число оборотов в минуту, а потому износ трущихся частей незначи-, телен. Наконец, в целом ряде отраслей! техники (в особенности в телеметрии) в настоящее время применяются непре- I рывно вращающиеся приборы, заслужи- вающие, очевидно, права гражданства. ! !

Предмет изобретения.

1. Устройство для регистрации быстро протекающих электрических процессов при помощи конденсаторов, периодически и поочередно заряжаемых от исследуемого источника тока, а затем разряжаемых на измерительный прибор, причем управление началом записи осуществлено при помощи реле, включенного в контролируемую цепь и предназначенного для пуска в ход или из- I менения скорости движения ленты регистрирующего прибора или осциллографа в момент возникновения исследуемого процесса, Отличающееся применением беспрерывно вращающегося переключателя, предназначенного сначала для поочередной зарядки присоединенных к его зажимам конденсаторов, а затем — для разряда их в том же порядке на измерительный прибор таким образом, чтобы заряд и разряд конд< нсаторов происходил с некоторым сдвигом по времени, например, на один оборот переключателя, с той целью, чтобы путем использования разряда конденсаторов, заряженных в течение предыдущего оборота переключателя, начало записи могло охватить некото,",ый промежуток времени до возникновения исследуемого явления.

2. В устройстве по п. 1 применение выпрямителя для предварительного выпрямления заряжающего конденсаторы переменного напряжения.

Тип..Промп лиграф". Таибонскаа; 12.. Зак. 4147 -GOO