4.8. Измерение длительных помех из сети питания

Определение ряда понятий, связанных с помехами из сети питания, было приведено в 2.3.

Измерение длительных помех в сети питания специфично в том отношении, что о наличии провала или перенапряжения приходится судить по значению амплитуды в каждом полупериоде переменного напряжения в сети. Вместе с тем быстродействие элементной базы приборов может быть небольшим. Это позволяет, в принципе, применять в качестве основных элементов электромеханические реле и счетчики импульсов.

Именно так были выполнены некоторые разработанные в 1968 г. в СКВ вычислительных машин (г. Вильнюс) многоканальные измерительные приборы, предназначенные для измерения амплитуд и длительностей провалов и перенапряжений в сети питания [84].

На рис. 4.28, а, б приведены принципиальная схема и условное обозначение основного релейного элемента указанных приборов.

Элемент Э состоит из реле Р с двумя переключающимися контактами и схемы питания реле, содержащей двухполупериодный выпрямитель из диодов и потенциометр установки напряжения

Рис. 4.28. Принципиальная схема (а) и условное обозначение (б) релейного элемента, селекторы малых (е) и больших амплитуд, схемы измерения длительности провала (д) и перенапряжения (е)

срабатывания реле Р. В зависимости от способа подключения датчика к измеряемой сети его легко превратить в селектор малых или больших амплитуд (рис. 4.28, б,.

В первом случае элемент подсоединяется к сети через замыкающий контакт. Предварительно с помощью замыкающей кнопки К на обмотку реле подается напряжение. При понижении напряжения питания за пороговое значение реле отпускается, сигнализируя тем самым о том, что Значение устанавливается с помощью потенциометра

Во втором случае элемент подсоединяется к сети через размыкающую кнопку К, а замыкающий контакт реле включается параллельно потенциометру

Предварительно с помощью кнопки К обмотка реле обесточивается. При повышении напряжения сети выше порогового уровня реле срабатывает и своим контактом шунтирует потенциометр R. Таким образом, после окончания перенапряжения реле Р более не отпускается. Срабатывание реле в данном случае сигнализирует о том, что

Для измерения длительности провалов и перенапряжений используются электромеханические счетчики, которыми управляют релейные элементы. Соответствующие схемы для измерения длительности провала и перенапряжения приведены на рис. 4.28, д, е.

Каждая схема содержит селектор малых амплитуд и селектор больших амплитуд настроенных на один и тот же пороговый уровень г/Пор, и счетчик импульсное питание которого осуществляется от измеряемой сети через дополнительные контакты реле элементов диод и ограничивающее сопротивление.

Измерение длительности провала происходит следующим образом. При нажатии на кнопку К реле элемента срабатывает, реле элемента обесточивается и его размыкающие контакты замыкаются. При наступлении провала, когда напряжение сети становится меньше реле элемента отпускается и его размыкающие контакты замыкаются, цепь питания счетчика - замыкается и он начинает подсчитывать количество периодов напряжения сети. Одновременно начинает получать питание элемент Однако он сработать не может, пока Когда напряжение восстанавливается, реле элемента срабатывает и его контакты размыкают цепь питания счетчика. Для подготовки к следующему измерению необходимо снова нажать на кнопку К.

Измерение длительности перенапряжения осуществляется следующим образом. При нажатии на кнопку К реле элементов обесточиваются и их замыкающие контакты размыкаются. После отпускания кнопки реле элемента через размыкающий контакт получает питание, срабатывает и подготавливает цепь питания счетчика к работе. При появлении перенапряжения, когда срабатывает

реле элемента замыкаются его контакты в цепи питания счетчика и последний начинает считать периоды переменного напряжения сети. Одновременно снимается принудительное питание реле элемента Когда провал кончается, реле элемента отпускается, его контакт в цепи питания счетчика размыкается и последний перестает считать. Для подготовки к следующему циклу измерения опять необходимо нажать на кнопку К.

Описанные схемы позволяют относительно просто собирать многоканальные измерители амплитуд и длительностей провалов и перенапряжений. Быстродействие реле и счетчиков должно быть таким, чтобы обеспечивалось срабатывание за время, не превышающее четверти периода промышленной частоты.

Максимальная глубина провалов, длительность которых можно измерить с помощью описанных средств, ограничена по двум причинам: во-первых, для работы счетчика необходимо, чтобы напряжение импульсного питания было не меньше некоторого предельно допустимого значения, во-вторых, пороговое напряжение селектора амплитуд принципиально не может быть меньше, чем минимальное напряжение срабатывания реле.

Свободным от упомянутого недостатка является регистратор длительных помех также разработанный в СКВ ВМ Вильнюс) [85]. Прибор предназначен для измерения максимальных глубин провалов, максимальных амплитуд перенапряжений, длительностей процессов и интервалов времени между двумя процессами в однофазной сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Прибор фиксирует также очередность появления провала и перенапряжения, возникших в одном процессе. Прибор выполнен на интегральных схемах. Упрощенная структурная схема приведена на рис. 4.29, а. Временная диаграмма, иллюстрирующая функционирование устройства, приведена на рис. 4.29, б

В основу построения структуры прибора принят метод дискретного измерения значений напряжения сети в моменты, когда напряжение в каждом полупериоде достигает амплитудного значения. Измерение амплитуд производится многоканальными селекторами больших амплитуд (для перенапряжений) и малых амплитуд (для провалов). Измерение длительностей процессов осуществляется счетным методом.

Прибор работает следующим образом. Контролируемое напряжение сети через сетевой фильтр СФ подается на формирователь Ф строб-импульсов (СИ) и через датчик Д на регистр селекторов РС. Формирователь Ф обеспечивает формирование коротких импульсов в моменты перехода переменного напряжения через нуль и их задержку на время, равное четверти периода. Кроме того, формирователь Ф содержит систему задержек, гарантирующую появление на выходе Ф, по крайней мере, одного строб-импульса даже тогда, когда измеряемое напряжение отключилось на время, большее, чем половина периода.

Строб-импульсы через ключ управляемый логической схемой управления ЛУ, подаются на регистр ключей РК, расположенных между элементами РС и регистром запоминающих элементов (триггеров) РТ. Датчик Д содержит двухполупериодный выпрямитель и делитель напряжения. Если напряжение в сети нормальное, т. е. амплитуда находится в пределах то в момент времени, соответствующие амплитудным значениям полуволн напряжения, сигналы на выходах всех селекторных пороговых схем имеют низкий уровень. И хотя в середине каждого полупериода на ключи РК приходят строб-импульсы с

(см. скан)

Рис. 4.29. Структурная схема (а) и временная диаграмма работы (б) измерителя длительных помех

в триггеры РТ ничего не записывается. Пусть в некоторый момент времени напряжение сети пропадает (рис. 4.29, б). Тогда в момент прихода очередного строб-импульса на выходах всех селекторов малых амплитуд будет высокий уровень, и эта информация перепишется в регистр триггеров. В том числе сработает триггер, соответствующий пороговому уровню, близкому к Сигнал с этого триггера через схему ЛУ открывает ключ и через последний с генератора Г начинают поступать счетные импульсы на счетчик длительности процесса Тот же сигнал закрывает ключ , и тем самым прекращается поступление счетных импульсов на счетчик интервалов между двумя процессами Когда напряжение в сети восстанавливается, сигнал с селектора с пороговым уровнем, близким к , через закрывает ключи . При этом прекращается подача строб-импульсов на РК и счетных импульсов на Позиционный код на выходах регистра РТ преобразуется шифратором в код для семисегментного индикатора И, при этом учитывается состояние только того канала, который зафиксировал экстремальное отклонение напряжения. Информация о состоянии счетчиков также отображается индикаторами И. Приведение прибора в исходный ждущий режим осуществляется нажатием на кнопку Пуск. При этом схема ЛУ выдает сигнал установка нуля на все триггеры РТ, счетчики , а затем открывает ключи и .

Питание прибора осуществляется от сети через выпрямитель и стабилизатор напряжения. При провалах и отключениях напряжения сети прибор автоматически переходит на резервное питание от аккумуляторной батареи через тот же стабилизатор.

Технические характеристики Р-4