PL179295B1 - Uklad kontroli urzadzen zewnetrznych sterowanych przez naped trójfazowy PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 Uklad kontroli urzadzen zewnetrznych sterowanych przez naped tró jfazowy, takich ja k przedstawiane zwrotnice, zapory, pod- noszone mosty, bramy sluzowe i tym podobne, w którym do linii trójfazowej prowadzacej do urzadzenia zewnetrznego wzglednie do je j zyl i do napedu trójfazowego znajdujacego sie w urzadzeniu zew- netrznym sa doprowadzane elektryczne sygnaly kontrolne zalezne od stanu i/lub nastawienia urzadzenia zewnetrznego i/lub napedu trójfazowego i/lub zyl linii trójfazow ej wzglednie uzyskiwane z nich sygnaly sa wykrywane jak o wielkosci pomiarowe i sa dopro- wadzane do ukladu opracowujacego wielkosci pomiarowe, korzyst- nie do komputera i tam sa kontrolowane pod wzgledem zgodnosci lub odchylenia od wartosci oczekiwanej, znam ienny tym, ze gene- rator (S G ) sygnalów kontrolnych z napedem trójfazowym , którego uzwojenia (W 1, W 2 , W 3) i zyly (A 1, A 2, A3, A4) prowadzace do napedu tw orza siec , je s t dolaczony do co najmniej dwóch z czterech istniejacych zyl (A 1, A 2, A 3, A 4), przy czym doprowadzone do sie- ci sygnaly kontrolne okreslaja rozklad wielkosci pomiarowych za lezny od stanu i/lub od nastawienia napedu tró|fazowego i/lub zyl (A 1, A2, A 3, A4). korzystnie rozklad pradu i napiecia, oraz zawiera obwody pomiarowe do okreslania wielkosci elektromagnetycznych charakterystycznych dla wytworzonego rozkladu wielkosci pomia- rowych. korzystnie natezenia pradu, napiecia, fazy 1 wyprowadzo- nych z nich wielkosci elektromagnetycznych PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ kontroli urządzeń zewnętrznych sterowanych przez napęd trójfazowy na przykład przestawianych zwrotnic, zapór, podnoszonych mostów, bram śluzowych i tym podobnych, w którym do linii trójfazowej prowadzącej do urządzenia zewnętrznego względnie do jej żył i do napędu trójfazowego znajdującego się w urządzeniu zewnętrznym są doprowadzane elektryczne sygnały kontrolne. Te sygnały kontrolne zależne od stanu i/lub nastawienia urządzenia zewnętrznego i/lub napędu trójfazowego i/lub żył linii trójfazowej względnie uzyskiwane z nich sygnały są wykrywane jako wielkości pomiarowe i są doprowadzane do układu opracowującego wielkości pomiarowe, na przykład do komputera i tam są kontrolowane pod względem zgodności lub odchylenia od wartości oczekiwanej.

Wynalazek dotyczy układu do kontroli urządzeń zewnętrznych dowolnego rodzaju, w których sąumieszczone napędy trójfazowe do przestawiania urządzenia zewnętrznego pomiędzy określonymi położeniami krańcowymi, które są kontrolowane przez wyłączniki krańcowe. Układ taki znajduje się zwykle w centrali, a pomiędzy centralą i urządzeniem zewnętrznym przebiegająlinie trójfazowe, które służą do zasilania napędów trójfazowych. Przepływ prądujest sterowany przez urządzenia przełączające w centrali lub od centrali prowadzą przewody sterujące do urządzeń przełączających, na przykład do przekaźników, w liniach trójfazowych. Przy pomocy urządzeń przełączających prąd jest przełączany z danego miejsca do urządzenia zewnętrznego. Układ kontrolny dochodzi w centrali lub na stanowisku między centralą i urządzeniem zewnętrznym do linii trójfazowej zasilającej napęd trójfazowy urządzenia zewnętrznego, przez który jest sterowane nastawienie i/lub stan urządzenia zewnętrznego. Dla przestawiania urządzenia zewnętrznego, w szczególności zwrotnicy, prąd trójfazowy jest doprowadzany do napędu trójfazowego linią trójfazową czteroprzewodową R,S,T,N, przy czym środek przełączający urządzenia zewnętrznego, znajdujący się w napędzie trójfazowym, w szczególności wyłącznik krańcowy zwrotnicy, umożliwia pracę napędu trójfazowego zwykle niesymetrycznie. Po opuszczeniu przez urządzenie zewnętrzne, w szczególności przez iglicę zwrotnicy, jej położenia krańcowego, napęd trójfazowy pracuje nadal trójfazowo symetrycznie. Po osiągnięciu drugiego położenia krańcowego następuje podobnie wyłączenie niesymetryczne.

179 295

Znane są układy nastawcze mające napędy sterowane trójfazowo, stosowane przy dużych odległościach nastawiania, przy czym w celu uproszczenia same przewody trójfazowe potrzebne do przestawiania są wykorzystywane także do kontroli urządzenia zewnętrznego.

Znane jest z opisu patentowego RFN nr 20 38 031 urządzenie, które stanowi układ prądu kontrolnego zawierający półprzewodniki wymagające kłopotliwego zabezpieczenia. Całkowita informacja kontrolna jest wyprowadzana na podstawie kierunku prądu przewodu, tak, że jest otrzymana tylko niewielka informacja o stanie lub nastawieniu urządzenia zewnętrznego. To znane urządzenie tworzy pętlę przewodową z której otrzymuje się elektryczną wielkość pomiarową do kontroli.

Znany jest z opisu patentowego RFN nr 37 15 478 układ do kontroli urządzeń zewnętrznych, w którym napięcie kontrolne jest przełączane w sposób ciągły pomiędzy żyłami linii trójfazowej, w wyniku czego następuje sekwencyjne nadawanie sygnału wymagające ogromnego nakładu obliczeniowego. W każdym pomiarze jest próbkowana pętla przewodowa, do której jest dostarczany sygnał, przy czym jest wykorzystane odchylenie lub zgodność z wartością oczekiwaną tego sygnału w zależności od stanu i/lub nastawienia urządzenia zewnętrznego.

Znany jest z opisu patentowego RFN nr 36 38 681 układ, w którym napęd trójfazowy i żyły przewodu trójfazowego w kształcie osobnych pętli przewodowych są zasilane sygnałami, a stan linii po zasilaniu sygnałowym jest wykorzystywany jako wielkość pomiarowa stanu i/lub nastawienia napędu trójfazowego lub żył. W tym układzie, tak jak w układzie z opisu patentowego RFN nr 37 15 478, są stosowane ze względów bezpieczeństwa, przekaźniki z prowadzeniem przymusowym, w celu uzyskania właściwego układu bezprądowego podczas procesu pomiarowego.

Znany jest z opisu patentowego RFN nr 15 96 91 układ nastawiania i kontroli, w którym wszystkie kanały przetwarzania informacji i kanały transmisji informacji są sterowane sekwencyjnie. Ciągłe doprowadzanie napięcia pomiarowego i następująca po nim detekcja wymagają zastosowania dużego obciążenia kontrolnego układu obliczeniowego dla uzyskania decyzji redundancyjnej jednoznacznej i pewnej technicznie. Liczba kontrolowanych urządzeń zewnętrznych jest zatem bardzo ograniczona i przy kontroli napięcie sieciowe jest dołączane niskoomowo do silnika trójfazowego, co ze względów technicznych bezpieczeństwa jest niepożądane. Poza tym następuje zasilanie sygnałów kontrolnych w żyłach linii trójfazowej, połączonych ze sobąw postaci pętli przewodowej, tak, że otrzymana informacja sygnałowa czy redundancja są bardzo małe.

W układzie według wynalazku generator sygnałów kontrolnych z napędem trójfazowym, którego uzwojenia i żyły prowadzące do napędu tworzą sieć, jest dołączony do co najmniej dwóch z czterech istniejących żył, przy czym doprowadzone do sieci sygnały kontrolne określająrozkład wielkości pomiarowych zależny od stanu i/lub od nastawienia napędu trójfazowego i/lub żył, korzystnie rozkład prądu i napięcia, oraz zawiera obwody pomiarowe do określania wielkości elektromagnetycznych charakterystycznych dla wytworzonego rozkładu wielkości pomiarowych, korzystnie natężenia prądu, napięcia, fazy i wyprowadzonych z nich wielkości elektromagnetycznych.

Generator sygnałów jest dołączony do co najmniej trzech z czterech istniejących żył prowadzących do napędu i do trzech lub czterech żył dostarcza co najmniej dwa, korzystnie trzy lub cztery różne sygnały napięciowe.

W jednym przykładzie wykonania generator sygnałów jest dołączony do co najmniej dwóch istniejących żył i co najmniej jeden dodatkowy generator jest włączony pomiędzy co najmniej dwie żyły lub sprzęga co najmniej dwie żyły.

Generator sygnałów stanowi generator prądu stałego lub przemiennego, generator impulsowy lub funkcyjny, źródło napięcia stałego lub przemiennego lub tym podobne.

W innym przykładzie wykonania generator sygnałów zawiera wysokoomowy rezystor dla co najmniej trzech żył prowadzących do napędu, poprzez który faza linii sieci trójfazowej jest połączona z żyłą doprowadzającą tę fazę przez napęd do urządzenia zewnętrznego, tak, że faza li

179 295 nn sieci trójfazowej jest podana wysokoomowo jako sygnał kontrolny do przyporządkowanej żyły prowadzącej do napędu.

Sygnał kontrolny dla żyły jest odprowadzony z dwóch linii sieci trójfazowej, przy czym obie linie sieci trójfazowej są połączone poprzez rezystor z żyłą prowadzącą do napędu.

Generator sygnałów zawiera wiele generatorów prądu i/lub napięcia, korzystnie zawiera dla każdej żyły prowadzącej do napędu własny generator prądu lub napięcia.

Dodatkowy generator przyporządkowany generatorowi sygnałów jest dołączony do co najmniej dwóch żył prowadzących do napędu lub sprzężony z co najmniej dwiema żyłami.

W sieci zespolonej układ zawiera jako dodatkowy generator co najmniej jeden, włączony pomiędzy co najmniej dwiema żyłami prowadzącymi do napędu, rezystor i/lub impedancję zespoloną korzystnie indukcyjność lub pojemność i/lub podzespół nieliniowy, korzystnie diodę i/lub transformator sprzęgający indukcyjnie co najmniej dwie żyły prowadzące do napędu i/lub co najmniej jedną diodę włączoną do żyły prowadzącej do napędu i/lub podzespół nieliniowy i/lub rezystor zespolony, korzystnie rezystor omowy, indukcyjność lub pojemność.

Jako elektryczne wielkości pomiarowe sieci są mierzone natężenia prądów w żyłach prowadzących do napędu i napięcia pomiędzy poszczególnymi żyłami prowadzącymi do napędu i/lub stosunek ich faz albo stosunek czasu.

Korzystnie generator sygnałów jest dołączony do żył prowadzących do napędu stale czyli ciągle, także podczas działania czyli nastawiania napędu trójfazowego.

Generator sygnałów zasila korzystnie w zadanych okresach te same żyły prowadzące do napędu tymi samymi sygnałami kontrolnymi.

Poszczególne wielkości pomiarowe sieci są mierzone i przygotowywane do oceny równocześnie z urządzeniami pomiarowymi.

Stan generatora sygnałów przy zadanym nastawieniu i/lub znanym stanie żył prowadzących do napędu i/lub napędu trójfazowego jest kontrolowany przy pomocy wielkości pomiarowych sieci.

Zaletą wynalazku jest opracowanie układu kontroli urządzeń zewnętrznych sterowanych przez napęd trójfazowy, który spełnia wysokie wymagania niezawodności i bezpieczeństwa. Ponadto układ ten jest zbudowany prosto i może być stosowany do dużej ilości urządzeń zewnętrznych, bez konieczności zbyt dużych wymagań obliczeniowych. Wynalazek umożliwia uzyskanie czterożyłowego układu silnikowego, bez konieczności użycia przekaźnika bezpieczeństwa z prowadzeniem przymusowym.

Wynalazek zapewnia utworzenie sieci z generatora sygnałów umieszczonego pojedynczo lub z generatora sygnałów w połączeniu z przyporządkowanym mu generatorem dodatkowym wraz z żyłami linii trójfazowej względnie z napędem trójfazowym, zasilanymi sygnałami kontrolnymi. W sieci tej doprowadzony sygnał kontrolny wytwarza na podstawie osieciowania elektrycznego w żyłach względnie pomiędzy żyłami wykrywalne wielkości pomiarowe, mianowicie natężenia prądu, napięcia, opóźnienia fazowe, tak, że wykorzystywane są informacje wystarczające do tego, aby wymagane stany lub nastawienia względnie błędy mogły być wykrywane z wystarczająca dokładnością. Jest możliwa kontrola i nastawianie w sposób prosty i z dużąniezawodnością położenia krańcowego urządzenia zewnętrznego, błędnego nastawienia przy uruchamianiu urządzenia zewnętrznego, na przykład zwrotnicy, błędu w liniach trójfazowych, błędu dryftów elementów składowych czyli rozpoznanie wstępne błędu i tym podobne. Pod pojęciem ustalenia stanu żyły rozumie się na przykład kontrole przerwy linii lub jej zwarcie. Jako stan urządzenia zewnętrznego rozumie się na przykład błędne, nie przepisowo wykryte położenie, na przykład zwrotnicy. Jako nastawienie urządzenia zewnętrznego rozumie się na przykład położenia krańcowe lub położenie pośrednie. Zależnie od urządzenia zewnętrznego może być kontrolowanych wiele stanów i/lub nastawień przy pomocy wykrytych wielkości pomiarowych otrzymanych z sygnałów kontrolnych. Wykryte sygnały są porównywane z sygnałami zadanymi lub ustalonymi w funkcji zgodnej z przepisami czyli z wartościami oczekiwanymi, a wynik porównania jest wykorzystany.

179 295

Zapewniony jest bardzo trwały układ, który umożliwia równoczesny pomiar wielu wielkości pomiarowych, tak, że nie jest wymagany odczyt lub pomiar sekwencyjny. Zastosowane generatory sygnałów mogą pozostać dołączone nie tylko podczas operacji pomiaru, ale także w czasie, w którym linie trójfazowe przewodzą prąd, bez niebezpieczeństwa uszkodzenia układu. Sygnały kontrolne są wybrane w ten sposób, że nie sprawiają trudności w sensie technicznego bezpieczeństwa. Układ według wynalazku umożliwia zastosowanie znanych układów pomiarowych do ustalania prądów, napięć, faz i/lub innych wielkości pomiarowych. Znajdują w nim zastosowanie trwałe, dołączone na długi okres czasu układy pomiarowe, które dostarczają pożądane wielkości pomiarowe z wymaganą dokładnością.

Jest możliwe utworzenie korzystnej sieci z generatorem sygnałów i co najmniej trzema z czterech żył istniejącej linii trójfazowej. Jest korzystne, gdy generator sygnałów jest dołączony do czterech zasilających żył trójfazowych, ponieważ w tym przypadku wykorzystuje się dużą liczbę wielkości pomiarowych. Zasadniczo jest możliwe, przy dołączeniu generatora sygnałów jedynie do trzech żył, uzyskanie wystarczających informacji o czwartej żyle i napędzie trójfazowym. Dodatkowy generator wpływa dodatkowo na rozkład prądu lub rozkład wielkości pomiarowych w całej sieci lub przynajmniej w jej części. Dodatkowy generator wraz z generatorem sygnałów może tworzyć sieć przez sprzężenie lub połączenie pojedynczych żył linii trójfazowej.

Zaletą wynalazku jest utworzenie sieci zapewniającej, że w pojedynczych żyłach, lub w napędzie trójfazowym występują rozkłady wielkości pomiarowych charakterystycznych dla określonego nastawienia i/lub stanu napędu trójfazowego.

W układzie według wynalazku dla określonych sygnałów kontrolnych jest tworzony i zapamiętywany rozkład wielkości pomiarowych w żyłach linii trójfazowej i napędzie trójfazowym dla zadanego stanu. Następnie podczas kontroli urządzenia zewnętrznego sąporównywane wielkości pomiarowe ustalone dla różnych nastawień i/lub stanów z zapamiętanymi wartościami zadanymi i dostarczane sąodchylenia w celu oceny. Tak długo, jak zmierzona wielkość pomiarowa jest zgodna z zapamiętanymi wielkościami pomiarowymi dla różnych nastawień i /lub stanów urządzeń zewnętrznych, uważane są one za prawidłowe stany pracy. W wyniku właściwego wyboru sygnałów kontrolnych lub w wyniku sprzężenia żył można uzyskać rozkład wielkości pomiarowych, w szczególności rozkład prądu w sieci, który zapewnia przy nieznacznym nakładzie technicznym możliwie dużą redundancję względnie możliwie dużą różnicę sygnałów. Tym samym jest uzyskiwana także poprawa oceny rozkładu wielkości pomiarowych w sieci.

Jako generator sygnałów można zastosować generator prądu stałego lub przemiennego, generator impulsowy względnie źródło napięcia stałego lub przemiennego lub podobne.

Na podstawie wielkości pomiarowych uzyskanych z rozkładu wielkości pomiarowych w sieci, kontroluje się także stan generatora sygnałów, podczas gdy rozkład wielkości pomiarowych j est kontrolowany przy znanym stanie i/lub znanym nastawieniu urządzenia zewnętrznego. Na podstawie pomiarów poprzednich lub następnych rozpoznaje się, że urządzenie zewnętrzne znajduje się w prawidłowym stanie pracy, lub że istnieje odchylenie określonych wartości pomiarowych wskazujące, że generator sygnałowy pracuje błędnie.

Wykorzystanie występujących wielkości pomiarowych lub rozkładu wielkości pomiarowych ze względu na kontrolę błędów w żyłach lub w urządzeniu zewnętrznym jest realizowane w prosty sposób w układzie opracowującym wartości pomiarowe, na przykład w komputerze. Wielkości pomiarowe są korzystnie dostępne do kontroli w sposób ciągły, umożliwiając szybką ocenę lub określenie uszkodzenia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ kontroli urządzeń zewnętrznych sterowanych przez napęd trójfazowy, fig. 2 - generator układu kontrolnego, fig. 3 - układ kontrolny z czterema generatorami, fig. 4 układ kontrolny z dwoma generatorami, fig. 5 - układ kontrolny z pomiarowymi przetwornikami prądu różnicowego, fig. 6 - układ kontrolny z sieciąrezystorów pomiarowych i fig. 7 - układ kontrolny z badaniem przepływowym napięcia przemiennego.

179 295

Figura 1 przedstawia schematycznie układ kontrolny według wynalazku. Część oznaczona liniąkreskową znajduje się zwykle w centrali, która wraz z zespołem AU stanowi urządzenie zewnętrzne. Łączniki SI, S2, S3, S4 dla linii trójfazowych znajdują się w centrali, lub gdy są zdalnie sterowane - w urządzeniu zewnętrznym AU.

W urządzeniu zewnętrznym AU znajduje się napęd trójfazowy z uzwojeniami Wl, W2 i W3 silnika oraz z żyłami Al, A2 i A3 zasilania prądowego trójfazowego, które są połączone poprzez łączniki SI, S2, S3 z sieciątrójfazowąmającąlinie LI, L2 i L3 i prowadzą także do napędu i urządzenia zewnętrznego AU. Przewód zerowy L4 jest dołączony poprzez łącznik S4 do żyły A4.

W urządzeniu zewnętrznym AU znajdują się wyłączniki krańcowe ESI i ES2, które są przełączane przez właściwe zespoły sterujące urządzenia zewnętrznego, na przykład zwrotnicy. W wyniku właściwego dołączenia i odłączenia linii LI, L2 i L3 sieci trójfazowej lub przewodu zerowego L4 przy właściwym nastawieniu wyłączników krańcowych ESI i ES2 zostaje zapoczątkowany ruch ustawiający urządzenie zewnętrzne. Wyłączniki krańcowe ESI i ES2 są trwałe i uruchamiane przez stabilny układ mechaniczny. W przypadku zwrotnicy układ ten składa się z pręta, który jest połączony z iglicami zwrotnicy. Pręt przenosi położenie iglicy na mechanizm, który przy osiągnięciu położenia krańcowego, gdy iglica przylega całkowicie, zwiększa tor włączenia. Na małym odcinku od położenia krańcowego działa przełączenie danego wyłącznika krańcowego.

Generator SG sygnałów jest dołączony do sieci trójfazowej czyli do linii LI, L2, L3 i L4 i zawiera rezystory Rl, R2, R3 i R4, poprzez które są odprowadzane fazy sieci trójfazowej jako sygnały kontrolne doprowadzone do urządzenia zewnętrznego. Poprzez wysokoomowe rezystory Rl, R2, R3 i R4, które mają wartość rezystancji korzystnie większą od 10 kiloomów, te sygnały kontrolne są doprowadzane do żył Al, A2, A3 i A4. W sieci zawierającej rezystory i żyły Al, A2, A3, A4 prowadzące do urządzenia zewnętrznego i napędu urządzenia zewnętrznego, tworzy się określony rozkład wykrywalnych, elektrycznych wielkości pomiarowych. Na podstawie kontrolnych sygnałów trójfazowych przesuniętych w fazie powstają w żyłach prądy II, 12, 13,14, a pomiędzy tymi żyłami powstająróżnice napięć Ul, U2, U3, Ul2, Ul 3, U23. Prądy i/lub napięcia i/lub ewentualnie występujące przesunięcia fazowe są mierzone i oceniane. Ponieważ sygnały kontrolne są oceniane względem prądu, napięcia i fazy, wykrywane są odchylenia od oczekiwanych wielkości pomiarowych jako błędy urządzenia zewnętrznego, jego napędu lub żył Al, A2, A3 i A4.

Układ z fig. 1 wykorzystuje występujące napięcie sieciowe do wytwarzania sygnałów kontrolnych. Ten sposób pomiarów jest oparty w szczególności na zasadzie, że w liniach LI, L2, L3 sieci trójfazowej i w przewodzie zerowym L4 są wykorzystywane sygnały pomiarowe już przesunięte w czasie. To daje tę korzyść, że sekwencyjne metody pomiarowe sązbędne. Poza tym generator sygnałów jest dołączony także podczas uruchamiania urządzenia zewnętrznego, podczas którego sieć trójfazowa jest dołączona bezpośrednio do żył Al, A2, A3, A4 prowadzących do urządzenia zewnętrznego i nie może być odłączany, ponieważ istnieje tylko połączenie wysokoomowe. Można dodatkowo obserwować przebieg przestawiania w jego fazach pracy niesymetrycznej i symetrycznej. Również tutaj wykrywa się błędy. Wynika z tego zastosowanie stałego okablowania i trwałego układu z niewielkim prawdopodobieństwem uszkodzenia w samym układzie. Równocześnie nie ma układów półprzewodnikowych dołączonych niskoomowo do linii obciążonych zakłóceniami elektromagnetycznymi, zatem unika się tych zakłóceń.

Generator SG sygnałów jest dołączony czterema przewodami do czterożyłowej linii trójfazowej prowadzącej do urządzenia zewnętrznego i w tym samym czasie na każdym wyjściu generatora SG sygnałów jest odbierany inny sygnał. W sieci powstają odpowiednie rozkłady prądu, napięcia i fazy. Jest możliwe także wykorzystanie generatorów sygnałów, które nie zasilają wszystkich żył Al, A2, A3, A4 czterożyłowej linii trójfazowej, lecz na przykład tylko trzy żyły.

W przypadku, gdy sygnały są doprowadzone tylko do dwóch żył, na przykład przez przyłożenie napięcia +60 V do jednej żyły i przez układ napięcia 0 V do mnej żyły, do utworzenia sieci jest wymagane zastosowanie co najmniej jednego generatora sygnałów, co jest widoczne na

179 295 przykład z fig. 1 i fig. 6. Tutaj sieć rezystancyjna tworzy dodatkowy generator, a rezystory są sprzężone z żyłami. Dla napięć przemiennych tego rodzaju dodatkowy generator ZG1 jest zrealizowany przykładowo na fig. 1 jako transformator ze sprzężonymi cewkami SP11SP2 i rdzeniem K, który sprzęga ze sobą cewki SP1 i SP2 i przez to linie w urządzeniu zewnętrznym, w wyniku czego powstaje rozkład prądu w poszczególnych liniach. Ten rozkład prądu umożliwia właściwe pomiary prądu, napięcia i fazy oraz dostarcza właściwą liczbę ocenianych wielkości pomiarowych, które w wyniku nastawienia i stanu urządzenia zewnętrznego oraz żył Al, A2, A3 lub A4 umożliwiają uzyskanie wymaganych relacji. Inny dodatkowy generator ZG2 jest utworzony przez rezystor i diodę. Wówczas, gdy sygnały kontrolne generatora SG sygnałów są doprowadzane do dwóch żył, konieczne jest zastosowanie dodatkowych generatorów. Wówczas, gdy generator sygnałów dostarcza sygnały do trzech żył, dodatkowe generatory me są niezbędne, jednak w układzie dodatkowych generatorów występuje zwiększona liczba możliwych do oceny wielkości pomiarowych.

Dodatkowe generatory są dobierane tak, żeby powodowały rozkład wielkości pomiarowych, w szczególności rozkład prądu, w urządzeniu zewnętrznym AU lub w żyłach Al, A2, A3, A4 dołączonych do napędu trójfazowego taki, żeby była możliwa do oceny wystarczająca liczba wielkości pomiarowych.

Figura 2 przedstawia generator SG sygnałów, w którym podobnie jak na fig. 1, są zastosowane fazy doprowadzone liniami LI, L2, L3 względnie napięcia sieci trójfazowej służące do wytwarzania sygnałów kontrolnych. W tym przypadku faza linii L3 jest doprowadzona poprzez wysokoomowy rezystor R3 bezpośrednio do żyły A3 linii trójfazowej prowadzącej do urządzenia zewnętrznego. W celu wytworzenia następnych sygnałów kontrolnych, fazy linii LI i L2 są doprowadzone poprzez wysokoomowe rezystory RI i R2 bezpośrednio do właściwych żył Al, A2 Imii trójfazowej prowadzącej do urządzenia zewnętrznego. Przewód zerowy A4 jest dołączony poprzez rezystory Rgl41 Rg24 do linii LI i L2 sieci trójfazowej, w celu wytwarzania sygnałów kontrolnych. Wskutek tego uzyskuje się zasadniczo różny rozkład wielkości pomiarowych niż odpowiadający układowi z fig. 1, który w szczególności czyni bardziej rozróżnialnym ważny stan zwrotnicy otwartej. W tym układzie napięcie przewodu zerowego jest zastąpione przez napięcie sztuczne, które jest określane przez różnicę napięć faz linii LI i L2.

Układy z fig. 1 i 2 są wykorzystywane również, gdy sieć trójfazowa jest dołączona do urządzenia zewnętrznego, jeśli tylko rezystory Rl, R2, R3, R4 zapewniają właściwe zabezpieczenie. Inaczej należy zastosować generatory sygnałów przeciwdziałające problemom związanym z napięciami trójfazowymi.

Figura 3 przedstawia układ według wynalazku, w którym są stosowane ważne sygnały kontrolne. Generator SG sygnałów zawiera cztery pojedyncze generatory. Wytwarzanie i ważenie sygnałów kontrolnych względnie wielkości pomiarowych jest przy tym osiągane dzięki wykorzystaniu różnych napięć UG1, UG2, UG3 i UG4 generatorów. Każdy z czterech oddzielnych generatorów podaje sygnał kontrolny do jednej z żył Al, A2, A3, A4 linii czterożyłowej prowadzącej do urządzenia zewnętrznego. Rezystory Rl, R2, R3 i R4 mogą mieć różne wartości, przez co wpływa się także na rozkład prądu w sieci. Pojedyncze wielkości pomiarowe sąustalane przez pomiary napięcia i/lub prądu i/lub fazy. Zastosowane w tym celu urządzenia pomiarowe są w najprostszym przypadku przekaźnikiem lub transoptorem, które zmieniają swój stan przy zadanych wartościach napięcia i/lub prądu, który to stan jest wyrażany jako stan tak/nie.

Określenie najkorzystniejszych kombinacji rezystorów, napięć wyjściowych i tym podobnych w generatorze sygnałów jest ustalane na podstawie wymagań stawianych układowi. Wymaganymi kryteriami są optymalny przedział błędu, właściwa czułość na awarię elementów obwodu pomiarowego i optymalna dowolność zastosowania komputera.

Figura 4 przedstawia schematycznie układ według wynalazku, w którym generator SG sygnałów zawiera dwa oddzielne generatory UG31UG4. Sygnały kontrolne sąpodawane poprzez rezystory Rl, R2, R3 i R4 o równych lub różnych wartościach do czterożyłowej linii prowadzącej do urządzenia zewnętrznego. Oba oddzielne generatory UG3, UG4 wytwarzają napięcie +60 V lub -60 V, które jest doprowadzane poprzez rezystory R3 i R4 do żył A3, A4 linii

179 295 trójfazowej prowadzącej do urządzenia zewnętrznego. Do rezystorów RI i R2 nie ma dołączonych generatorów, mimo to rezystory RI i R2 powodują rozkład prądu w żyłach Al, A2. W tym generatorze sygnałów jest możliwy różny pomiar potrójny, a mianowicie kombinacja pomiarów napięć U12-U13-U23 z I3-U14-U24. Te potrójne kombinacje, które są oceniane na przykład przez dwa komputery, to znaczy komputer A i komputer B, zapewniaj ą przedział błędu pomiędzy prawidłowymi położeniami i pomiędzy błędnym położeniem urządzenia zewnętrznego, który jest wystarczający dla wielu zastosowań w praktyce.

Figura 5 przedstawia układ według wynalazku, w którym napięcia występujące pomiędzy poszczególnymi żyłami Al, A2, A3, A4 sąodbierane przy pomocy pomiarowych przetworników prądu różnicowego. Zasadniczo stosuje się dowolne urządzenia pomiarowe do ustalenia wielkości pomiarowych, jednak przedstawione przetworniki pomiarowe odznaczająsię dużą trwałością i wytrzymałością napięciową i korzystnym tłumieniem zakłóceń elektromagnetycznych dzięki właściwości nasycania się żelaznego rdzenia. Ten sposób pomiarów opiera się na zasadzie, że w sieci trójfazowej, dzięki przesunięciu fazowemu pomiędzy pojedynczymi fazami i przewodem zerowym są możliwe do wykorzystania automatyczne sygnały pomiarowe przesunięte w czasie. Prąd różnicowy zapewnia sygnały pomiarowe bardzo łatwe do oceny, jeżeli urządzenie zewnętrzne lub sieć przyjmuje charakterystyczny stan (położenie krańcowe). W danym przypadku nie są przedstawione rezystory Rl, R2, R3 i R4.

Figura 6 przedstawia układ według wynalazku, w którym jest zastosowana sieć rezystorów pomiarowych do połączenia z urządzeniem zewnętrznym czyli żyłami Al, A2, A3, A4, które prowadzą do urządzenia zewnętrznego. Generator sygnałów dostarcza do żyły A3 sygnał kontrolny +60V poprzez rezystor R3, a z drugiej końcówki generatora sygnałów jest doprowadzona wartość OV poprzez rezystor R4 do żyły A4. Pozostałe rezystory R13, R14, R24, R34 oraz Rl i R2 tworzą sieć, z której jest uzyskiwany rozkład prądu, napięcia lub fazy, który daje właściwy rozkład wielkości pomiarowych w żyłach Al, A2, A3, A4 względnie pomiędzy żyłami.

Przez pomiar pojedynczej wartości napięcia jest możliwe otrzymanie informacji o stanie i/lub nastawieniu całego urządzenia zewnętrznego. Jest to możliwe dzięki doborowi wartości pojedynczych rezystorów. Dzięki strukturze tej sieci jest odbieranych szczególnie dużo informacji przez pomiar prądu poprzecznego na przekątnej A1-A2, ponieważ sieć w tym położeniu zachowuje się podobnie do mostka pomiarowego. Zastosowana liczba rezystorów stanowi specjalny rodzaj dodatkowego generatora, który wraz z generatorem sygnałów dołączonym do dwóch żył A3, A4 tworzy sieć z właściwym rozkładem wielkości pomiarowych.

Figura 7 przedstawia układ, w którym przeprowadza się badanie przepływowe napięcia przemiennego (fig. 1, fig. 5) jako szczególną realizację sposobu pomiarów z fig. 3. Trzy linie LI, L2, L3 sieci trójfazowej wraz z rezystorami Rl, R2, R3 tworzą generator SG sygnałów. W sieci trójfazowej trzy uzwojenia generatorów są połączone w gwiazdę. Ten sposób pomiarów opiera się na zasadzie, że w sieci trójfazowej w wyniku przesunięcia fazowego pomiędzy poszczególnymi fazami i przewodem zerowym wykorzystuje się automatycznie przesunięte w czasie wielkości pomiarowe, które łatwo wykrywa się.

Układ zawierający uzwojenia trójfazowe, wyłączniki krańcowe, żyły urządzenia zewnętrznego nie jest traktowany jako przedstawiona na wstępie sieć według wynalazku. Dopiero poprzez rozszerzenie według wynalazku poprzez generator sygnałów i ewentualnie generator dodatkowy osiąga się strukturę sieciową, która umożliwia wystarczającą ilość wartości pomiarowych.

179 295

179 295

Fig.3

179 295

GO

179 295

179 295

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ kontroli urządzeń zewnętrznych sterowanych przez napęd trójfazowy, takich jak przedstawiane zwrotnice, zapory, podnoszone mosty, bramy śluzowe i tym podobne, w którym do linii trójfazowej prowadzącej do urządzenia zewnętrznego względnie do jej żył i do napędu trójfazowego znajdującego się w urządzeniu zewnętrznym są doprowadzane elektryczne sygnały kontrolne zależne od stanu i/lub nastawienia urządzenia zewnętrznego i/lub napędu trójfazowego i/lub żył linii trójfazowej względnie uzyskiwane z nich sygnały są wykrywane jako wielkości pomiarowe i są doprowadzane do układu opracowującego wielkości pomiarowe, korzystnie do komputera i tam są kontrolowane pod względem zgodności lub odchylenia od wartości oczekiwanej, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów kontrolnych z napędem trójfazowym, którego uzwojenia (Wl, W2, W3) i żyły (Al, A2, A3, A4) prowadzące do napędu tworzą sieć, jest dołączony do co najmniej dwóch z czterech istniejących żył (Al, A2, A3, A4), przy czym doprowadzone do sieci sygnały kontrolne określają rozkład wielkości pomiarowych zależny od stanu i/lub od nastawienia napędu trójfazowego i/lub żył (Al, A2, A3, A4), korzystnie rozkład prądu i napięcia, oraz zawiera obwody pomiarowe do określania wielkości elektromagnetycznych charakterystycznych dla wytworzonego rozkładu wielkości pomiarowych, korzystnie natężenia prądu, napięcia, fazy i wyprowadzonych z nich wielkości elektromagnetycznych.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów jest dołączony do co najmniej trzech z czterech istniejących żył (Al, A2, A3, A4) prowadzących do napędu i do trzech lub czterech żył (Al, A2, A3, A4) dostarcza co najmniej dwa, korzystnie trzy lub cztery różne sygnały napięciowe.
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów jest dołączony do co najmniej dwóch istniejących żył (Al, A2, A3, A4) i co najmniej jeden dodatkowy generator (ZG1, ZG2) jest włączony pomiędzy co najmniej dwie żyły (Al, A2, A3, A4) lub sprzęga co najmniej dwie żyły (Al, A2, A3, A4).
4. 4. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów stanowi generator prądu stałego lub przemiennego, generator impulsowy lub funkcyjny, źródło napięcia stałego lub przemiennego lub tym podobne.
5. 5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów zawiera wysokoomowy rezystor (Rl, R2, R3, R4) dla co najmniej trzech żył (Al, A2, A3, A4) prowadzących do napędu, poprzez który faza linii (LI, L2, L3, L4) sieci trójfazowej jest połączona z żyłą (Al, A2, A3, A4) doprowadzającą tę fazę przez napęd do urządzenia zewnętrznego, tak, że faza linii (LI, L2, L3, L4) sieci trójfazowej jest podana wysokoomowo jako sygnał kontrolny do przyporządkowanej żyły (Al, A2, A3, A4) prowadzącej do napędu
6. 6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że sygnał kontrolny dla żyły (A4) jest odprowadzony z dwóch linii (LI, L2) sieci trójfazowej, przy czym obie linie (LI, L2) sieci trójfazowej są połączone poprzez rezystor (Rgl4, Rg24) z żyłą (A4) prowadzącą do napędu.
7. 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów zawiera wiele generatorów prądu i/lub napięcia (UG1, UG2, UG3, UG4), korzystnie zawiera dla każdej żyły (Al, A2, A3, A4) prowadzącej do napędu własny generator prądu lub napięcia.
8. 8. Układ według zastrz. 3 albo 7, znamienny tym, że dodatkowy generator (ZG1, ZG2) przyporządkowany generatorowi (SG) sygnałów jest dołączony do co najmniej dwóch żył (Al, A2, A3, A4) prowadzących do napędu lub sprzężony z co najmniej dwiema żyłami (Al, A2, A3, A4).
9. 9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że w sieci zespolonej zawiera jako dodatkowy generator (ZG1, ZG2) co najmniej jeden, włączony pomiędzy co najmniej dwiema żyłami (Al,

   179 295

   Α2, Α3, Α4) prowadzącymi do napędu, rezystor i/lub impedancję zespoloną, korzystnie indukcyjność lub pojemność i/lub podzespół nieliniowy, korzystnie diodę i/lub transformator sprzęgający indukcyjnie co najmniej dwie żyły (Al, A2, A3, A4) prowadzące do napędu i/lub co najmniej jedną diodę włączoną do żyły (Al, A2, A3, A4) prowadzącej do napędu i/lub podzespół nieliniowy i/lub rezystor zespolony, korzystnie rezystor omowy, indukcyjność lub pojemność.
10. 10. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że jako elektryczne wielkości pomiarowe sieci sąmierzone natężenia prądów w żyłach (Al, A2, A3, A4) prowadzących do napędu i napięcia pomiędzy poszczególnymi żyłami (Al, A2, A3, A4) prowadzącymi do napędu i/lub stosunek ich faz albo stosunek czasu.
11. 11. Układ według zastrz. 10, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów jest dołączony do żył (Al, A2, A3, A4) prowadzących do napędu stale czyli ciągle, także podczas działania czyli nastawiania napędu trójfazowego.
12. 12. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że generator (SG) sygnałów zasila w zadanych okresach te same żyły (Al, A2, A3, A4) prowadzące do napędu tymi samymi sygnałami kontrolnymi.
13. 13. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że poszczególne wielkości pomiarowe sieci sąmierzone i przygotowywane do oceny równocześnie z urządzeniami pomiarowymi.
14. 14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że stan generatora (SG) sygnałów przy zadanym nastawieniu i/lub znanym stanie żył (Al, A2, A3, A4) prowadzących do napędu i/lub napędu trójfazowego jest kontrolowany przy pomocy wielkości pomiarowych sieci.

    * * *