Устройство для регистрации молниевых разрядов
Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к средствам регистрации мощных импульсных процессов преимущественно грозового происхождения. Задача полезной модели - расширение области применения устройства для регистрации молниевых разрядов. Поставленная задача решается тем, что устройство для регистрации молниевых разрядов, содержащее датчик и электромеханический счетчик импульсов, снабжено расширителем импульсов и источником питания, причем выход датчика подключен через последовательно соединенные расширитель импульсов и электромеханический счетчик импульсов к выходу источника питания, расширитель импульсов выполнен на основе симистора, управляющий электрод которого через резистор, а анод непосредственно являются входами расширителя импульсов, при этом параллельно управляющему электроду и аноду симистора подключены конденсатор и симметричный ограничительный диод, а катод симистора является выходом расширителя импульсов.
Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к средствам регистрации мощных импульсных процессов преимущественно грозового происхождения.
Известно устройство для регистрации характеристик молниевых разрядов, выполненное в виде цилиндрического ферромагнитного стержня, спресованного из порошкообразных высококоэрцитивного сплава, карборунда с пылинками стали, бакелита (Стекольников И.С. Молния. - М.-Л.: Из-во АН СССР, 1940. - С.61-70), и устанавливаемого перпендикулярно проводнику, по которому протекает ток молнии. При этом магнитное поле тока молнии намагничивает ферромагнитный стержень, что подтверждает факт воздействия тока молнии на проводник.
Недостатками ферромагнитного регистратора являются возможность стирания информации при повторном действии тока молнии с обратной полярностью, однократность действия, сложность процедуры определения факта срабатывания регистратора.
Известно устройство для регистрации молниевых разрядов РР-1 (Регистратор РР-1. Технические условия ТУ 16534013-80), содержащее в качестве датчика нелинейный резистор (например, варистор), включенный последовательно в цепь протекания молниевого тока, причем регистрирующий элемент в виде электромеханического счетчика включен параллельно нелинейному резистору.
Недостатком этого устройства является ограниченная возможность его применения для регистрации молниевых разрядов только в цепях высоковольтных разрядников, поскольку для срабатывания электромеханического счетчика требуется значительное время (3 мс при начальном токе срабатывания, в то время как длительности молниевых процессов на 2-3 порядка
меньше), и электромеханический счетчик в этом устройстве работает за счет подхватывающего тока высоковольтной сети с промышленной частотой 50 Гц.
Данное устройство для регистрации молниевых разрядов принято за прототип.
Задача полезной модели - расширение области применения устройства для регистрации молниевых разрядов в низковольтных электропитающих и информационных цепях, где использование подхватывающего тока затруднено либо невозможно.
Поставленная задача решается тем, что устройство для регистрации молниевых разрядов, содержащее датчик и электромеханический счетчик импульсов, снабжено расширителем импульсов и источником питания, причем выход датчика подключен через последовательно соединенные расширитель импульсов и электромеханический счетчик импульсов к выходу источника питания; расширитель импульсов выполнен на основе симистора, управляющий электрод которого через резистор, а анод непосредственно являются входами расширителя импульсов, при этом параллельно управляющему электроду и аноду симистора подключены конденсатор и симметричный ограничительный диод, а катод симистора является выходом расширителя импульсов.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для регистрации молниевых разрядов, на фиг.2 - схема датчика, на фиг.3 - схема расширителя импульсов, на фиг.4 - схема источника питания.
Устройство для регистрации молниевых разрядов (см. фиг.1) содержит соединенные последовательно датчик 1, расширитель импульсов 2, электромеханический счетчик импульсов 3 и источник питания 4. Датчик 1 (см. фиг.2) выполнен в виде малоиндуктивного (с малым количеством витков первичной обмотки, включенной в цепь 5, по которой протекает ток молнии) трансформатора 6, настроенного на заданные характеристики импульса тока молнии. Расширитель импульсов (см. фиг.3) выполнен на основе симистора 7, управляющий
электрод которого через резистор 8, а анод непосредственно подключены к выходу датчика 1, при этом параллельно управляющему электроду и аноду симистора 7 подключены симметричный ограничительный диод 9 и конденсатор 10, катод симистора 7 подключен непосредственно к выходу источника питания 4, а анод симистора 7 соединен с выходом источника питания 4 через обмотку электромеханического счетчика импульсов 3. Источник питания 4 выполнен в соответствии с известными решениями (см., например, учебник Багуца В.П., Ковалева Н.П., Костроминова А.М. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 1991. - С.73, 86) и содержит параллельно подключенный конденсатор 11, в цепь заряда которого включен последовательно ограничивающий резистор 12 и выпрямительный диод 13.
Устройство для регистрации молниевых разрядов работает следующим образом.
В ждущем режиме (при отсутствии молниевых импульсов) электромеханический счетчик 3 отключен симистором 7 от источника питания 4 с заряженным конденсатором 11 на выходе.
При возникновении импульсного тока молнии в цепи 1 на вторичной обмотке 5 малоиндуктивного трансформатора 3 датчика 2 индуктируется импульсное напряжение, под воздействием которого заряжается конденсатор 11, расширяющий действие импульса, и срабатывает симистор 9. Если амплитуда импульса велика, она срезается симметричным ограничительным диодом 9. В результате включения симистора 7 последним замыкается цепь питания электромеханического счетчика импульсов 3 от заряженного конденсатора 11 источника питания 8. Время протекания тока по этой цепи определяется постоянной времени разряда конденсатора 11 на индуктивно-активное сопротивление электромеханического счетчика импульсов 3, а также током отсечки симистора 7, и подбирается таким образом, чтобы обеспечивалась надежная работа электромеханического счетчика импульсов 3. Резистор 12 в источнике питания 4 ограничивает ток ниже уровня тока отсечки
симистора 7. После выключения симистора 7 электромеханический счетчик импульсов 3 также выключается, а конденсатор 11 начинает заряжаться и приводит устройство для регистрации молниевых разрядов в ждущий режим.
Заявляемое устройство успешно выдержало стендовые испытания при воздействии стандартизованных для молнии импульсных токов с амплитудой от 0,5 кА до 20 кА. Работоспособность устройства проверена в цепях электропитания кодовой автоблокировки на железнодорожном транспорте. В грозоактивный летний период регистратор зафиксировал 4 случая попадания тока молнии в цепи электропитания сигнальной точки автоблокировки.
1. Устройство для регистрации молниевых разрядов, содержащее датчик, электромеханический счетчик импульсов, отличающееся тем, что оно снабжено расширителем импульсов и источником питания, причем выход датчика подключен через последовательно соединенные расширитель импульсов и электромеханический счетчик импульсов к выходу источника питания.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расширитель импульсов выполнен на основе симистора, управляющий электрод которого через резистор, а анод непосредственно являются входами расширителя импульсов, при этом параллельно управляющему электроду и аноду симистора подключены конденсатор и симметричный ограничительный диод, а катод симистора является выходом расширителя импульсов.
