1one
Изобретение относитс к горной и горнорудной отрасл м промышленности и может быть использовано дл контрол цепи заземлени передвижных машин УГОЛЬНЫХ шахт.The invention relates to the mining and mining industries and can be used to control the grounding circuit of mobile machines for COAL mines.
Известны устройства, контролирующие величи+ну сопротивлени заземл ющей кабел и дополнительной жилы , в качестве которого используетс одна из жил управлени , замкнутых между собой через концевой диод.Devices are known that control the magnitude of the resistance of the grounding cable and the additional conductor, which is used as one of the control wires closed between themselves through an end diode.
В этих устройствах диод обеспечивает защиту от потери управл емости, а промежуточные реле, нечувствительные к переменному току, выполн ет роль компараторов, которые срабатывают ( отключаютс ) при увеличении сопротивлени заземл ющей цепи выше порога уставки l Однако эти устройства дл обеспечени контрол заданной величины требуют индивидуальной настройки релекомпараторов . При этом последниеIn these devices, the diode provides protection against loss of controllability, and intermediate relays that are insensitive to alternating current play the role of comparators, which are triggered (switched off) as the resistance of the grounding circuit rises above the setting threshold l. However, these devices require an individual setting relays. In this last
работают .не в паспортном режиме, в св зи с чем ухудшаетс надежность работы их контактов и повышаютс требовани к стабилизации источников их питани .they do not work in the passport mode, in connection with which the reliability of their contacts deteriorates and the requirements for stabilizing their power sources increase.
При незначительном изменении параметров в настройке реле-компараторов в сторону повышени чувствительности происходит их самовключение, а при снижении чувствительности реле не контролируют заданную величину сопротивлени .With a slight change in the parameters in the setting of the relay-comparators in the direction of increasing sensitivity, they turn on automatically, and when the sensitivity of the relay decreases, they do not control the specified resistance value.
Наиболее близким к изобретению вл етс устройство контрол цепи за5 землени , содержащее искробезопасный источник переменного тока, четырехплечий прлууравновешенный измерительный мост с измерительным плечом, образованным заземл ющей и дополнитель20 ной жилами, соединенными через концевой диод, и образцовым плечом, включающий опорный резистор и диод, включенный согласно с диодом в измерительнОм плече, усилитель и исполнительное реле 2. Недостатком известного устройства вл етс отсутствие защитного отказа обуславливающее низкую надежность ко рол цепи заземлени , чувствительность к пол рности подключени конце вого диода и низкую помехозащищеннос Отсутствие защитного отказа приво дит к тому, что в случае пробо выходного транзистора усилител исполнительное реле срабатывает и пускател передвижной машины остаетс включенным независимо от сопротивлени цепи заземлени вплоть до его обрыва. По вл етс возможность травмировани че ловека электрическим током. При установке или замене концевого диода возможно его неправильное включение. Учитыва сложность эксплуатации шахтного забойного оборудовани чувствительность схемы к пол рности включени диода может привести (и часто приводит) к большим потер м рабочего времени. Цель изобретени - повышение надежности устройства. Поставленна цель достигаетс тем что устройство контрол цепи заземлени передвижных машин угольных шахт содержащее искробезопасный источник переменного тока, включенный в диагональ питани моста, содержащего измерительное плечо, образованное заземл ющей и дополнительной жилами, соединенными через концевой диод, и плечи, образованные соответственно первым, вторым и третьим резисторами , исполнительный релейный элемент, введены компаратор, четыре диода, восемь резисторов, причем анод перво диода соединен с катодом второго диода и первыми выводами первого и второго резисторов, катод первого и анод второго диодов соединены с первыми выводами соответственно четвертого и п того резисторов, вторые выводы которых соединены с вторыми выводами второго, шестого и седьмого резисторов , анод третьего диода соединен с катодом четвертого Диода и первым выводом третьего резистора, анод четвертого диода соединен через восьмой резистор с инверсным входом компаратора , катод первого диода соединен через дев тый резистор с инверсным . входом-компаратора, катод третьего ди ода соединен через дес тый резистор с пр мь «ходом компаратора, с кото1 ым через одиннадцатый резистор соединен анод второго диода, выход компаратора соединен с входом .исполнительного релейного элемента, вторые выводы шестого и седьмого рези-сторов соединены с земл ной шиной. Причем исполнительный релейный элемент содержит трансформатор, выпр мительный диодный мост, исполнительное реле, выводы которого зашунтированы кoндeнcatopoм, причем первый вывод первичной обмотки трансформатора соединен с входом исполнительного релейного элемента, второй вывод первичной обмотки трансформатора соединен с земл ной шиной, выводы вторичной обмотки трансформатора соединены с первой диагональю выпр мительного диодного моста, втора диагональ которого соединена с выводами исполнительного реле. На фиг. 1 представлена принципиальна схема устройства; на фиг. 2 осциллограмма работы устройства. Устройство содержит искробезрпас-, ный источник 1 переменного тока, измерительный мост, состо щий из плеч 2(R5), 3(М и (Ra). диоды 5-8, резисторы 9(R4). 10(5). iHRg) 2(R), 13(Rg), 1(R9), 15( l6() компаратор 17, трансформатор 18, диодно-выпр мительный мост 19, исполнительное реле 20, конденсатор 21 и заземл ющую жилу 22(Ra) и .концевой диод 23, образующие изме рительное плечо моста (22 и 23). Устройство работает следующим образом . Искробезопасный источник переменного тока вырабатывает напр жение частотой f. В измерительных 2, 23 и 22 и образцовых .3 и плечах моста протекают синфазные токи. Если сопротивление заземл ющей жилы R. f eHbuie величины сопротивлени плейа 4 R R, то в тот полупериод, когда диод 23 включен ,в провод щем направлении, на инверсный вход комviapaTopa 17, соединенный с дополнительной жилой через диод 8, подаетс меньшее напр жение, чем на пр мой вход, подключенный к образцовому плечу через диод 5. Большее положительное относительно заземл ющей жилы напр жение подаетс на пр мой положительный вход ком-, паратора 17. На выходе компаратора 17 по вл етс положительное напр жение Гфиг. 2а). в следующий полупериод концевой диод 23 оказываетс включенным в обратном направлении. Так как сопротив ление диода в обратном направлении значительно больше R R , большее отрицательное относительно заземл ющей жилы напр жение через диод 8 также подаетс на пр мой положительный вход компаратора. На выходе компаратора по вл етс отрицательное на пр жение. Итак, если сопротивление заземл ю щей жилы Ro, меньше величины сопротив лени плеча Ц, на выходе компаратора по вл етс переменное напр жение частоты - (фиг. 2а). В случае изменени пол рности кон цевого диода работа устройства проис ходит аналогичным образом, напр жение на выходе компаратора при Rx R остаетс переменным, но сдвигаетс п сравнению с рассмотренным включением на 180 : в течение первого полуперио да на выходе компаратора по вл етс положительное напр жение, а в течени второго - отрицательное (фиг. 26). При увеличении сопротивлени зазе л ющей жилы R,7 R 2 в первый полупериод ( диод 23 включен в пр мом направлении ) большее положительное напр жение через диод 7 будет приложено к инверсному входу компаратора 17 На его выходе по вл етс , отрицательн напр жение. Во втором полупериоде ситуаци аналогична описанной при RO- Rj. Напр жение на выходе компаратора остаетс отрицательным. Т.е. при R RI напр жение на выходе компаратора посто нно. В-случае обрыва цепи заземлени (RI RI течение обоих полуПериодов напр жение в точке - выше напр жени в точке а . Отрицательное напр жение будет подаватьс через диод 8 на инверсный, а положительное через диод 7 - на пр мой вход компаратора . В течение обоих полупериодов напр жение на выходе последнего посто нно (фиг. 2в) . При коротком замыкании цепи заземлени (R- о) происходит пробой кон.цевого диода - напр жение в точке а в течение обоих полупериодов будет, выше напр жени в точке . От рицательное напр жение через диод 6 будет подаватьс на инверсный, а положительное через диод 5 на пр мой вход компаратора. В течение обоих 16 полупериодов напр жение на выходе последнего посто нно. Из рассмотренной работы устройства при различных знамени х сопротивлени цепи заземлени (R, R, R,.- R ( .. R 3 R i Ч следует, что переменное напр жение на выходе компаратора по вл етс лишь в случае R у г т.е. при сопротивлении цепи заземлени , наход щемс в пределах нормы. Во всех иных случа х напр жение на выходе компаратора посто нно, На исполнительное реле 20, контакты которого включены в цепь управлени пускателем передвижной машины, цепь заземлени которой контролируетс , подаетс выпр мленное (выпр мительный мост 19) напр жение трансформатора 18, включенного между заземл ющей жилой и выходом компаратора. Очевидно, .что реле находитс во включенном состо нии только в случае RO- $ а. случае нарушени неравенства на выходе компаратора по вл етс посто нное напр жение. Выходное напр жение трансформатора 18 равно нулю . Реле 10 отключаетс , размыка свои контакты в цепи управлени пус,кателем . При выходе из стро компаратора 17 трансформатора 18 или измерительного моста 19 реле 20 таюче отключаетс . Будет выполнен защитный отказ. Травмирование человека электрическим то- ком вследствие нарушени цепи заземлени практически исключаетс . Наличие, переменного напр жени на выходе компаратора только при нормальном сопротивлении цепи заземлени позвол ет легко осуществить защитный отказ: при пробое концевого диода, обрыва цепи заземлени или выходе из стро компаратора на выходе последнего переменного напр жени исчезает . Работа компаратора в динамическом режиме, позвол ющем осуществить защитный отказ, обеспечиваетс подключением входов компаратора к измерительному мосту посредством контуров, осуществл ющих автоматическое переключение входов. Осуществление защитного отказа повышает функциональную надежность устройства при соответствующем построении схем блокировки и позвол ет исключить возможность травмировани человека электрическим током.Closest to the invention is a ground monitoring device containing an intrinsically safe alternating current source, a four-arm balanced measuring bridge with a measuring arm formed by a grounding and an additional core connected through an end diode, and a sample arm including a reference resistor and a diode connected according to the diode in the measuring arm, the amplifier and the executive relay 2. A disadvantage of the known device is the lack of protective failure causing low The reliability of the roll of the grounding circuit, the sensitivity to polarity of the end diode connection and the low noise immunity. The absence of a protective fault leads to the fact that in case of breakdown of the output transistor of the amplifier, the executive relay is activated and the starter of the mobile machine remains on regardless of the resistance of the grounding circuit to its breakage. There is a possibility of injury to a person by electric current. When installing or replacing the end diode, it may be improperly turned on. Taking into account the complexity of the operation of the mining bottomhole equipment, the sensitivity of the circuit to the polarity of switching on the diode can lead (and often leads) to large losses of working time. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device. The goal is achieved by the fact that the control device of the grounding circuit of mobile coal mine machines contains an intrinsically safe source of alternating current included in the diagonal of the power supply of the bridge containing the measuring arm formed by the grounding and additional conductors connected through an end diode and arms formed respectively by the first, second and second the third resistor, the executive relay element, introduced a comparator, four diodes, eight resistors, the anode of the first diode connected to the cathode of the second diode and the first terminals of the first and second resistors, the cathode of the first and the anode of the second diode are connected to the first terminals of the fourth and fifth resistors, respectively, the second terminals of which are connected to the second terminals of the second, sixth and seventh resistors; the anode of the third diode is connected to the fourth diode and the first terminal of the third the resistor, the anode of the fourth diode is connected through the eighth resistor with the inverse of the comparator input, the cathode of the first diode is connected through the ninth resistor with the inverse. the comparator input, the cathode of the third diode is connected through the tenth resistor to a straight "comparator stroke, to which the anode of the second diode is connected through the eleventh resistor, the comparator output is connected to the input of the executive relay element, the second terminals of the sixth and seventh resistors are connected with ground bus. Moreover, the executive relay element contains a transformer, a rectifying diode bridge, an executive relay, the terminals of which are shunted by a condenser, the first terminal of the primary winding of the transformer is connected to the input of the executive relay element, the second terminal of the primary winding of the transformer is connected to the ground bus, the terminals of the secondary winding of the transformer are connected to the first diagonal of the rectifying diode bridge, the second diagonal of which is connected to the outputs of the executive relay. FIG. 1 is a schematic diagram of the device; in fig. 2 oscillogram of the device. The device contains an intrinsic current source, an alternating current source 1, a measuring bridge consisting of arms 2 (R5), 3 (M and (Ra). Diodes 5-8, resistors 9 (R4). 10 (5). IHRg) 2 (R), 13 (Rg), 1 (R9), 15 (l6 () comparator 17, transformer 18, diode rectifying bridge 19, executive relay 20, capacitor 21 and grounding conductor 22 (Ra) and .end diode 23, forming the measuring arm of the bridge (22 and 23). The device works as follows. An intrinsically safe source of alternating current produces a voltage of frequency f. In measuring 2, 23 and 22 and the reference .3 and shoulders of the bridge, common mode flows currents. If the resistance of the grounding wire R. f eHbuie is the resistance value of the 4 RR, then in the half-period when the diode 23 is turned on, in the conductive direction, the inversion input of the compiPopa 17 connected to the additional core is through the diode 8, than the direct input connected to the exemplary shoulder through diode 5. A greater positive voltage relative to the grounding conductor is applied to the direct positive input of the com- merator 17. A positive voltage Gfig appears at the output of the comparator 17. 2a). in the next half period, the end diode 23 is turned on in the opposite direction. Since the resistance of the diode in the opposite direction is significantly greater than R R, the voltage across the diode 8 that is more negative relative to the grounding wire is also fed to the direct positive input of the comparator. A negative voltage appears at the output of the comparator. So, if the resistance of the grounding conductor Ro, is less than the resistance value of the shoulder C, the alternating frequency voltage appears at the output of the comparator (Fig. 2a). If the polarity of the end diode changes, the device operates in the same way, the voltage at the comparator output at Rx R remains variable, but is shifted n compared to the considered connection by 180: during the first half-period, the comparator output appears positive , and in the course of the second - negative (Fig. 26). With an increase in the resistance of the output core R, 7 R 2 in the first half period (diode 23 is connected in the forward direction), a higher positive voltage through diode 7 will be applied to the inverse of the comparator 17. A negative voltage appears at its output. In the second half period, the situation is similar to that described for RO-Rj. The voltage at the comparator output remains negative. Those. at R RI, the voltage at the output of the comparator is constant. If the ground is broken (RI RI for both half-periods, the voltage at the point is higher than the voltage at point a. Negative voltage will be supplied through diode 8 to the inverse, and positive through diode 7 to the direct input of the comparator. For both half-periods, the voltage at the output of the latter is constant (Fig. 2c). If the ground circuit is short-circuited (R-o), the end diode breaks down - the voltage at point a during both half-periods will be higher than the voltage at point. the voltage across diode 6 will be applied to is negative, and positive through diode 5 to the direct input of the comparator. During both 16 half-periods the voltage at the output of the latter is constant. From the considered device operation with different signs of resistance of the ground circuit (R, R, R, .- R (.. R 3 R i H it follows that the alternating voltage at the output of the comparator appears only in the case of R y r, i.e. when the resistance of the grounding circuit is within the normal range. In all other cases, the voltage at the comparator output is constant , On the executive relay 20, the contacts of which are included in the control circuit The starter of the mobile machine, the earth circuit of which is monitored, supplies the rectified (rectifying bridge 19) voltage of the transformer 18 connected between the grounding conductor and the comparator output. Obviously, that the relay is in the on state only in the case of RO- $ a. the case of a violation of the inequality at the output of the comparator appears constant voltage. The output voltage of the transformer 18 is zero. Relay 10 is turned off, opening its contacts in the control circuit of the start-up, katel. When the comparator 17 of the transformer 18 or the measuring bridge 19 fails, the relay 20 is also switched off. A defensive failure will be performed. Injury to humans due to electrical current due to a broken ground circuit is virtually eliminated. The presence of alternating voltage at the comparator output only with a normal resistance of the grounding circuit makes it easy to make a protective failure: when the end diode breaks down, the ground circuit is broken or the comparator fails at the output of the last alternating voltage. The operation of the comparator in a dynamic mode, allowing a protective failure, is provided by connecting the inputs of the comparator to the measuring bridge by means of circuits that automatically switch the inputs. The implementation of a protective failure increases the functional reliability of the device with the appropriate construction of blocking circuits and eliminates the possibility of injury to a person by electric current.