Устройство для моделирования выбросов и размахов напряжения с монотонным изменением параметров Советский патент 1983 года по МПК H03K5/00 

но с инверсным и прямым выходами четвертого триггера, а выход третьего элемента И подключен к суммирующему, а четвертого элемента И

- к вычитающему входам реверсивного счетчика.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при определении критических параметров- выбросов и размахов напря жения, приводящих к сбою в работе 5 различных типов электрооборудования: газоразрядных ламп высокого давления, вторичных источников питания, устройств релейной защиты автоматики и телемеханики., g

Известно устройство для форми. рования перерывов питающего напряжения, содержащее элемент нагрузки, два триггера, генератор управляющих импульсов, два тиристора, бло- с кинг-генератор, эмиттерный повторитель, формирователь прямоугольных импульсов, элемент 2И-НЕ, двоичный счетчик, шифратор . ij .

К недостатку данного устройства, относится длительное время, затра- 20 чиваемре на определение критических параметров характеристик выбросов и провалов питающего напряжения из-за ручного управления устройством, а также моделирование лишь прямоуголь- 25 ных по форме изменений напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения параметров выбросов напряжения, содержащее элемент нагрузки, фор- 30 мирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к одной шине сетевого напряжения-, датчик обратной связи, кнопку, триггер управления, вход сброса которого чер-ез кнопку 35 соединен с общей шиной устройства, а вход установки через датчик обратной связи с элементом нагрузки, одновибратор, переключатель режима работы, первый элемент И, первый д вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов 2 .

Недостатком известного устройства является моделирование только 45 прямоугольных по форме выбросов (провалов) напряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования треу- Q гольных и трапециедальных по форме изменений напряжения с монотонным изменением параметров моделирования.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для моделирования

выбросов и размахов напряжения с монотонным изменением параметров, содержащее элемент нагрузки, формирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключен к одной шине сетевого напряжения, датчик обратной связи, кнопку, первый триггер, вход сброса которого через кнопку соединен с общей шиной устройства, а вход установки через датчик обратной связи - с элементом нагрузки, одновибратор, переключатель ражима работы, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов, введены усилитель мощности, двухполупериодный выпрямитель, резийтор, масштабный усилитель, преобразователь код-аналог, реверсивный счетчик, дешифратор, второй, третий и четвертый элементы Иг второй, третий и четвертый триггеры, первый и второй делители частоты, первый и второй формирователи, переключатели, элемент ИЛИ, трансформатор стержневого типа первичная обмотка которого подключена к сети, вторичная - к выводам элемента нагрузки, а.обмотка управления, расположенная на среднем стежне трансформатора, через двухполупериодный выпрямитель подключена к выходу усилителя.мощности, параллелно выводам которого подключен резистор, вход усилителя мощности подключен к масштабному усилителю, первый вход которого соединен с источником напряжения смешения, а второй - с аналоговым выходом преобразователя код-аналог, информационные входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика и к входам дешифратора, выходные каналы которого через переключатели соединены

соответственно с входами первого и второго формирователей, а их выходы подключены к установочным входам соответственно второго и четвертого триггеров, выход второго формирователя связан через переключатель режима работы с установочным входом Третьего триггера, входы сброса второго и четвертого :триггеров подключены к кнопке и к первому входу элемента ИЛИ, выход .которого подключен к входу сброса второго триггера, а второй вход элемента ИЛИ соединен с входом одн вибратора, выход которого через вт рой делитель частоты соединен с входом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым вы ходом третьего триггера, а первый с первым входом второго элемента И второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, прямой вход которого подключ к индикатору, а третий и четвертый входы второго элемента И подключен к инверсным выходам второго и третьего триггеров, а выход второго элемента И через первый делитель частоты подключен к первым входам третьего и четвертого элемента И, вторые входы которых соединены, соответственно, с инверсным и прям выходами четвертого триггера, а вы ход третьего элемента И подключен суммирующему, а четвертого элемента И - к вычитающему входам реверсивного счетчика. ; На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит элемент 1 н грузки, трансформатор 2 стержневого типа, двухполупериодный выпрямитель 3, резистор 4, усилитель 5 мощности, масштабный усилитель 6, преобразователь 7 код-аналог, реверсивный счетчик 8,. дешифр тор 9, первый и второй формировате ли 10 и 11, одновибратор 12, третий и четвертый элементы И 13 и 14 четвертый,третий, второй и первый триггеры 15-18, датчик 19 обратной связи, элемент ИЛИ 20, формирователь 21 прямоугольных импульсов, второй элемент И 22, первый элемен И .23, первый и второй делители 24 25 частоты, переключатель 26 режима работы, переключатели 27, индикатор 28, кнопку 29. Причем первичная обмотка трансформатора 2 подключена к сети, вто ричная - к выводам элемента 1 нагрузки, а обмотка управления, расположенная на среднем стержне тран форматора, через двухполупериодный выпрямитель 3 подключена к выходу усилителя 5 мощности, параллельно выводам которого подключен резистор 4, вход усилителя 5 мощности подключен к масштабному усилителю первый вход которого соединен с ис точником напряжения смещения .Е, а второй - с аналоговым выходом преобразователя 7 код-аналог, информационные входы которого подключены к входам реверсивного счетчика и к входам дешифратора 9, выходные каналы которого через переключатели 27 соединены соответственно с входами первого и второго формИров телей 10 и 11, а их выходы подключены к установочным входам соответственно второго 17 и четвертого 15 триггера, выход второго формирователя 11 связан через переключатель 26 режима работы с установочным вхо« дом третьего триггера 16, вход сброса второго и четвертого триггеров 17 и 15 подключены к кнопке .29 и к первому входу элемента ИЛИ 20, выход которого подключен к входу сброса третьего триггера 16, а второй вход элемента ИЛИ 20 соединен с входом- одновибратора 12, выход которого через второй делитель, частоты 25 соединен с выходом первого элемента И 23, второй вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера 16, а первый - с первым входом второго элемента И 22, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, прямой вход которого .подключен к индикатору 28, а третий и четвертый входы второго- элемента И 22 подключены к инверсным выходам второго и третьего триггеров 17 и 16, а выход второго элемента И 22 через первый делитель 24 частоты подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И 13 и 14, вторые входы которых соединены со.ответственно с инверсным и прямым выходами четвертого триггера 15, а выход третьего элемента И 13 подключен к суммирующему, а четвертого элемента И 14 - к вычитающему входам реверсивного счетчика. Устройство работает следующим образом, В исходном положении триггеры 15 и 18 находятся в нулевом состоянии,- а триггер 16 - в единичном,элементы И 23 и 13 закрыты, а элемент 14 открыт. Реверсивный счетчик 8 находится в нулевом состоянии, на нулевом выходе дешифратора 9 присутствует 1 . .Работой преобразователя управляет реверсивный счетчик 8, изменение содержимого которого на единицу вызывает приращение напряжения на выходе преобразователя на величину младшего значащего разряда , причем знак этого приращения соответствует знаку изменения содержимого счетчика 8. Напряжение с выхода преобразователя 7 через масштабный усилитель 6 поступает на вход усилителя мощности 5. В зависимости от величины приложенного напряжения усилитель меняет свое выходное сопротивление, регулируя тем самым магнитное сопротивление шунта трансформатора 2, что приводит к .изменению нагрузочной характеристики этого трансформатора. К элементу нагрузки прикла,1щвается размах из менения питающего напряжения fiV , максимальное значение которого пр порционально емкости счетчика 8 К4-П- и, где К - эквивалентный коэффициен передачи последовательной цепи: масштабный усилитель б - усилител 5 мощности - резистор 4 - двухпол периодный выпрямитель 3 - трансформатор 2, h - емкость реверсивного сче Iчика 8; &Ц - изменение напряжения на ходе преобразователя 7 при измене содержимого реверсивного счетчика на один импульс. Сопротивление резистора 4, напряжение смещения Е. масштабного усилителя б, а также параметры ма нитного шунта трансформатора 2 в данной схеме определяют рабочий диапазон изменения напряжения на исследуемом элементе 1 нагрузки. Амплитудное значение моделируемого размаха изменения напряже ния 8 определяется выбором номер канала дешифратора 9, к выходу ко торого с помощью переключателя 27 подключается второй формирователь SV-l : -m-bLi, где W - номер выхода дешифратора О,1,2...15. Второй делитель 25 частоты пред назначен для формирования длитель ности амплитуды выброса или прова ла напряжения, а первый делитель частоты служит для моделирования уровня средней производной измене ния напряжения, величина которой задается следующим соотношением: k,6U - ,, - --- -. J где Kj - коэффициент деления пер вого делителя 24 частоты F - частота формирователя 21 прямоугольных импульсов, равная 100 Гц. Рассмотрим процесс моделировани треугольных по форме изменений напряжения. Для этого переключатель режима работы 26 устанавливается в первое положение и после предвар тельной установки заданных параметров моделирования нажимается кнопка 29. Все триггеры устройства перебрасываются в единичное состоя ние, второй элемент И 22 открывает ся и импульсы с выхода формирователя 21 прямоугольных импульсов по ступают на вход первого делителя 2 частоты. Формирователь 21 прямоугольных импульсов представляет собой компаратор, формирующий из синусоидального напряжения прямоугольные импульсы с частотой следования 100 Гц Через промежуток времени, опредедя- ( емый коэффициентом пересчета первого делителя 24 частоты, на его выходе появляются импульсы, которые через открытый третий элемент И 13 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 8. Заполнение импульсами реверсивного счетчика 8 происходит до тех пор, пока на выбранной отпайке дешифратора 9 не появится О . При появлении последнего на выходе формирователя 11 появляется импульс, переводящий четвертый триггер 15 в нулевое состояние А третий элемент И 13 закрывается, а четвертый элемент И 14 открывается,дальнейшее поступление импульсов осуществляется на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. Содержимое счетчика 8 уменьшается, что приводит к монотонному уменьшению напряжения на исследуемый элемент 1 нагрузки. Вычитание содержимого реверсивного счетчика 8 происходит до состояния 0000. При достижении этого состояния на нулевом выходе дешифратора 9 появляется О, первый формирователь 10 срабатывает и ни его выходе появляется импульс, переводящий второй триггер 17 в нулевое состояние. Второй элемент И 22 закрывается и процесс моделирования на этом заканчивается. После очередной установки других параметров моделируемой формы изменения напряжение нажимается кнопка 29 и дальнейшая работа схемы происходит аналогично вышеописанному. I При моделировании трапецеидаль- i НОЙ формы изменения напряжения переключатель 26 режима работы устанавливается во второе положение. В этом режиме для формирования вершины трапеции в работе схемы участвуют первый элемент И 23, второй делитель 25 частоты, одновибратор 12, третий триггер 16 и элемент ИЛИ 20. Работа схемы происходит аналогично вышеописанному режиму до момента появления на выходе второго формирователя 11 импульса. При появлении этого импульса третий и четвертый триггеры 16 и 15 одновременно устанавливаются в нулевое состояние, третий элемент И 13 и второй элемент И 22 закрываются, а четвертый элемент И 14 и первый элемент И 23 открываются. Импульсы с выхода формирователя 21 прямоугольных импульсЪв поступают на вход второго делителя 25 частоты. Через промежуток времени, определяемый работой второго делителя 25 частоты, на его выходе появляется импульс. Одновибратор 12 срабатывает и переводит третий триггер 16 в единичное состояние, первый элемент И 23 закрывается, а второй элемент И 22 открывается,и дальнейшее поступление импульсов происходит уже на вычитающий вход реверсивного счетчика 8.

Дальнейшая работа предлагаемой схемы происходит аналогично ранее приведенному режиму моделирования.

Сбой в работе исследуемого элемента нагрузки фиксирует датчик 19 обратной связи. Индикатор 28 сигна

лизует о сбоях в работе исследуемой нагрузки. В качестве индикатора 28 используется светодиод.

Таким образом, выполнение предлагаемого устройства позволяет моделировать выбросы и провалы напряжения различной амплитуды, длительности и формы, а также получать колебания напряжения с различными размахом и крутизной, позволяет более точно оценивать влияние изменений. Напряжения, имеющих, место в реальных электрических сетях, на различные электроприемники.