Устройство для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения Советский патент 1984 года по МПК H02J3/42 

Изобретеяиз относится к электроте .нике и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов например судовых, методом точной синхронизации. Известны устройства для артоматической синхронизации генераторов с постоянным временем опережения и пос тоянным углом опережения. . Для генераторов относительно не большой мощности, например, „на элект ростанциях речных судов целесообразн использование устройств томатической синхронизации с постоянным углом опережения. Это объясняется разбросо времени срабатывания генераторных контакторов и автоматических выключа телей и сложностью схем, работающих с постоянным временем опережения. Известен автоматический синхронизатор с постоянньм углом опережения, содержащий вып1 ямитель, включенный на напряжение биений, схему сравнения, источник опорного напряжения, логическую схему, вьвдающую сигнал в случае, если длительность импульсов на ее входе больше заданного времени интегратор и компаратор, включенные последовательно, причем одни вход компаратора подключен к выходу выпрямителя, - на источник опор ного напряжения, выход интегратора включен на вход схемы сравнения, на другой вход которой подключен второй источник опорного напряжения, а ее выход подключен к логической схеме Г П. о Недостатками синхронизатора являются отсутствие уравнения частот при синхронизации и зависимость велтины угла опережения от разности напряжеНИИ генератора и сети, а также от формы напряжения сети, так как 1входным напряжением синхронизатора является напряжение биений. Известно также устройство для автоматической синхронизации генераторов переменного тока, содержащее фор Н1фователи прямоугольных импульсов, входы которых подключены через схемы И к входам, соответственно записывакщим нуль и единицу выходного триггера, триггеры, схемы И, реле времени и соб фательную схему. Выходы формирователей пр ямоугольных импульсов подключены через инверторы и схему И к запишваюцему единицу входу второго триггера, вход которого записывающий нуль через реле времени doeдинeн с дополнительной схемой И, входы которой подключены к выходу второго триггера и к выходу схемы ИЛИ, включённой на входы инверторов, выход одного из которых подключен к второму входу И записывающего нуль входа выходного триггера, а выход второго - к второму входу схемы совпадения записывающего единицу входа выходного триггера, третьи и четвёр- , тые входы схем И выходного триггера попарно объединены и подключены соответственно к инверсному выходу первого триггера и прямому вькоду второго триггера, причем входы формирователей подключаются соответственно к фазному напряжению сети и линейному напряжению генератора 121. Основным недостатком устройства является невозможность плавного изменения угла опережения для оптиш зации процесса синхронизации применительно к конкретному генераторному контактору или Автоматическому выключателю - в устройстве получаемый угол опережения равен углу между векторами фазного напряжения сети и линейного напряжения генератора, т.е. он может быть только кратным 30. Кроме того, при соединении обмоток генератора треугольником требуется искусственное формирование, фазного напряжения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения, в котором обеспечивается возможность плавного изменения угла опережения. Устройство Содержит элементы И, ИЛИ, реле времени, триггеры, инверторы, форм1фователи прямоугольных импульсов с входами для подключения на напряжение соответственно сети . и генератора. Выход втсфого формирователя подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к записывающему единицу входу первого триггера и через инвертор - к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к записывающему нуль входу первого триггера. Выход первого формирователя подключен через инвертор ко второму входу первого элемента И и ко Д.1ГСФОМУ входу элемента И. 31 Третьи входы первого и второго элементов И соединены с инверсным входом второго триггера. В качестве реле времени использован трехтактньй ждущий мультивибратор, вход которого подключен через элемент ИЛИ к выходам формирователей прямоугольных импульсов, к выходу одного из них подключены первые входы третьего, четвертого и пятого элементов И, к другому - вторые входы этих элементов, выходы которых подключены к записываю щим единицу входам соответственно вто рого, третьего и четвертого триггеров К третьим, входам третьего, четвертого и пятого элементов И подключены соответственно первый, второй и третий выходы трехтактного ждущего мультивибратора. Четвертый вход че1;вертого элемента И соединен с инверсным выхо дом второго триггера, четвертый вход пятого элемента И - с инверсным выходом третьего триггера. Записывающие нуль входы второго, третьего и четвертого триггеров сЪединены с выходом шестого элемента И первый вход которого соединен с третьим выходом ждущего мультивибратора а второй - через элемент И-НЕ с выходами обоих формирователей импульсов:, Прямые выходы второго, третьего и четвертого триггеров подключены к вхо дам шестого элемента И, а к прямому и инверсному выходам первого триггера подключены входы восьмого и девято го элементов И, вторые входы которык подключены к прямому выходу второго триггера, а третьи входы их через третий инвертор подключены к выходу седьмого элемента И СЗТ. Недостатком устройства является то, что включение генератора к сети производится как при большей, так и при меньшей частотах генератора относительно частоты сети. При испытаниях устройства были случаи отключения генератора от сети по обратной мощности после включения его при частоте нёсколькд меньшей,, 9ем частота сети.-. Целью изобретения является повышение надежности приема нагрузки подключаемым генератором. Поставленная цель достигается Т&4 что в устройстве синхронизации, содержащем восемь элементов И, трехтактный ждущий мультивибратор, четыу ре триггера, инвертор и формирова- / 054 тели прямоугольных ш пульсов с входами для подключения на напряжение соответственно сети и генератора, причем выход первого из них соединен с входом трехтактного ждущего мультивибратора, а выход второго - с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подк:ж чены , к 8-в содам соответственно первого и второго триггеров, к вторым входам первого и второго элементов И подключены соответственно первый и второй выходы трехтактного ждущего мультивибратора, R-входы первого, второго |И третьего триггеров соединены с вы ХодЬм третьего элемента И, первый вход которого соединен стретьим вы.ходом ждущего мультивибратора, а второй - через инвертор с выходом ВТОРОГО формирователя прямоугольных импуль сов, к прямому и инверсному в.ыходам четвертого триггера Подключены первые входы соответственно четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к прямому выходу первЪго триггера, к входам четвертого триггера подключены выходы шестого и седьмого элементов И, один из входов седьмого элемента И соединен с инверсньм выходом первого триггера. При этом устройство снабжено реле времени, выход которого подключен к S-входу третьего триггера, а входк выходу восьмого элемента И, первый и второй входы которого соединены с инверсными вькодами. соответственно, первого и четвертого триггеров, а третий вместе с третьими входами четвертого и пятого элементов и вторьм входом седьмого элемента И - с прямьм выходом второго триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу шестого элемента И, к второму входу которого подключен прямой выход первого триггера, причем инверсный выход третьего триггера со вдинен с четвертым входом пятого элемента И. На чертеже изображена принципиальная схема устройства автоматической синхронизации с постоянным углом опережения. Устройство состоит из формирователей 1 и 2 прямоугольных импульсов, включенных на одноименные фазы напряжения сети и генератора. Выход формирователя 1 соединен с входом трехтактного ждущего мультивибратора 3, а выход формирователя 2-е первь ж входами элементов И 4 и 5, непосредственно и с входом элемента И 6 через инвертор 7. Вторые входы элементов И 4-6 подключены соответствен но к первому, второму и третьему выходам трехтактного ждущего мультивибратора 3. Выходы элементов И 4 и 5 соединены соответственно с S-вхо дами триггеров 8 и 9, а выход элемента И 6 - с R-.входами триггеров 810. К прямому выходу триггера 11 подключен первый вход элемента И 12, а к инверсному - первые входы элементов И 13 и 14. Вторые входы элементов И 12 и 13, а также элемента И 15 соединены с прямым выходом триггера 8. Первый вход элемента И 15 подключен к инверсному выходу триггера 9. Второй вход элемента И 14 и первьй вход элемента И 16 соединены с инверсным выходом триггера 8. Прямой выход триггера 9 подключен к второму входу элемента И 16 и к третьим входам элемента И 12-14. Чет вертый вход элемента И 13 связан с инверсным выходом триггера 10, Sвход которого соединен с выходом реле 17 времени, вход которого подключен к выходу элемента И 14. Прямой выход триггера 10 и выходы элементов И 12 и 13 являются выходами устройства. Устройство работает следующим образом. На выходах формирователей 1 и 2 формируются прямоугольные импульсы длительностью равные половине периода сравниваемых напряжений. Сдвиг импульсов во времени зависит от угла рассогласования этих напряжений по фазе. При поступлении импульса с фор мирователя 1 запускается трехтактный ждущий мультивибратор 3 и на его выходах последовательно формируются импульсы: сначала на первом, затем н втором и на третьем. I. При большой разности фазных углов сравниваемых напряжений импульс с др гого формирователя поступает после формирования импульсов на всех трех выходах ждущего мультивибратора 3, поэтому ни на один из триггеров 8 и 9с элементов 4 и 5 сигнал для записи единицы не поступает, и в момент формирования сигнала на третьем выходе ждущего мультивибратора 3 на выходе элемента 6 формируется сигнал устанавливающий триггеры 8-10 в нулевое состояние. При уменьшении разности фазных углов возможны следующие случаи. Частота генератора меньше частоты сети. Наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импульсом на первом выходе ждущего мультивибратора 3. При этом сигнал с элемента 4 устанавливает триггер 8 в единичное состояние, а триггер 9 пока остается в нулевом состоянии. Сигналы с прямого выхода триггера 8 и с инверсного выхода триггера 9 формируют сигнал на выходе элемента 15, устанавливающей триггер 11 в единичное состояние (до этого он мог находиться в любом состоянии) . Через несколько периодов наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импулъсом на втором выходе ждущего мультивибратора 3 и на элементе 5 формируется сигнал, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние. Таким образом, в этот момент триггеры 8, 9 и 11 оказываются в единичном состоянии, в результате чего на выходе элемента 12 формируется сигнал (выход Ш ) для воздействия на серводвигатель регулятора оборотов приводного двигателя генератора в сторону увеличения, частоты. Частота генератора больше частоты сети. Уменьшение разности фазнык углов происходит с противоположным знаком по сравнен с первым слзгчаем. Наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импульсом на втором выходе ведущего мультивибратора 3. При этом сигнал с элемента 5 устанавливает триггер 9 в единичное состояние, а триггер 8 пока остается в нулевом состоянии. Сигналы с прямого выхода триггера 9 и инверсного выхода триггера формируют на выходе элемента 16 сигнал, устанавливакни1Ий триггер 11 в нулевое состояние. Через несколько периодов наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импульсом на первом выходе дущего мультивибратора 3 и на элементе 4 формируется сигнал, уставав

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ С ПОСТОЯННЫМ УГЛСЙ ОПЕРЕЖЕНИЯ, содержащее восемь элементов И, трехтактный ждущий мультивибратор,, четыре триггера, инвертор и формирователи прямоугольных импульсов с входами для подключения на налряжение соответственно сети и генератора, причем выход первого из них соединен с входом трехтактного ждущего мультивибратора, а выход второгос первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к S-входам соответственно первого и второго триггеров, к вторым входам первого и второго элементов И подключены соответственно первьй и второй выходы трехтактного жудщего мультивибратора, R-входы первого, второго и третьего триггеров соединены с выходом третьего элемента И,первый вход которого соединен с третьим выходом ждущего мультивибратора а второй - через инвертор с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, к прямому и инверсному вы. ходам четвертого триггера подключены первые входы соответственно четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к прямому выходу первого триггера, к входам четвертого триггера подключены выходы шестого и седьмого элементов И, один из входов седьмого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью по- вьшения надежности приема нагрузки подключаемым генератором, устройство снабжено реле времени, выход которого подключен к S-входу третьего триггера, а вход - к выходу восьмого элемента И, первый и второй входы которого соединены с инверсными входами соответственно первого и четвери-ого триггеров, а третий вместе с :D третьими входами четвертого и пятог fiib го элементов и вторым входом седьмо го элемента И - с прямьм выходрм второго триггера, инверсный выход котоСП рого подключен к первому входу шестого элемента И, к второму входу которого подключен прямой выход первого триггера, причем инверсный выход третьего триггера соединен с четвертьм входом пятого элемента И.