Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой Советский патент 1986 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение относится к контролно-измерительной техн1же, а именно к измеренгао превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой без отключения от сети,и может быть исползовано как защитное устройство.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем умешения влияния на результат измерения переменной составляющей напряжения.

На фиг. 1 дана общая структурна схема устройства; на фиг. 2 - стру турная схема блока автоматической подстройки фазы;; на фиг. 3 - структурная схема блока автоматиче ской подстройки амплитудьГ,

Устройство содержит источник 1 постоянного тока (стабилизатор то- .ка.), дроссель, 2, блок 3 вычитания, блок 4 автоматической подстро1 иси амплитуды, блок 5 автоматической подстройки фазы, усилитель б с высоким входным сопротивлением, автотрансформатор 7, разделтительный конденсатор 8 и измерительный прибор, например вольтметр 9.

Блок 5 автоматической подстройки фазы состоит из разделительного конденсатора 10, одна обкладка которого соединена с выходным усилителем б, первым входом блока 3 вычитания и первым входом блока 4 автоматической подстройки амплитуды, а вторая обкладка черев ограничитель 1 1 амплитуды подключе на к пе.рвому входу фазового детектора 12, выход которого соединен с входом фильтра 13 нижних частот, а второй вход, являющийся выходом блока, соединен с выходом перестраиваемого генератора 14, управляющий вход которого соединеп с выходом фильтра 13 нижних частот.

лок 4 автоматической нодстрой- ки амшштуды состоит из иеремно- ж11теля 15 аналоговых сигналов, первый вход которого соединен с выходом усшштеля 6, первым вхо.- дом блока 3 вычитания и с входом блока 5 автоматической подстройки фазы, а второй вход соединен с выходом усилителя с кoэфcbицзieнтoм усления, равньм двум 16, вход которого в свою очередь соединен с вьпсо- дом фазовращателя 17, вход которо-

32

го соединен с выходом блока 5 томатической подстройки фазы.

Выход фазовращателя 17 соединен также с первыми входами перемножителя 18 и 19 аналоговых сигналов, и с входом умножителя 20 частоты на два, выход которого соединен с первым входом перемножителя 21 аналоговых сигналов, второй вход

которого соединен с выходом вычитающего устройства 22 и вторым iвходом неремножителя 18, выход которого соединен с вторьм входом блока 3 вычитания . Выход перемножителя 19,

второй вход которого соединен с выходом блока 3 вычитания, соединен с входом усилителя 23 с коэффиди- ентом усиления, равным двум, выход которого соединен с вторым входом

блока 24 вычитания, первый вход которого соединен с выходом перемно- зкителя 15, а выход - с первым входом вычитающего устройства 22,

Устройство работает следующим образом.

Паратшельно одной из обмоток электрической машины переменного тока па время измерения подклзочают источник 1 стабильного тока. В результате на обмотке электрической машины появляется сумма двух напрялсений: падение напряжения, возникающее за счет протекания тока и присутствующее переменное напряжение сети. Сумма этих двух напряжений прикладывается к автотрансформатору 7 с разделительным, кон- денсатором 8, которые служат для разделения постоянной и переменной

составляющей напряжения обмотки электрической машины и согласования усилителя 6 с источником входного сигнала электрической машины. Усилитель 6 за счет своего высокого сопротивления позволяет пренебречь падением постоянного напряжения на автотрансформаторе 7 в измерительной цепи. С выхода усилителя б это же напряжение поступает на первый вход блока 4 автоматической подстройки амплитуды и на вход блока 5 автоматической под- строжи фазы.

В блоке 5 автоматической подстройки фазы вырабатьшается пере- менное напряжение амшштудрй I g, синфазное с рабочим напряжением се-, Т:П. Оно поступает на второй вход

блока 4 автоматической подстройки амплитуды, где происходит формирование амплитуды напряжения, поступающего на второй вход блока 3 вычитания, в соответствии с амплитудой напряжения сети, имеющей место па первом входе блока 3 вычитания.

В блоке 3 вычитания происходит вычитапие из суммы постоянного на- пряжепия и переменного напряжения сети, поступающего на первый вхо,, переменного напряжения, сформированого в блоках автоматической подстройки фазы 5 и амплитуды 4, В результате на выходе блока 3 вычитания появляется только постоянное напряжение, обусловленное источником 1 постоянного тока, которое измеряется вольтметром 9.

Это напряжение поступает на второй вход блока 4 автоматической постройки амплитуды для формирования амплитуды переменного напряжения, поступающего на второй вход блока 3 вычитания,

Так как величина измерительного тока стабилизируется в устройстве 1 и заранее известна, то вольтметр 9 градуируется в единицах измерения сопротивления.

Дроссель 2 ослабляет воздействие переменного напряжения сети на выход источника 1 стабильного тока.

Работа блока 5 автоматической подстройки фазы осуществляется следующим образом.

На вход блока 5 от усилителя 6 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного пё- ременного напряжения сети. Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети через конденсатор 20 поступает на ограничитель 1 который служит для обеспечения постоянства амплитуды этбго напряжения на фазовом детекторе 12, т.е. для обеспечения линейного режима его работы.

На второй .вход фазового детектора 12 поступает напряжение от собственног ) подстраиваемого генератора 14, в диагональ моста BHiia которого включен управляющий элемен (полевой транзистор).

В результате на выходе фазового детектора 12 появляется напряжение, пропорциональное разности

фаз сравниваемых напряжений,,и на- пряхсение с удвоенной частотой сети. Это напряжение поступает на фильтр 13 нижних частот, который отфиль5 троБывает напряжение с удвоенной частотой сети. Поэтому на затвор полевого транзистора в подстраиваемом генераторе 14 поступает только управляющее напряжение, которое

О пропорционально разности фаз напряжения сети и переменного напряжения подстраиваемого генератора 14. Это управляющее напряжение меняет сопротивление сток-исток по5 левого транзистора, в результате чего частота генератора 14 с точностью до начальной фазы подстраивается под частоту сети.

Таким образом, на выходе блока

0 имеем переменное напряжение с частотой и начальной фазой в точности соответствующей частоте и начальной фазе переменного напряжения, поступающего н5 второй

5 вход вычитающего устройства 3. Амплитуда этого напряжения выставляется равной Ig.

Работа блока автоматической подстройки амплитуды осуществляет0 ся следующ1м образом.

На первый вход блока (Вх) поступает сумма измеряемого постоянного напряжения Цц и переменного напряжения сети. Uj.cos( J(t+S c),

где Uc - амплитуда; tj,. - частота fj. - начальная фаза этого напряжения .

Затем это суммарное напряжение (с Ь V(,) поступает на пер0 вый вход перемноямтеля 15.

На второй вход блока (15х) поступает напряжение с выхода блока 5 автоматической подстройки фазы, а именно sin().

5 В фазовращателе 17 начальная фаза зтого напряжения сдвигается на 90 , т.е. на его выходе будем иметь sin(u).+90 )cos(cJ t+4 j . С выхода фазовращателя 17 данное

0 напряжение поступает на усилитель 16, перемножитель 18, умножитель 20 частоты и перешюжнтель 19.

lia выходе усшн1теля 16 Гудем иметь напряжение 2cos(u)) Это

5 напряжение поступает на второй вход перемножителя 15. На его выходе, а следовательно, на первом входе вычитающего устройства 24 нмеем rUH+UcCOsCu c b+ c) 2cos(uJtt+M J -2UuCos(u)t+)+Uc +Uc cos2(u)t+M ).

Рассмотрим, какое напряжение будет поступать на второй вход вычитающего устройства 24.

На второй вход перемножителя 19 через вход устройства tBxj) поступает по цепи обратной связи напряжение Uv, с выхода вычитающего устройства 3, т.е. на выходе перемножителя 19 имеем напряжение вида Uucos(u)pt+Yc).

Это напряжение поступает на усилитель 23, на выходе которого, а следовательно, на втором входе вычитающего устройства 24 имеем

2UnCos{u3 t+N c).

Таким образом на выходе вычитающего устройства 24 получим напряжение Uc+UcCos2iJct+ cb

Это напряжение поступает на первый вход вычитающего устройства 22

Рассмотрим, какое напряжение поступает, на второй вход вычитающего устройства 22.

Па выходе умножителя 20 частоты будет напряжение cos2(u)t+4t). Оно поступает на первый вход перемножителя 21, на второй вход которого по цепи обратной связи поступает напряжение с выхода вычитающего устройства 22.

Очевидно, на выходе перемножителя 21, а следовательно, на втором входе вычитающего устройства 22 будем иметь

UtCos2(i0 t+4 J.

Тогда на выходе вычитающего устройства 22 будет напряжение

Uc+UcCOs2(u)t+4 ,)-UcCOs2(u)t+4(.)U

Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 18, с выхода которого на второй вход вычитающего устройства 3 будет поступать синфазное и равное по амплитуде с переменным напряжением на

первом входе напряжение вида jUgCOsU t+M J.

Все элементы структурных схем 5 фиг. 1-3 легко реализуются на элементах аналоговой вычислительной техники - серийных микросхемах.

Формула изобретения

ID

Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой, содержащее источник

5 постоянного тока, вьшоды которого подключены соответственно к первому выводу обмотки электрической Мсшины и к первому выводу дросселя, автотрансформатор, конденсатор

0 и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения переменной составляющей

5 напряже шя, в него введены блок вычитания, блок автоматической подстройки фазы, блок автоматической подстройки амплитуды и усилитель, входы которого соединены со сред0 ним вьшодом автотрансформатора и вторым вьтодом обмотки электрической машины, соединенной с вторым выводом дросселя, а выход подключен к входам блока автоматической

5 подстройки фазы, блока автоматической подстройки амплитуды и к первому входу блока вычитания, второй вход которого и выход подключены соответственно, к выходу и к перво0 му входу блока автоматической подстройки амплитуды, второй вход которого соединен с выходом блока автоматической подстройки фазы, при этом измерительный прибор включен

5 меяоду выходом блока вычитания и вторым вьшодом обмотки электрической машинь, соединенным через конденсатор и автотрансформатор с первым вьшодом обмотки электрической машины.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к измерению нревьшения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой без отключения от сети и может быть использовано как защитное устройство. Цель изобретения - повьшение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения переменной составляющей напряжения- Устройство содержит источник 1 постоянного тока, дроссель 2, блок 3 вычитания, блок 4 автоматической подстройки амплитуды, блок 5 автоматической подстройки фазы, усилитель 6 с высоким входным сопротивлением, автотрансформатор 7, разделительный конденсатор 8 и вольтметр 9. В описании представлены структурные схемы и раскрыта работа блоков автоматической подстройки фаз и амплитуды. Введение новых элементов и образование новых связей между ними и элементами устройства позволяет повысить точность измерения устройства. 3 ил. i (Я С ьэ О) 4j со (ftus.i