Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой Советский патент 1987 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к измерению превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой без отключения сети, может быть использовано как защитное устройство и является усо- верпенствованием устройства по авт. св. № 1216673.

Известное устройство для измере- ния превы1мения температуры обмотки электрической магаины переменного тока под нагрузкой содержит источник постоянного тока, выводы которого подключены соответственно к первому выводу обмотки электрической машины и первому выводу дросселя,- автотр нс форматор, конденсатор, измерительный Прибор, блок вычитания, блок автоматической подстройки фазы, блок автоматической подстройки амплитуды и усилитель, вход которого соединен со средним выводом автотрансформатора и вторым выводом обмотки электрической машины, соединенным с вторым выводом дросселя, а выход подключен к входам блока автоматической подстройки фазы, блока автоматической подстройки амплитуды и первому входу блока вычитания, второй вход которого и выход подключены соответственно к выходу и первому входу блока автоматической подстройки амплитуды, второй вход которого соединен с выходом бло ка автоматической подстройки фазы при этом измерительный прибор включе между выходом блока вычитания и вторым выводом .обмотки электрической машины, соединенным через конденсатор и автотрансформатор с первым вы- водом обмотки электрической машины. Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения ошибки, вызванной изменением частоты питающего напряжения.

На фиг,1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - то же, блока автоматической Подстройки фазы; на фиг.3 - то же; на фиг,4 - то же, блока автоматической подстройки амплитуды.

Устройство содержит источник постоянного тока (стабилизатор тока дроссель 2, блок 3 вычитания, блок 4 автоматической подстройки амплитуды, блок 5 автоматической подстройки фазы, дополнительный блок 6 автоматической подстройки фазы, усили

15

0

5

5

О 35 40

30

45

50

тель 7, автотрансформатор 8, конденсатор 9 и измерительный прибор 10, например, вольтметр. Блок 5 автоматической подстройки фазы (фиг.2) состоит из., разделительного конденсатора 11, включенного на входе блока, ограничителя 12 амплитуды, фазового детектора 13, фильтра 14 нижних частот, сумматора 15, блока 6 автоматической подстройки фазы, вход которого является дополнительным входом блока, и подстраиваемого генератора 16, выход которого является выходом блока. Дополнительный блок 6 автоматической подстройки фазы (фиг.З) состоит из разделительного конденсатора 17, включенного на вход блока, ограничителя 18 амплитуды, фазового детектора 19, фильтра 20 нижних частот, выход которого является выходом блока, и подстраиваемого генератора 21. Блок автоматической подстройки амплитуды (фиг,4) содержит перемножитель 22 аналоговых сигналов, первый вход которого является первым входом блока, а второй вход со.еди- нен с выходом училителя 23 с коэффициентом усиления, равным двум, фазовращатель 24, вход которого является вторым входом блока, два перемножителя 25 и 26 аналоговых сигналов, умножитель 27 частот на два, перемножитель 28 аналоговых сигналов, схему 29 вычитания, усилитель 30 с коэффициентом усиления, равным двум, схему 31 вычитания. Выход перемножителя 25 аналоговых сигналов является выходом блока.

Устройство работает следующим образом.

Параллельно одной из обмоток электрической машины переменного тока на время измерения подключают источник 1 постоянного тока. В результате на обмотке электрической машины появляется сумма двух напряжений: падение напряжения, возникающее за счет протекания тока, и присутствующее переменное напряжение сети. Сумма этих двух напряжений прикладывается к автотрансформатору 8 с разделительным конденсатором 9, которые служат для разделения постоянной и переменной составляющих напряжения обмотки электрической машины и согласования усилителя 7 с источником входного сигнала электрической машины. Усилитель 7 за счет своего высокого входного

сопротивления позволяет пренебречь падением постоянного напряжения на автотрансформаторе 8 в измерительной цепи. С выхода усилителя 7 это напряжение- Поступает на первый вход бло-з сети: ка 4 автоматической подстройки амплитуды, на вход блока 5 автоматической подстройки фазы, вход дополнительного блока 6 автоматической подстройки фазы и первый вход блока 3 вычита- fO

НИН.

В блоках 6 и 5 автоматической подстройки фазы вырабатывается переменное напряжение с определенной амплитотой генератора на выходе его фильтра нижних частот останется напряжение, пропорциональное остаточной разности фаз и зависящее от частоты

Ч Ч с-Ч ог агссо5

П.

где срр , qj - начальные фазы напряжения сети и опорного генератора соответственно, SI - начальная расстрой ка между частотой опорного генератора и частотой сети, Sl полоса удер - V- J.J,1 - . ЧУ« 1 U AJ.,t 1.1,.-1Л1-«Л1 11.Г 1,.,

, „ tc жания блока автоматической подстрои- тудои, например 1 В, синфазное с ра- 5 д,„„,, о,„ ,„„ „„„„„„„„,.„

бочим напряжением .сети. Оно поступает -на второй вход блока 4 автоматической подстройки амплитуды, где происходит формирование амплитуды напряжения, nocTynaronjero на второй вход 20 блока 3 вычитания в соответствии с амплитудой.напряжения сети, имеющей место на первом входе блока 3 вычитания. В последнем происходит вычитание из суммы постоянного и переменного напряжения сети, поступающего на первый вход, переменного напряжения, сформированного в блоках 5 и 6

автоматической подстройки фазы и блоV„ „ an пряжения, т.е. создать систему, близка 4 автоматической подстройки ампли- О „,„„ „ „1,„„„„„„„л

туды. В результате на выходе блока 3 вычитания появится только постоянное напряжение, обусловленное источником 1 постоянного тока, которое измеряется вольтметром 10. Это напряжение 35 поступает на второй вход блока 4 автоматической подстройки амплитуды для формирования амплитуды переменного

ки азы. Это напряжение подается на дополнительный вход основного блока 5 автоматической подстройки фазы и заставляет перестроиться генератор блока 5 таким обраЗ Ом, чтос :Ц). Разность фаз q при этом будет тем ближе к нулю, чем лучше подобраны частотно-задающие элементы генераторов блоков 5 и 6, Таким образом, при 25 определенном выборе параметров частотно-задающих цепей, два блока автоматической подстройки фазы позволяют почти полностью компенсировать изменение частоты сети питающего накую к астатической.

Работа блока 5 автоматической подстройки фазы осуществляется следующим образом. На вход блока 5 от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного переменного напряжения сети. Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети через конденРабота блока 5 автоматической подстройки фазы осуществляется следующим образом. На вход блока 5 от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного переменного напряжения сети. Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети через конденнапряжения, поступающего на второй.,

-,.,Апсатор 11 поступает на ограничитель

вход блока 3 вычитания. Так как не- и.„ „

12, который служит для обеспечения

личина измерительного тока стабили-постоянства амплитуды этого напряжезируется и заранее известна, то вольт- фазовом детекторе 13, т.е.

метр 10 градуируется в единицах из- обеспечения линейного режима его

мерения сопротивления или темпера-работы. На второй вход фазового детуры. Дроссель 2 ослабляет воздействие переменного напряжения сети на выход источника 1 постоянного тока,

Наличие дополнительного блока 6

тектора 13 поступает напряжение от собственного подстраиваемого генератора 16, В результате Ма выходе фазового детектора 13 появляется напря- автоматической подстройки фазы поз- 50 пропорциональное разности фаз воляет автоматически свести к нулю . сравниваемых напряжений, и напряже- разность фаз между частотой сети и ние с удвоенной частотой сети. Это частотой опорного генератора блока 5. напряжение поступает на фильтр 14 После того как в блоке 6 закончатся нижних частот, который отфильтровы- переходные процессы, частота его 006-55 вает напряжение с удвоенной частотой ственного генератора станет равной сети. Это управляюп{ее напряжение сум- частоте питающей цепи. Однако вслед- мируется в сумматоре 15 с управляю- ствие наличия начальной расстройки щим напряжением блока 6 автоматичес- по частоте между частотой сети и час- кой подстройки фазы и воздействует

сети:

тотой генератора на выходе его фильтра нижних частот останется напряжение, пропорциональное остаточной разности фаз и зависящее от частоты

Ч Ч с-Ч ог агссо5

П.

tc жания блока автоматической подстрои- 5 д,„„,, о,„ ,„„ „„„„„„„„,.„

0ки азы. Это напряжение подается на дополнительный вход основного блока 5 автоматической подстройки фазы и заставляет перестроиться генератор блока 5 таким обраЗ Ом, чтос :Ц). Разность фаз q при этом будет тем ближе к нулю, чем лучше подобраны частотно-задающие элементы генераторов блоков 5 и 6, Таким образом, при 5 определенном выборе параметров частотно-задающих цепей, два блока автоматической подстройки фазы позволяют почти полностью компенсировать изменение частоты сети питающего на„,„„ „ „1,„„„„„„„л

кую к астатической.

Работа блока 5 автоматической подстройки фазы осуществляется следующим образом. На вход блока 5 от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного переменного напряжения сети. Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети через конден.,

на управляющий элемент подстраиваемого генератора 16, в результате чего частота Генератора 16 становится синфазной с частотой сети. Таким образом, на выходе блока 5 формируется переменное напряжение с частотой и начальной фазой, в точности соответствующей частоте и начальной фазе переменного напряжения, поступающег о на второй вход блока 3 вычитания.

0

15

20

Работа блока 4 автоматической подстройки амплитуды осуществляется следующим образом. На первый вход блока поступает сумма измеряемого постоянного напряжения , и переменного напряжения сети: U.cos(co.t . где

С t L.

DC - амплитуда, со частота, Ц)- начальная фаза этого напряжения, t - время. Затем это суммарное напряжение ц + V cos( + tf поступает на первый вход перемножителя 22. На второй вход , блока поступает напряжение с выхода блока 5 автоматической подстройки фазы, а именно sin{ C0f,-t + q) ) . В фазовращателе 24 начальная фаза этого напряжения сдвигается на 90 . С выхода фазовращателя 24 напряжение cosCcJ t +4)) поступает на усилитель 23, перемножитель 25, умножитель 27 частоты и перемножитель 26. На выходе усилителя 23 будет напряжение 2 cos (to с t + Cf j, ) . Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 22, На его выходе, а, следовательно, на первом входе схемы 31 вычитания, имеем напряжение -х X cos( +tfc) с с 2( + -Рс) ° На второй вход перемножителя 40 Формула 26 поступает по цепи обратной связи напряжение И, с выхода блока 3 вычитания, т.е. на.выходе перемножителя

1303852 .6

второй вход которого по цепи обратной связи поступает напряжение U с выхода схемы 29 вычитания. При этом на выходе перемножителя 29, а, сле5 довательно, на втором входе схемы 29 вычитания, будем иметь сигнал 1,. х X cos 2(Q,,t + Ц), ) . Тогда на выходе схемы 29 вычитания будет напряжение Ус + Uc cos 2(Qt.t + срс) - Uj. X X cos 2(cOct +cpc) U(,. Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 25, с выхода которого на второй вход блока 3 вычитания будет поступать синфазное и равное по амплитуде с переменным напряжением на первом входе напряжение вида Ujjcos ( )

Работа дополнительного блока 6 автоматической подстройки фазы осуществляется следующим образом. На вход блока 6 от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного напряжения, сети. Переменное напряжение с частотой и

начальной фазой сети через конденсатор 17 поступает на ограничитель 18, который служит для обеспечения постоянства амплитуды этого напряжения на фазовом детекторе 19. На второй

30 вход фазового детектора 19 поступает напряжение от подстраиваемого генератора 21, В результате на выходе фазового детектора 19 появляется напряжение, пропорциональное разности

35 фаз сравниваемых напряжений. Это напряжение через фильтр 20 нижних частот поступает на дополнительный вход блока 5.

изобретения

Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под

26 имеем напряжение вида (co.t + + q j,) , Это напряжение поступает на усилитель 30, на выходе которого, а, следовательно, на втором входе схемы 31 вычитания, имеем напряжение 211 х X cos(cj(,t +tf). Таким образом, на выходе схемы 31 вычитания получим напряжение U + U,. cos 2( +qjp). Это напряжение поступает на первьй вход схемы вычитания 29, На выходе умножителя 27 частоты будет напряжение cos 2(cOjt +Ц)), Оно поступает на первый вход перемножителя 28, на

изобретения

40 Формула

Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под

45 нагрузкой по авт.св. № 1216673, о т личающееся тем, что, с целью повьпления точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений частоты пи50 тающего напряжения, в него введен дополнительный блок автоматической подстройки фазы, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход подключен к дополнительному входу

55 блока автоматической подстройки фазы.

Sx-,

77

cpuf.Z

вх.

77

Изобретение относится.к температурным измерениям. Цель изобретения- повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений частоты питающего напряжения. Для этого на вход .блока 6 постройки фазы от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного напряжения сети. Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети поступает на ограничитель, служащий для обеспечения постоянства амплитуды этого напряжения на фазовом детекторе, на второй вход последнего поступает напряжение от подстраиваемого генератора. В результате на выходе фазового детектора появляется напряжение, пропорциональное разности фаз сравниваемых напряжений. Это напряжение через фильтр нижних частот поступает на вход блока 5 автоматической подстройки фазы. 4 ил. S (Л со о ;:л: сх гч Фиг.1

21

Bfffx,

фие.З

CJtUf.

Составитель В. Куликов Редактор Э. Слиган Техред М.Ходанич Корректор И. Муска

Заказ 1678Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4