Устройство для формирования сигнала Советский патент 1988 года по МПК F03B15/18 

4:

СО

о ел

ОС

со

Изобретение относится к средствам управления и может быть использовано в энергетике для задания режима работы гидроагрегата.

Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности при контроле частоты вращения с помощью многофазной электрической машины.

На фиг.1 показана схема устройства для формирования сигнала датчика частоты вращения для случая использова ния трехфазного синхронного генератора; на фиг,2 - схема дизъюнктора и детектора перепада импульсного сигнала; на фиг.З - временные диаграммы зависимости тока на блоках сумматоров (а) и напряжения на выходах сумматоров (б - м) ,

Трехфазный генератор 1 (фиг,1) через формирую1цие цепи 2,3,4, снижающие напряжение сигнала до допустимой величины (в простейшем случае в качестве этой цепи может быть использовано интегрирующее звено), и весовые резисторы 5-22 .подключены к входам масштабных сумматоров 23-315 в качестве которых целесообразно использовать операционные усилители, работающие в режиме насыщающихся ограничителей за счет отсутствия внешней отрицательной обратной связи выходы сумматоров, каждый из которых, кроме 24, 27 и 23,.асимметричен по входу, .что достигается различными значениями весовых резисторов, связывающих входы этих сумматоров с фазными выводами генератора 1, через нуль-органы 32 40(в простейшем случае - дифференцирующие звенья) подключены к входам дизъюнктора 41, являющегося выходной цепью устройства, связывающей его с входами вторичной аппаратуры; при этом система нуль-орган - дизьюнктор

41является логически суммирующим детектором момента достижения результата суммирования входньк токов сумматоров 23-31 нулевого значения, резисторы, связывающие входы сумматоров 23-31 с нулевой шиной, используются при наличии заметных смещающих токов.

Работа устройства поясняется при помощи совмещенных временных диаграмм, приведенных на фиг.З, где на диаграмме Q приведены значения токов поступающих на входы сумматоров 23- 31 через цепи 2-4 (в качестве таких цепей в простейшем случае может быть

использовано элементарное интегрирую-, щее КС-звено, обладающее необходимой частотной зависимостью выходного тока) , При этом соотношение фазовых токов, поступающих на входы сумматоров 23-31, а следовательно, и соотношение сопротивлений весовых резисторов несимметричных сумматоров (сумматоры 23, 25, 26, 28, 29 и 30) можно определить при помощи выражения

5

0

5

R

- S

Г

sin()

sin(p,±oi - -j|-)

где об - угловой щаг распределения импульсных сигналов на временной оси.

В случае использования наиболее распространенного в практике гидроэнергетики трехфазного тахогенерато- ра oi 15° относительно аргумента /3 фазового напряжения в момент достижения равенства его модуля и модуля напряжения сигнала смежной фазы, определяемого из условия

21Г,

inp - sin(p-j)

откуда

30

. . и , Zii

2 sin(p - -) cos ,

т..е.

5

0

5

0

5

sin (|5- -) 0, и

ft

N- Поскольку N (число фаз) в зтом случае равно 3, , а ,37, следовательно, выходные сигналы, полученные в результате дифференцирования фронтов и срезов выходных сигналов сумматоров (приведены на диаграммах б - л) с учетом инверсии результата дифференцирования срезов этих сигналов и последующего логического сложения с результатом детектирования моментов совпадения фазных напряжений по уровню - диаграмма м, где сигналы, полученные в результате.обработки выходных сигналов асимметричных сумматоров, вьщелены по толщине, а сигналы, полученные при детектировании моментов совпадения фазных сигналов, -.по высоте, равномерно распределяются по временной оси.

В момент, когда суммарный ток.. поступающий на входы какого-либо из

3

сумматоров, достигает нулевого значения, этот сумматор переходит в режим изменения своего состояния, характеризующийся резким перепадом его выходного напряжения (диаграммы б - л, для удобства анализа эти диаграммы показаны для случая работы сумматоров в неинвертирующем режиме, что, поскольку система обработки выходных импульсов сумматоров реагирует тольк на их перепады, не имеет значения).

Поскольку принцип работы всех каналов устройства одинаков, рассмот

тора сохранил неизменную полярность (момент tj, на диаграмме дл, фиг.З).

В дальнейшем данный процесс повторяется, как это показано на диаграммах S - м, где приведены выходные сигналы сумматоров 26,27,28,25,24, 23,31,30 и 29 (фиг.1) соответственно и выходные сигналы на выходе дизъюнк- тора 41, роль которого на схеме, приведенной на фиг.2, играет трансформатор 46,

В связи с тем, что все девять входных цепей (по количеству суммато

Изобретение относится к средствам управления и м.б. использовано в энергетике для задания режима работы гидроагрегата. Цель изобретения - повьппение чувствительности и надежности при контроле частоты вращения с помощью трехфазного синхронного генератора. Каждый детектор перепада импульсного сигнала .подключен к дизъ- юнктору и сумматору, при этом каждый сумматор выполнен несиммётричньм и насыщающимся, что дает возможность получить не только практически любое распределение импульсных сигналов на временной оси, но и получить нечетные коэффициенты преобразования. Детектор выполнен, в виде двухполупериодного выпрямителя с конденсаторной связью, а дизъюнктор - в виде двухобмоточного трансформатора, первичная обмотка которого выполнена с отводом. Такое выполнение позволяет суммировать токи при более высоких междуфазных напряжениях, а синфазное напряжение не превышает величины фазового сигнала. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. е (Л

рим обработку напряжения, снимаемого ров) дизъюнктора перепадов импульсно- с фазы А,го сигнала, схема которого приведена

В момент t, ток, отбираемый с фазы на фиг.2, состоящие из конденсаторов А, сравнивается по абсолютной вели- 42 и диодов 43 и 44, идентичны, то чине с током, отбираемым от фазы В, но уменьшенным в R/2 раз (кривая Р на диаграмме а), в результате чего

20

на схеме условно пр11ведены только первая и девятая.

Как показано на диаграмме м (фиг.З), в данном устройстве достигается не менее чем трехкратное повышение разрешающей способности -по сравсуммарный ток, поступающий через резисторы 11 и 12 на вход операционного усилителя - сумматора 26, достигает

нулевого значения, после чего на вы- 25 нению с прототипом. В частности, ходе этого сумматора происходит рез- приведенная на фиг.1 схема имеет ко- кое изменение уровня выходного сиг- эффициент преобразования равный 18. нала (диаграмма б, момент t, нафиг.З, Данное устройство может иметь и где показано положительное изменение уровня выходного сигнала cy мaтopa 26, находящегося в режиме насыщения до момента t - диаграммы а и б на фиг.3, когда суммарный ток на входе сумматора снова достигает нулевого

самостоятельное значение, .т.е. не 2Q требовать применения симметричных

сумматоров. В частности, такая необходимость может возникнуть при восьмикратном увеличении коэффициента преобразования, когда угловой шаг распределения импульсных сигналов

значения, после чего на выходе суммасумматоров. В частности, такая не ходимость может возникнуть при во микратном увеличении коэффициента преобразования, когда угловой шаг распределения импульсных сигналов

тора 26 снова возникает перепад уров-35 дд временной оси ,25. В этом

40

45

ня, на этот раз отрицательный, момент t на диаграмме б, после чего данный процесс снова повторяется, начиная с момента tj - диаграммы q и б на фиг.3).

При положительном перепаде происходит заряд того входного конденсатора 42 (фиг.З) который подключен к выходу сумматора 26 (фиг.1), поскольку зарядный ток проходит через соответствующий диод 43 (фиг.2) и обмотку 45 трансформатора 46, то на его выходной обмотке 47 возникает узкий импульс (момент t, на диаграмме :, фиг.З). Отрицательный же перепад вы- ходного сигнала данного сумматора приводит к разряду упомянутого конденсатора 42 (фиг.2) через соответст- :вующий диод 44 и обмотку 48 трансформатора 46, направление намотки которой выбрано таким образом (показано на схеме), чтобы сигнал на выходной обмотке 47 этого трансформаsin

йп

случае соотношения между значениям весовых резисторов определяются и выражения v

in(n-0.5)ot- -

sin (n-o75yci где n - порядковый номер сумматор общее число которых в данн случае равно восьми. Расчетные формулы позволяют опреде лить точные значения весовых резис ров только в том случае, когда фаз вые и уровневые параметры тахогене тора взаимно идентичны, что, как п казывает практика, зачастую не вып няется, в силу этого равномерное р пределение импульсов на временной оси (это необходимо, в частности, при обеспечении соответствия перио 55 сигнальных импульсов контролируемо частоте вращения) обеспечивают под гонкой соотношения весовых резисто сумматоров, например, при помощи п

на фиг.2, состоящие из конденсаторов 42 и диодов 43 и 44, идентичны, то

на схеме условно пр11ведены только первая и девятая.

Как показано на диаграмме м (фиг.З), в данном устройстве достигается не менее чем трехкратное повышение разрешающей способности -по сравнению с прототипом. В частности, приведенная на фиг.1 схема имеет ко- эффициент преобразования равный 18. Данное устройство может иметь и

самостоятельное значение, .т.е. не требовать применения симметричных

сумматоров. В частности, такая необходимость может возникнуть при восьмикратном увеличении коэффициента преобразования, когда угловой шаг распределения импульсных сигналов

дд временной оси ,25. В этом

0

5

sin

йп

случае соотношения между значениями весовых резисторов определяются из выражения v

in(n-0.5)ot- -

sin (n-o75yci где n - порядковый номер сумматора, общее число которых в данном случае равно восьми. Расчетные формулы позволяют определить точные значения весовых резисторов только в том случае, когда фазовые и уровневые параметры тахогенера- тора взаимно идентичны, что, как показывает практика, зачастую не выполняется, в силу этого равномерное распределение импульсов на временной оси (это необходимо, в частности, при обеспечении соответствия периодов 5 сигнальных импульсов контролируемой частоте вращения) обеспечивают подгонкой соотношения весовых резисторов сумматоров, например, при помощи потенциометра, к выводам которого подключают имеющиеся весовые резисторы, а к регулируемому отводу - вход сумматора. Применение только несиммет ричных сумматоров дает возможность получить не только практически любое распределение импульсных сигналов на временной оси, но и получить, например, нечетные коэффициенты преобразо- вания,

Таким образом, предлагаемое уст- |ройство по сравнению с известным не Столько имеет повышенный коэффициент преобразования, но и более высокую чувствительность и надежность, пос- ;кольку суммирование токов осуществля- ;ется при более высоких межфазных нап- ряжениях, чем их сравнение в известном способе, а синфазное напряжение не ;превышает величины фазового сигнала, в частности, для рассмотренного слу :чая в момент достижения суммарным :током на входе сумматора нулевого ;значения уровень межфазных напряжений достигает значения не меньшего

: U. ((5-) 1,41 и,,, в то время как равенство фазных напряжений достигается при их уровнях всего

и,, U sinSO 0,5 и, причем синфазное напряжение на

п ..

5

30

дах компаратора в отдельные моменты может достигать величины

о

и 2U...sin60 - ,73 и

о

что требует значительного понижения фазных напряжений перед подачей их на входы компаратора.

Формула изобретения

фи.Т

«J-/

Hh

4Kh

Ъ-9

-g-Гх, I I

JL

Hr

.

ilflllllllUninifHililiiiinlllinlllll

.3

Составитель О.Голованов Л.Веселовская Техред л.Олийнык

Корр

иг.2

Корректор И.Муска