Устройство для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения Советский патент 1989 года по МПК H02J3/42 

Изобретение относится к электротехнике и является усовершенствованием изобретения по . IF 1094105о

Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства в сетях с несимметричной нагрузкой

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для автоматической синхронизации с постоянным углом опе- реждения; . на фиг.2 - принципиальная схема трехтактного ждущего мультивибратора; на фиг.З - прин1щпиальная схема реле времени; на фиг,4 - векторная диаграмма напряжений; на фиг.5 и 6 - временные диаграммы работы синхронизатора, когда частота генератора меньше и больше частоты станции (цифрами обозначены сигналы соответств то- щи: элементов).

Устройство (фиг.1) содержит формирователи 1-6 сигналов, выходы которых включены на одноименные фазы а, Ь, с соответственно станции и генератора 7, соединенного с шинами станции с нагрузкой 8 через замыкающий линейный контактор 9, Выход формирователя 1

сигналов соедннен с входом трехтактного ждущего мультивибратора 10, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 11, второй выход - с вторым входом второго элемента И 12, а третий выход - с первым входом третьего элемента И 13о Выход формирователя 2 сигналов соединен с первыми входами элементов И 11 и 12 и через инвертор 14 - с вторым входом элемента И 13. Выходы элементов И 11 и 12 соединены соответственно с S-вхо- дами триггеров 15 и 16, а выход элемента И 13 - с R-входами триггеров 15-17. К прямому выходу триггера 15 подключены вторые входы элементов И 18-20, а к инверсному - прямые вхп- ды элементов И 21, 22,

I

Прямой выход триггера 16 соединен

с третьими входами элементов И 19, 20 и 22 Н вторым входом элемента И 21, а инверсный - с первым входом элемента И 18, Выходы элементов И 21 и 18 подключены соответственно к R- и S-BXO- дам триггера 23, прямой выход которос $

(О

ел ю

05 00

INJ

го соединен с первым входом элемента И 20, а инверсньш выход - с первым входом элемента И 19 и вторым входом элемента И 22, выход которого через реле 24 времени подключен к S-входу триггера 17, Инверсный выход триггера 17 соединен с четвертым входом элемента И 19,, Выходы формирователей 3 и 4, 5 и 6 сигналов соответственно соединены с входами схем ИСКЛЮЧАЮПЩЕ ИЛИ 25 и 26 о Выходы схем 25 и 26 соответственно подключены к входам одно вибраторов 27 и 28 и к входам инверторов 29 и 30о Выходы одновибраторов соединены с D-входами универсальных D-триггеров 31 и 32, S- и R-входы которых подключены к клемме с положителным потенцд1алом„ Выходы схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 25 и 26 через инверторы 29 и 30 соединены с синхровходами С-триг геров 31 и 32, прямые выходы D-триггеров 31 и 32, а также прямой выход триггера 17 соединены с входами элемента И 33. Выходы элементов И 33, 20 и 19 являются соответственно перг вым, вторым и третьим выходами устройств а о

Трехтактный ждутций мультивибратор (фиг о 2) состоит из трех последователь но включенных импульсных усилителей и содержит в себе резисторы 34-39, электролитические конденсаторы 40-42 и транзисторы 43-45о Длительность выходных импульсов мультивибратора 10 оп- ределяется значением емкости электролитических конденсаторов 40-42.

Реле времени (фиг„3 состоит из резисторов 46 и 47, электролитическог конденсатора 48 и инвертора 49. При появлении на входе реле 24 времени логической единицы (+5 В) происходит заряд конденсатора по цепи +Uj , резистор 46, конденсатор 48, земля. Через время, равное ЗТ, где Т - постоян- ная времени, срабатывает инвертор 49о При логическом нуле на входе реле 24 времени конденсатор 48 не заряжается

Работа вновь введенной части схемы устройства заключается в следующем.

Пусть на момент времени t перед непосредственным прохождением команды на срабатывание линейного контактора 9 состояние звезд фазных напряжений генератора и станции определяется векторной диаграммой (фиг,4), Формирователи 3-6 сигналов формируют прямоугольные импульсы, равные половине

периода фазных напряжений 11 , UG UCG (фиг.5). На выходах схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 25 и 26 формируются прямоугольные импульсы, длительность t . которых сравнивается с доММП 1

пустимой t ,„ , на D-триггерах 31 и 32 соответственно Если i то на выходе соответствующего D-триг- гера формируется Лог.1 и, наоборот, если t . t I то формируется Лог.О На момент времени t для случая соответствующего векторной диаграмме (фиг,4), на выходе D-триггера 31 формируется Лог,1, а на выходе D-триггера 32 Лог„0 (фиг.5).

Синхронизатор работает следующим образом.

На выходах формирователей 1 и 2 сигналов следуют прямоугольные импульсы, длительностью равные половине периода напряжений фазы а станции и генератора. При поступлении прямоугольных импульсов с выхода формирователя 1 сигналов иа вход трехтактного ждущего мультивибратора 10 на его выходах формируются импульсы: сначала на первом, затем на втором и на третьем. Длительность импульсов на первом выходе мультивибратора задает угол опережения включения. Длительность импульса на втором выходе мультивибратора 10 и выдержка времени реле 24 определяют допустимую разность частот включения.

Подгонка частоты устройства начинается при разрешенной разности частот (5 f 1 Гц) между станцией и подключаемым генератором 7, Пусть частота генератора меньше частоты сети станции (фиг.б), Б момент формирования сигнала на третьем выходе мультивибратора 10 и отсутствия импульса с формирователя 2 с помощью элементов 14 и 13 формируется сигнал, устанавливающий триггеры 15-17 в нулевое состояние (, ). Наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 появляется одновременно с импульсом на первом выходе мультивибратора 10. При этом сигнал с элемента 11 устанавливает триггер 15 в единичное состояние (, ), а триггер 16 пока остается в нулевом состоянии. Сигналы с прямого выхода триггера 15 и с инверсного выхода триггера 16 формируют сигнал на выходе элемента И 18, устанавливающий триггер 23 в единичное состояние (до

этого он мог находиться в любом состоянии) . Наступает момент, когда им ггульсы на выходе формирователя 2 появляются одновременно с импульсом на втором выходе мультивибратора 10, и на выходе элемента И 12 формируется сигнал, устанавливающий триггер 16 в единичное состояние„

Таким образом, в этот момент триггеры 15, 16 и 23 оказываются в единичном состоянии, а триггер 17 - в нулевом состоянии, в результате чего на выходе элемента К 20 формируется сигнал (выход 2) для воздействия на серводвигатель дизель-генератора в сторону увеличения частоты

Частота генератора больше частоты сети станции. Наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 появляется одновременно с импульсом на втором выходе мульт 1вибратора 10. При этом сигнал с выхода элемента И 12 устанавливает триггер 16 в единичное состояние, а триггер 15 пока остается в нулевом состоянии. Сигналы с прямого выхода триггера 16 и инверсного выхода триггера 15 формируют на выходе элемента И 21 сигнал, устанав- ливаюи ий триггер 23 в нулевое состояние. Наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 появляется одновременно с импульсом на первом выходе мультивибратора 10. Тогда на выходе элемента И 11 формируется сигнал, устанавливающий триггер 15 в единичное состояние. В промежуток времени между установкой триггеров

15и 16 в единичное состояние на выходе элемента И 22, входы которого соединены с прямым выходом триггера

16и инверсными выходами триггеров 15 и 23, формируется сигнал, запускающий реле 24 времени.

Если разность частот синхронизируемого генератора и станции превышает допустимую для включения величину, то триггер 15 устанавливается в единичное состояние раньше, чем срабатывает реле 24 времени При этом сигнал на выходе элемента И 22 снимается, реле 24 времени останавливается и триггер 17 не успевает переключиться. На выходе элемента И 19 (выход 3) входы которого соединены с прямыми выходами триггеров 15 и 16 и инверсными выходами триггеров 17 и 23, формируется сигнал для воздействия на сер- водвит-атель регулятора оборотов при0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

водного двигателя генератора 7 в сторону уменьшения частоты.

Если разность частот генератора 7 и сети станции меньше допустимой разности частот включения, то реле 24 времени срабатывает раньше, чем триггер 15 устанавливается в единичное состояние, и устанавливает триггер 17 в единичное состояние, инверсный выход которого блокирует элемент И i9. С прямого выхода триггера 17 подается сигнал на один из входов элемента И 33, на два других входа которого подается сигнал Лог.1 с выходов D-триггеров 31 и 32, если асимметрия в фазах b и с станции ri допустимых пределах. Прн этом на выходе элемента И 33 (выход 1) формируется Jlor.l, которая дает команду на включение линейного контактора 9 генератора 7 и подключает его к пмнам станции.

В случае если например асимметрия в базе с станции больше допустимой (фиг„4), то на выходе элемента И 33 формируется Лог,О, запрещающий срабатывание линейного контактора 9. Таким образом, предложенное устройство по сравнению с известным позволяет повысить точность определения момента подключения генератора к станции, работающей на несимметричную нагрузку, а также позволяет улучшить условие приема нагрузки подключаемым генератором и исключает отключение генератора по обратной мощности при наличии асимметрии в станции.

Учет асимметрии в фазах а и с станции синхронизатором при определении момента подключения синхронизируемого генератора к станции позволит более надежно управлять процессом генерирования электрической энергии станцией и способствует повышению ее живучести.

Формула изобретения

Устройство для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения по авТоСв. № I09A105, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в сетях с несимметричной нагрузкой, в него введены два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два одно- ш братора, два инвертора, два универсальных D-триггера, трехвходовой

элемент И и четыре дополнительных формирователя прямоугольных импульсов, причем входы дополнительных формирователей импульсов подключены к зажи-. мам для подключения соответственно на напряжения двух других фаз сети и генератора, выходы формирователей, связанных с одной и той же фазой, подключены к входам соответственно пер- Q вой и второй схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первой и второй схем ИСШГОЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с входами первого и второго одновиб- раторов, прямые выходы одновибрато- 15

ров соединены с D-входами соответственно первого и второго универсальных D-триггеров, RS-входы которых под ключены к клемме для подключения источника положительного напряжения, причем выходы первой и второй схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно через инверторы с синхровходами С первого и второго универсальных D-триггеров, прямые выходы которых совместно с прямым выходом третьего RS-триггера соединены с входами элемента И, выход которого является выходом устройства.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности в сетях с несимметричной нагрузкой. Для этого в устройство введены элементы, фиксирующие несимметрию напряжений. Если несимметрия выше допустимой, то сигнал на включение генератора на параллельную работу блокируется. 5 ил.

fz/г. /

Q3U2.5

Шиг.б