УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ РАССОГЛАСОВАНИЯ Советский патент 1966 года по МПК G01R25/00 

Известны устройства для измерения углов рассогласования между осями результирующего магнитного потока синхронной машины и Э.Д.С., характеризующей положение ее ротора. Они содержат датчики, фазы э.д.с. которых зависят соответственно от положения ротора и фазы э.д.с. статора испытуемой машины, усилители-ограничители, дифференцирующие цепи и генератор пилообразного напряжения, включающий триггер, управляющий триодом, и RC-цепочку. Однако эти устройства не позволяют измерять углы рассогласования в переходных режимах работы машины и при изменении частоты питания синхронной машины.

Для обеспечения возможности измерения в этих режимах предложено использовать в устройстве тахогеператор, подключенный к выходу RC-цепочки через выпрямительный мост и дающий возможность изменять амплитуду напряжения на конденсаторе RC-цепочки пропорционально углу в течение времени заряда один раз за период изменяющейся частоты.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема генератора пилообразного напряжения.

К этим элементам, в частности, относятся датчики Д и Да, на выходе которых получены э.д.с., характеризующие положение ротора синхронной машины, и э.д.с., индуктируемые

в обмотке статора, усилители-ограничители yOi и УОа, преобразующие синусоидальные э.д.с. на входах в э.д.с. трапецеидальной формы с крутыми фронтами, и, наконец, дифференцирующие цепи ДЦ и ДЦ-2 для получения стартовых треугольных импульсов.

В ряде устройств для повышения крутизны переднего фронта этих импульсов кроме усилителей-ограничителей использованы электронные или полупроводниковые реле. Стартовые импульсы подаются на вход генератора пилообразного напряжения ГПН, состоящего из триггера, управляющего полупроводниковым триодом Т, RC-цепочки и тахогенератора ТГ. Применение тахогенератора позволяет изменить количественные соотношения зарядного напряжения на «конденсаторе памяти при изменении скорости синхронной машины и использовать для измерения углов метод амплитудной модуляции выходных импульсов. Рассмотрим работу генератора пилообразного напряжения, начиная с момента подачи стартового импульса от источника э.д.с., характеризующей результирующее магнитное поле синхронной машины. Импульс от этой э.д.с. закрывает транзистор Т, шунтирующий конденсатор С, и создает условия для заряда конденсатора памяти в RC-цепочке от источника постоянного напряжения тахогенератора постоянного тока ТГ. Заряд конденсатора С через сопротивление R продолжается до тех пор, пока не откроется полупроводниковый триод Т. Открытие транзистора происходит в момент подачи на триггер стартового импульса от Э.Д.С., характеризующей положение ротора синхронной мащины. После открытия транзистора конденсатор С получает возможность разряжаться через транзистор, в результате напряжение на обкладках конденсатора быстро падает до нуля. Из рассмотрения принципа работы ГПН видно, что амплитуда напряжения на обкладках конденсатора пропорциональна промежутку времени между стартовыми импульсами от Э.Д.С., характеризующей положение оси ротора, и э.Д-с., характеризующей результирующее магнитное поле машины. Из рассмотрения принципа работы устройства видно также, что угол измеряется один раз за период частоты источника питания. Для снижения влияния нелинейности зависимости между амплитудой и промежутками времени между импульсами, обусловленной изменением напряжения на конденсаторе по экспоненциальному закону, постоянная времени RC-цепочки значительно превосходит время между импульсами на низкой частоте. При больших постоянных времени RC-цепочки работа ГПН происходит на начальных участках экспоненциальной кривой изменения напряжения, благодаря чему напряжение на обкладках конденсатора в промежутках времени между стартовыми импульсами мало отличается от прямой линии. Для того чтобы амплитуда напряжений пилообразных импульсов, характеризующих измеряемый угол сдвига между э.д.с., соответствовала действительному значению угла при изменении частоты и, следовательно, промежутка времени между стартовыми импульсами, питание ГПН осуществляется от дополнительной электрической машины, сидящей на одном валу с синхронной машиной, - тахогенератора ТГ, напрял ерие которого пропорционально скорости вращения испытуемой синхронной машины. При переменном значении измеряемого угла между э.д.с., характеризующими положение ротора и оси результирующего магнитного поля, уравнения напряжения на обкладках конденсатора за время заряда ti и tz можно записать в виде: t/., f/7-rAl-e Разложив в ряд показательную функцию и разделив уравнение (1) на (2), получим: Учитывая, что напряжение тахогенератора ТГ пропорционально частоте, а постоянная времени цепи разряда RC значительно превосходит время заряда t и 4, уравнение (3) можно записать в следующем виде: и, 2д . 1 . 7-2 1. 7-1. 02 где 91 - 1 й- 2 t(й)2- ---Га, Ja (О -угловая скорость ротора. Из уравнения (4) следует, что амплитуда напряжения на обкладках конденсатора пропорциональна углу рассогласования и не зависит от частоты питания двигателя. Таким образом, применение тахогенератора для питания генератора пилообразных напряжений позволяет произвести измерение углов при частотном управлении синхронного двигателя по методу, основанному на амплитудной модуляции выходных импульсов. Следует заметить, что при изменении скважности и частоты прямоугольных импульсов триггера, управляющего коммутацией транзистора Т, остаточное напряжение на конденсаторе при его разрядах изменяется, вследствие чего при измерении углов вносится погрещность. Однако, так как при полном открытии транзистора разрядное сопротивление, шунтирующее емкость, невелико, эта погрещность не вносит существенной ошибки нри измереПредмет изобретения Устройство для измерения углов рассогласования между осями результирующего магнитного потока синхронной мащины и э.д.с., характеризующей положение ее ротора, содержащее датчики, фазы э.д.с. которых зависят соответственно от положения ротора и фазы э.д.с. статора испытуемой машины, усилиели-ограничители, дифференцирующие цепи и генератор пилообразного напряжения, вклюающий триггер, управляющий триодом, и C-цепочку, отличающееся тем, что, с целью беспечения возможности измерения углов ассогласования в установившихся и переходых режимах работы машины в широком диапрямительный мост подключен тахогенератор, дающий возможность изменять амплитуду напряжения на конденсаторе RC-цепочки

пропорционально углу в течение времени заряда один раз за период изменяющейся частоты.

ifВыходриггера

Выход триг гера

Крегистрирую иг1

. u4ef.u устрой г пи стВц (осциллогра fVJ

ГГ