ВСЕСОЮЗНАЯ ,П'Т''^ЧТ! Советский патент 1971 года по МПК G01R25/00 

Известные устройства для измерения угла 0 между напряжением и электродвижущей силой синхронной машины, использующие фотоэлектрический датчик положения поля ротора (либо датчик иного типа), содержат усилителиограничители, дифференцирующие цепи, генератор импульсов, измеритель времени, запоминающий блок и усилитель мощности.

Для упрощения устройства и повышения точности измерения предлагается в качестве датчика фазы э.д.с. синхронной машины и фазочувствительного усилителя использовать фототранзистор, управляемый импульсами света, фиксирующими положение поля ротора, коллекторная цепь которого через стабилитрон и однополупериодный выпрямитель подключена к зажимам контролируемой машины.

На фиг. 1 показано получение импульсов света, фиксирующих положение поля ротора; на фиг. 2 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - форма токов и напряжений в разных точках схемы; на фиг. 4 - зависимость выходного тока устройства от угла 0.

Предлагаемое устройство осуществляет бесконтактное измерение угла 6 между напряжением и э.д.с. синхронной мащины. При этом обеспечивается линейная зависимость между выходным сигналом и углом 0 в диапазоне 5-160°.

Для получения импульсов света, фиксирующих фазовое положение ротора, на валу синхронной машины закреплен обтюратор / (см. фиг. 1) из любого светонепроницаемого материала с числом вырезов, равным числу naj) полюсов исследуемой синхронной машины. Угловая величина каждого выреза и выступа

180

равна - , где р - число пар полюсов исслеР

дуемой машины.

Обтюратор можно поворачивать на валу машины на 360° и закреплять в нужном положении. Это используется для установки обтюратора в положение, отвечающее нулевому

значению угла 0. а также для градуировки устройства. Световой иоток or источника света 2, сфокусированный линзой 3, после прохождения через вырезы во вращающемся обтюраторе в виде импульсов света попадает

на фототранзистор 4.

Фазочувствтельная схема (см. фиг. 2) собрана на фототранзисторе ПШ. Схема питается напряжением с зажимов исследуемой синхронной машины через диод Д, осуществляющий однополуперподное выпрямление. Синусоидальные импульсы отрицательной полярности через ограничительный резистор Ri подаются на стабилигрон Дг. с которого снимаются прямоугольные импульсы наиряжения

лекторной цепи фототранзистора ЯЯ/. Эти имиульсы напряжения находятся в фазе с напряжением синхронной машины и фиксируют ноложение ее ноля статора. С диода Дз через резистор Rz подается запирающее напряжение смещения на базу фототранзистора ПП1. Нагрузкой последнего является миллиамперметр ИП1 магнитоэлектрической системы и неременный резистор RS, служащий для настройки схемы. Пока фототранзистор не освещен, ток в цепи коллектора отсутствует, так как он заперт напрял ;ением смещения. При освещении фототранзистора в коллекторной цепи протекает ток. Освещенность выбирается таким образом, чтобы фототранзистор был насыщен. Этим обеспечивается ключевой режим работы схемы. В этом случае амплитуда импульсов тока коллектора определяется только нанряжением питания цепи коллектора и ее сопротивлением. Этим достигается высокая стабильность работы схемы.

Как уже было сказано выще, фототранзистор освещается имиульсами света, длительность которых равна половине периода напряжения на зажимах машины, а фаза фиксирует положение. поля ротора синхронной машины. Так как схема является фазочувствительной, то при правильном выборе фазы напряжения питания и относительного положения обтюратора на валу синхронной машины величина среднего значения тока коллектора фототранзистора ПП1 зависит от разности фаз между нанряжением на зажимах синхронной машины и э.д.с. синхронной машины - т. е. является функцией угла в.

На фиг. 3: t/вьшр - напряжение после выирямления диодом Дь Уд -наирял ение на

стабилитроне Д2, которым питается цепь коллектора фототранзистора, /колл-ток в цепи коллектора.

Так как коллекторная цепь фототранзистора питается нрямоугольными импульсами нанряжения и освещается он прямоугольными импульсами света, то средняя величина тока коллектора прямо пропорциональна углу в (см. фиг. 4).

Результаты измерения мало зависят-от напряжения питания, так как прямоугольные имнульсы напряжения для питания цени коллектора фототранзистора снимаются со стабилитрона.

Устройство может применяться для записи на осциллографе. Для этого вместо миллиамперметра включается вибратор осциллографа через LC-фнльтр для выделения постоянной составляющей тока, равной среднему значению.

Нредмет изобретения

Устройство для измерения и регистрации угла 6 синхронной .машины содержащее дат;чик фазы э.д.с. синхронной машины, фазочувствительный усилитель и измерительный орган, отличающееся тем, что, с целью унрощения

устройства и повышения точности измерения, в качестве указанного датчика и фазочувствительного усилителя применен фототранзистор, управляемый имнульсами света, фиксирующими ноложение ноля ротора, коллекторная цепь

которого через стабилитрон и однонолупериодный выпрямитель подключена к зажимам контролируемой машины.

Л, и,

налл

.го 0 so 80 т ко т i60

Фиг. 3

Фиг. -у