УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА УСТОЙЧИВОСТИ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Советский патент 1973 года по МПК G01R25/04 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения фазового сдвига двух синусоидальных напряжений, которые используются для измерения и регистрации угла устойчивости синхронной машины при изменении частоты питающего напряжения в статических и динамических режимах.

Известно устройство для измерения фазового сдвига между напряжением сети и напряжением, снимаемым с датчика углового положения вала, содержащее датчик, фаза э.д.с. которого зависит от углового положения вала, регистраторы перехода синусоидального напряжения через нуль, дифференцирующие цепи, ждущие мультивибраторы, управляемый генератор пилообразного напряжения и тахогенератор, подключенный через выпрямительный мост к конденсатору памяти и дающий возможность изменять амплитуду напряжения на конденсаторе пропорционально углу в течение времени заряда один раз за период изменяющейся частоты, т. е. осуществить амплитудную модуляцию выходных импульсов.

Однако известное устройство для измерения угла устойчивости синхронной машины при изменении частоты питающего напряжения (частотно-управляемые синхронные мащины) сложно и ненадежно, поскольку вал тахогенератора должен быть соединен с валом испытуемой машины, и имеет низкую точность измерения - не более 5°.

Кроме того, соединение вала тахогенератора с валом испытуемой машины требует дополнительных приспособлений и не всегда возможно, так как синхронная мащина не всегда имеет свободный конец вала.

Цель изобретения - упростить устройство, повысить его надежность и точность нзмереНИН в широком диапазоне частот.

На фиг. 1 схематически изображена блоксхема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема цепочки АРУ и вольтметра.

Блок-схема устройства состоит из двух каналов - опорного и сигнального и включает в себя следующие основные элементы: датчик 1 (электромагнитный, оптический и т. п.). фаза выходного напряжения которого характеризует угловое положение ротора синхронной машины, пороговые элементы 2 и 3 на основе триггера Шмитта с диодной связью, дифференцирующие цепи 4 и 5. ждущие мультивибраторы 6 и 7, управляемый генератор 8 пилообразного напряжения высокой линейности, синхронизированный импульсами опорного канала (фантастронные генераторы и интеграторы Миллера), электронный ключ 9, включающий на время действия импульса, характеризующего положение оси ротора синхронной машины, блок памяти 10 под линейно изменяющееся опорное напряжение, фильтр 11 нижних частот, выделяющий среднее значение линейно изменяющегося напряжения, цепочка 12 автоматической регулировки усиления (АРУ). Цепочка 12 включена между базой регулируемого транзистора 13 вольтметра и его эммитером и состоит из последовательно соединенных резистора 14, диода 15 и дозирующего конденсатора 16. Точка соединения конденсатора 16 и диода 15 подключена через резистор 18 - к делителю источника постоянного напряжения 19, а через диод 20 - к генератору линейно убывающего напряжения. Конденсатор 15 заряжается от генератора линейно убывающего напряжения до значения, пропорционального периоду этого напряжения. С конденсатора 16 через резистор 17 на базу транзистора 13 подается отрицательное напряжение коррекции, суммируемое с положительным напряжением, снимаемым с резистора 18 и делителя 19, которым устанавливается первоначальная амплитуда выходных импульсов. Изменение потенциала базы трапзистора 13 приводит к косвенному изменению токов эмиттеров транзисторов 21 и 22 и к соответствующему изменению величины коэффициента усиления дифференциального вольтметра 23. Устройство работает следующим образом. В моменты прохождения опорного напряжения Uo через нуль в положительном направлении на выходе порогового элемента 2 появляются прямоугольные импульсы напряжения, которые после дифференцирования цепью 4 подаются на ждущий мультивибратор 6, генерирующий отрицательные импульсы малой длительности с большой крутизной переднего фронта, положение которых соответствует началу периода опорного сигнала. Эти импульсы управляют генератором 8, создающим линейио убывающий сигнал, начало и конец которого совпадают с началом и окончанием периодов опорного напряжения. Измеряемый сигнал U,,,, характеризующий положение оси ротора синхронной машины, после преобразования пороговым элементом 3 в прямоугольные импульсы и дифференцирования цепью 5 подается на мультивибратор 7, генерирующий в начале нернода измеряемого сигнала нормированные по длительности импульсы, которыми открывается быстродействующий электронный ключ 9, включающий на время действия импульса блок памяти 10 под линейно изменяющееся опорное напряжение. Постоянная времени заряда блока памяти выбирается такой, чтобы за время деиств-ия импульса, соответствующего началу периода измеряемого сигнала UH, он успел зарядиться до мгновенного значения линейно изменяющегося опорного напряжения. Это напряжение удерживается на нем до начала следующего периода измеряемого сигнала -t/ш когда быстродействующий ключ вновь откроется и заряд емкости изменится в соответствии со значением фазы в этот период сигнала. Напряжение на блоке памяти при помощи вольтметра сравнивается со средним значением линейно изменяющегося напряжения, выделяемым фильтром 11 нижних частот. Показание вольтметра прямо пропорционально углу сдвига фаз и не зависит от изменения частоты опорного сигнала, так как при увеличении или уменьшении периода пилообразного напряжения увеличивается или уменьшается отрицательное напряжение на дозирующем конденсаторе. Это напряжение будучи подано на базу регулируемого транзистора 13, изменяет ее потенциал, что в конечном итоге приводит к соответствующему изменению токов эмиттеров транзисторов 21 и 22 и тем самым - к изменению коэффициента усиления дифференциального вольтметра. Использование данного устройства для измерения угла устойчивости синхронной машины при частотном пуске исключает необходимость применения тахогенератора, что позволяет упростить и повысить надежность устройства. Предмет изобретения Устройство для измерения утла устойчивости синхронной мащины, содержащее пороговые элементы, ко входу одного из которых подключен датчик, а выходы пороговых элементов через дифференцирующую цепочку соединены со входами мультивибраторов, выход одного из которых подключен к генератору напряжения, отличающееся тем. что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, в него введены фильтр нижних частот, ключ, блок памяти, вольтметр и блок автоматической регулировки усиления, выполненный на диодах, конденсаторе и резисторах и делителе на резисторе, подключенным через два резистора к конденсатору и анодам диодов, катод одного из которых соединен с генератором напряжения, а катод другого через третий резистор - к общей точке двух резисторов и к одному из входов вольтметра, другой вход которого соединен через фильтр нижних частот с генератором напряжения, подключенным к одному из входов ключа, другой вход которого соединен с выходом второго мультивибратора, а выход - со входом блоподключен к ка памяти, выход которого третьему входу вольтметра.

К ФНЧ

Фиг.