Устройство для автоматической синхронизации генераторов переменного тока Советский патент 1974 года по МПК H02J3/42 

1

Изобретение относится к авиационному электрооборудованию и может быть использовано для синхронизации трехфазных генераторов переменного тока.

Известны устройства для автоматической синхронизации генераторов переменного тока, содержащие формирователи прямоугольных импульсов, выходы которых подключены через схемы совпадения ко входам выходного триггера, триггеры, схемы совпадения, реле времени и собирательную схему. Однако такие устройства недостаточно надежны и точны. Кроме того, габариты и вес этих устройств ограничивает их применение.

Предложенное импульсное устройство для автоматической синхронизации не имеет перечисленных недостатков.

Это достигается благодаря тому, что выходы формирователей прямоугольных импульсов подключены через инверторы и схему совпадения к записывающему «единицу входу первого триггера и через дифферепциаторы и схему совпадения к записывающему «единицу входу второго триггера, записывающий чнуль, вход которого через реле времени соединен с выходом дополнительной .схемы совпадения, входы которой подключены к выходу триггера и к выходу собирательной схемы, включенной на выходы инверторов, выход одного из которых подключен ко второму входу

схемы совпадения записывающего «нуль входа выходного триггера, а выход второго - ко второму входу схемы совпадения записывающего «единицу входа выходного триггера. Третьи и четвертые выходы схем совпадения выходного триггера попарно объединены и подключены соответственно к инверсному выходу первого триггера и к прямому выходу второго триггера. При этом входы формирователей подключают к фазному напряжению сети и линейному напряжению генератора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 -диаграммы сигналов в различных точках этой

схемы; на фиг. 4 - векторная диаграмма, пояспяющая принцип работы устройства.

Папряжения сети и генератора подаются на формирователи прямоугольных импульсов 1 и 2. Сигналы с выходов подаются непосредственно на первые входы схем совпадения 3 и 4, выходы которых подключены к входам триггера 5 через инверторы 6 и 7 - на схему совпадения 8, выход которой подключен к записывающему «единицу входу триггера 9,

через дифференциаторы 10 и 11-на схему

совпадения 12, выход которой подключен к

записывающему «единицу входу триггера 13.

На записывающий «нуль вход триггера 13

приходит сигнал с выхода реле времени 14,

иа вход которого поступает сигнал с выхода схемы совпадения 15. Входы схемы 15 подключены к прямому выходу триггера 13 и к выходу собирательной схемы 16, на входы которой приходят сигналы с выходов инверторов 6 и 7. Кроме того, сигнал с выхода инвертора 6 поступает на второй вход схемы совпадения 4, а сигнал с выхода инвертора 7 - на второй вход схемы совпадения 3. Третьи и четвертые входы схем совпадения 3 и 4 попарно объединены, причем третьи входы подключены к инверсному выходу триггера 9, а четвертые - к прямому выходу триггера 13 и входу схемы совладения 8. Приведенные на фиг. 2 и 3 диаграммы ил.цюстрируют прохождение сигналов в различных точках схемы при частоте генератора выше и ниже частоты сети. Как видно из фиг. 2 и 3, устройство начинает работать только после одновременного прихода импульсов от дифференциаторов 11 и 10, т.. е., начиная с момента времени /. До этого появление сигналов от формирователей 1 и 2 не вызывает изменения состояния устройства, характеризуемого сигналами на выходах I, II, III, так как сигнал на прямом выходе триггера 13, а следовательно, и на входах схем совпадения 15, 8, 3 и 4 отсутствует. При одновременном появлении импульсов от блоков 10 и 11, т. е. в момент времени /ь появляется импульс на выходе блока 12, при этом опрокидывается триггер 13. За время от ti до 2 сигналы на выходах инверторов 6 и 7 отсутствуют, следовательно, отсутствуют сигналы на входах блоков 16, 8, 3 и 4, подключенных к указанным инверторам. Если частота сети ниже частоты генератора, как показано на фиг. 2, то в момент времени tz появляется сигнал на выходе блока 7. Это вызывает появление сигнала на выходе блока 16, так как на одном из его входов появляется сигнал; появление сигнала на выходе блока 3, так как на всех входах этого блока имеются сигналы. Сигнал на выходе блока 3 устанавливает триггер 5 в состояние, характеризуемое «единицей на Выходе П, что означает «Частоту понизить. Сигнал на выходе блока 16 вызывает появление на выходе блока 15 сигнала, который запускает реле времени 14. Если разность частот генератора и сети превышает допустимую для удовлетворительной синхронизации, как показано в левой части фиг. 2, т. е. Те-7г Грв, то в момент времени 4 реле времени сработает, на его выходе появится сигнал, опрокидывающий триггер 13 в исходное состояние: сигнал со входа блока 15, а следовательно, и с его выхода снимается, т. е. снимается сигнал со входа реле времени 14. Одновременно с этим снимается сигнал со входов блоков 3, 4 и 8, а следовательно, и с выхода блока 3. В момент времени 4 схема возвратится в исходное состояние с сигналом на Выходе II «Частоту понизить ; частота генератора начнет понижаться. В последующие моменты времени, когда фазы напряжения генератора и сети (т. е. моменты появления импульсов от блоков 10 и 11) будут совпадать, изменения сигналов на входах и выходах отдельных блоков будут аналогичны рассмотренным выше. Это будет происходить до тех пор, пока разность частот генератора и сети будет превышать допустимую. Если разность частот генератора и сети становится меньше допустимой (как показано в правой части фиг. 2), т. е. Гс-7г 7рв, то в момент времени гб появляется сигнал на выходе блока 6. Так как теперь на всех входах блока 8 будут иметься сигналы, то на его выходе также появится сигнал, устанавливающий триггер 9 в состояние, характеризуемое «единицей на выходе I, что означает «Включить контактор параллельной работы. При перебросе триггера 9 с его инверсного выхода сигнал снимается, что вызывает снятие сигнала со входа, а следовательно, и выхода блока 3. В момент времени it срабатывает реле времени 14 и его выходной сигнал перебрасывает триггер 13 в исходное состояние: сигнал со входа, а следовательно, и с выхода блока 8 снимается. Начиная с этого момента, состояние устройства изменится не может, на выходах имеются следующие сигналы: Выход П - «Частоту понизинь ; Выход I - «Включить контактор параллельной работы. Если частота сети выше частоты генератора, как показано на фиг. 3, то в момент времени 2 появляется сигнал на выходе блока 6. Это вызывает появление сигнала на выходе блока 16 (так как на одном из его входов появляется сигнал), появление сигнала на выходе блока 4 (так как на все его входы приходят сигналы). Сигнал на выходе блока 4 устанавливает триггер 5 в состояние, характеризуемое «единицей на Выходе III, что означает «Частоту повысить. Сигнал на выходе блока 16 вызывает появление на выходе блока 15 сигнала, который запускает реле времени 14. Если разность частот генератора и сети превышает допустимую, как показано на фиг. 3 в левой части, т. е. Тг-Гс Грв, момент зреле времени срабатывает, на его выходе появляется сигнал, опрокидывающий триггер 13 в исходное состояние: сигнал со входа блока 15, а следовательно, и с его выхода снимается, т. е. снимается сигнал со входов блоков 3, 4 и 8, а следовательно, и с выхода блока 4. В момент t схема возвратится в исходное состояние с сигналом .на Выходе III («Частоту повысить), частота генератора начнет повышаться. В последующие моменты времени, когда фазы напряжений генератора и сети (т. е. моменты появления импульсов от блоов 10 и 11) будут совпадать, изменения сигалов на входах и выходах отдельных блоков удут аналогичны рассмотренным выше. Это удет происходить до тех пор, пока разность

частот генератора и сети будет превышать допустимую.

Если разиость частот генератора и сети стала меньше допустимой, как показано в правой части фиг. 3, т. е. Гг-Тс Грв, то в момент времени ts появится сигнал па выходе блока 7. Так как теперь на всех входах блока 8 будут иметься сигналы, то на его выходе также появится сигнал, устанавливаюш,ий триггер 9 в положение, характеризуемое «единицей на Выходе I, что означает «Включить контактор параллельной работы. При перебросе триггера 9 с его инверсного выхода сигнал снимается, что вызывает снятие сигнала с выхода блока 4. В момент времени t срабатывает реле времени 14 и сигнал на его выходе перебрасывает триггер 13 в исходное состояние: сигнал со входа, а следовательно, и с выхода блока 8 снимается. Начиная с этого момента времени, состояние устройства измениться не может, на выходах имеются следуюшим сигналы:

Выход I - «Включить контактор параллельной работы.

Выход III - «Частоту повысить.

Сигнал на включение контактора параллельной работы выдается вблизи момента совпадения фаз напряжений генератора и сети. Чтобы получить угол опережения, равный 30 эл. град., необходимо подать на схему фазное напряжение сети и линейное напряжение генератора. На фиг. 4 показана векторная диаграмма напряжений генератора (векторы с индексом г) и сети (векторы с индексом с) в момент совпадения фаз для этого случая.

Как видно из фиг. 4, совпадение фаз фазного напряжения сети и линейного напряжения генератора соответствует моменту времени, когда угол между векторами одноименных фаз генератора и сети составляет 30 эл. град., причем вектор напряжения сети сдвинут в сторону опережения. Таким образом, момент выдачи сигнала на включение контактора параллельной работы сдвигается в сторону опережения на угол 30 эл. град. 5

Предмет изобретения

Устройство для автоматической синхронизации генераторов переменного тока, например

0 авиационных, содержашее формирователи прямоугольных импульсов, выходы которых подключены через схемы совпадения ко входам соответственно записывающим «нуль и «единицу выходного триггера, триггеры, схемы совпадения, реле времени и собирательную схему, отличаюш,ееся тем, что, с целью повышения надежности и точности, выходы формирователей прямоугольных импульсов подключены через инверторы и схему

0 совпадения к записывающему «единицу входу первого триггера и через дифференциаторы и схему совпадения к записывающему «единицу входу второго триггера, вход которого, записывающий «нуль, через реле времени

5 соединен с дополнительной схемой совпадепия, входы которой подключены к выходу второго триггера и к выходу собирательной схемы, включенной на выходы инверторов, выход одного из которых подключен ко второму входу схемы совпадения записывающего «нуль входа выходного триггера, а выход второго - ко второму входу схемы совпадения записывающего «единицу входа выходного тригге ра; третьи и четвертые входы схем совпадения выходного триггера попарно объединены и подключены соответственно к инверсному выходу первого триггера и к прямому выходу второго триггера, причем входы формирователей подключаются соответственно к фазпо0 му напряжению сети и линейному напряжению генератора.

Вымд

дынодм

Фиг. 1

/,5г

.

--ВСг