Устройство для уравнивания частот синхронных генераторов Советский патент 1978 года по МПК H02J3/40 

канала, а выход - к входу исполнительного элемента. Сбрасывающий вход триггера подключен ко вторым объединенным выходам элементов НЕ, третьи объединенные выходы которых соединены со вторым коммутирующим выходом триггера и подключены ко второму входу повторителя, а их вторые объединенные входы подключены к первому коммутирующему выходу триггера.

В качестве дополнительного датчика разности частот использованы дополнительные обмотки трансформаторов датчиков раз11ости частот каналов «Больще и «Меньше.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для уравнивания частот синхронных генераторов; на фиг. 2 - временные диаграммы; поясняющие принцип действия устройства.

Элементы НЕ 1 и 2 преобразовательноусилительных каналов «Больше и «Меньще входами подключены к выходам датчиков 3 и 4 разности частот, а выходами - к исполнительным элементам 5 и 6 соответственно. Дополнительный датчик 7 разности частот соединен согласно с датчиком 4 так, что их выходные сигналы сдвинуты по фазе относительно друг друга на - рад. Вход повторителя 8 подключен к выходу дополнительного датчика 7, а выход - к коммутирующему входу триггера 9, коммутирующий выход которого подключен ко вторым объединенным входам элементов НЕ 1 и 2. Вторые объединенные выходы элементов НЕ 1 и 2 подключены к сбрасывающему входу триггера 9, а третьи объединенные выходы соединены со вторым коммутирующим вь ходом триггера 9 и подключены ко второму входу повторителя- 8.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

10- огибающая сумма двух напряжений биений, сдвинутых относительно друг друга на -- рад на выходе дополнительного датчика 7;

11и 12- - огибающие напряжений биений на выходе датчиков 3 и 4;

13- сигнал н первом входе повторителя 8;

14л 15 - сигналы на первых в.ходах элементов НЕ 1 и 2;

16- сигнал на выходе повторителя 8;

17и 18 - сигналы на коммутирующем и сбрасывающем выходах триггера 9;

19 и 20 - сигналы на выходе элементов НЕ 1 и 2;

21 и 22 - сигналы на выходах исполнительных элементов 5 и 6;

23-25 - линии отсечки пороговых элементов на входах повторителя 8 и элементов НЕ 1 и 2 соответственно.

Огибающие напряжений биений 11 и 12 на выходах датчиков 3, 4 разности частот показаны на графиках фиг: 2 дважды, в одном случае для построения огибающей. 10, а в другом - для больщей наглядности при рассмотрении принципа действия схемы устройства.

Устройство работает следующим образом.

Если рассматривать процесс от начала отсчета по времени фиг. 2, то сигнал 13

на перво.м входе повторителя 8 отсутствует, так как уровень сигнала на выходе дополнительного датчика 7 ниже порога срабатывания порогового эле.мента на первом входе повторителя 8, т. е. ниже линии отсечки 23 на огибающей 10. UTcytcTByeT сигнал 14

на первом входе элемента НЕ 2, так как огибающая 11 проходит через нулевое значение, т. е. ее уровень ниже линии отсечки 24, а сигнал 15 на первом входе элемента НЕ 2 имеется, т. е. уровень огибающей 12

выще порога срабатывания поворогового элемента на первом входе элемента НЕ 2, т. е. выще линии отсечки 25 на огибающей 12. Сигналы на входах и выходах элементов 5. 6, 8, 9 отсутствуют. Далее от начала отсчета огибаюншя 10 начинает возрастать,так

как возрастают огибающие 11 и 12, и, как только ее значение превысит линию отсечки 23, появляется сигнал 13 на первом входе повторителя 8, который передается на коммутирующий вход (Вх. Z) триггера 9, триггер 9 срабатывает (см. сигнал 17) и щунтирует второй вход повторителя 8, выходной сигнал 16 которого исчезает. Огибающая 11, возрастая, достигает линии отсечки 24, при этом появляется сигнал 14 на первом входе элемента НЕ 1. Этот сигнал

появляется значительно раньще, чем сигнал на первом входе повторителя 8 из-за выбора порогов срабатывания пороговых эле.ментов.

Далее огибающая 11, возрастая, а огибающая 12, спадая, пересекаются в точке К,

ксггорая является апогеем для огибающей 12, спадает и величина огибающей 10 и при прохождении ею линии отсечки 23 исчезает сигнал 13 на первом входе повторителя 8, а при прохождении огибающей 12 через линию отсечки 25 исчезает сигнал 15 на первом входе элемента НЕ 2.

Элемент НЕ 2 срабатывает, так как ко.ммутирующие выходы (Вых. 1 и вых. 2) триггера 9 открыты, т. е. триггер 9 находится в режиме коммутаций-график-17, ячейка Z

в положении «Включено. При этом элемент НЕ 2 своим вторым выходом выдает сигнал на сбрасывающий вход (Вх. 0) триггера 9, переходит в следующее состояние сброса информации - график 18, т. е. ячейка Z в положении «Выключено, ячейка О -

в положении «Включено, а коммутирующие

выходы (Вых. 1 и вых. 2) выключаются -

график 17, выключается и элемент НЕ 2.

В исполнительном элементе 6 сигнал расщиряется до нужной длительности и реализуется команда: частоту генератора уменьшить. Далее огибающая 12, пройдя нулевое положение - точка N, начинает возрастать, проходит линию отсечки 25 (в этот момент появляется сигнал на первом входе элемента НЕ 2), а огибающая 11, спадая, достигнет

линии отсечки 24. При этом исчезнем сигнал с первого входа элемента НЕ 1, но на его выхода сигнал не появится, так как коммутирующие выходы триггера 9 закрыты, т, е. на данный мсхюнт времени триггер-9 находится в состоянии сброса информации - график 18, ячейка О в положении «Включено. Далее огибающая 11 спадая, достигнет нулевого положения, (точка М), а затем начнет возрастать, и процесс, повторится. В точках X и Y огибающая 10 достигнет своего перигея. Точка X на огибающей 10 совпадает по фазе с точкой N на огибающей 12, а точка Y на огибающей 10 совпадает по фазе с точкой М на огибающей 11. Расстояние между точками X и Y или между N и УИ на оси Bpt.:eHH соответствует углу сдвига Дг рад. между огибающими И и 12. Положение точек /( и У на огибающей 10 не зависит от знака скольжения. Амплитуда огибающей 10 от точки X до точки У имеет минимальное значение, близкое к перигею. При рассмотрении следурощего отрезка времени процесс повторится, г. е. огибающая 10, возрастая, пройдет линию отсечки 23, и снова появится сигнал на первом входе повторителя о, триггер У переидет в положение коммутации, на первых входах элементов НЕ 1 и 2 имеются сигналы и при прохождении следующей волны огибающей 10 через линию отсечки 23 снимется сигнал с первого входа повторителя 8, а при прохождении следующей волны огибающей 12 через линию отсечки 25 снимется сигнал с первого входа элемента НЕ 2, и снова будет выдан сигнал исполнительному элементу 6, триггер 9 перейдет из состояния коммутации в состояние сброса информации. Процесс будет повторяться до тех пор, пока не изменится знак скольжения. На фиг. 2 начало процесса соответствует положительному скольжению, т. е. частота генератора больше частоты сети, а на графиках 11 и 12 это соответствует тому, что огибающая 12 по фазе-времени опережает огибающую 11 - зона А. Зона 5 характеризует один из возможных вариантов перемены знака скольжения. В зоне В в какой-то момент было равенство частот и затем произошел переход в зону С, в которой частота генератора стала меньше частоты сети, при этом точки и У на огибающей 10 остались по фазе неизменны, а точка М на огибающей 11 совпала с точкой X на огибающей 10, т. е. изменился знак скольжения и огибающая 1 стала опережать огибающую 12, в начале процесса было наоборот: точка N, принадлежащая огибающей 12, совпадала с точкой X. В данном случае будет работать канал «Частоту увеличить по аналогии с процессом, показанным в зоне А, сам процесс изображен в зоне С. В результате огибаюш,ая 10 является отправным моментом и используется с любой из двух огибающих 11 и 12 как базовый сигнал для определения знака скольжения, причем знак скольжения определяется однозначно и непосредственно по совпадению двух сигналов по фазе без математической обработки сигналов, получаемых из огибающих 11 и 12, как это делается в аналогах и прототипе. Если точка X на огибающей 10 совпадает с точкой М, которая принадлежит огибающей 11, то скольжение отрицательно, а если точка X совпадает с точкой N, которая принадлежит огибающей 12, то скольжение положительно. Устройство работает при разности напряжений до ± 15% от номинального и разности частот до ±20% от номинальной. Жесткая синхронизация импульсов управления и расширенная область допустимых величин разности напряжений и частот позволяет использовать элементы в схеме устройства серийного изготовления с разбросом параметров ±10°/о без их подборки по режимам и обойтись без подстроечных элементов. Схема подключения датчиков разности частот преобразовательно-усилительных каналов дает возможность получить знак скольжения непосредственно без дополнительной обработки решающими устройствами и дает возможность получения более простой логической структуры. Экономический эффект от использования предложенного устройства - значительно меньЩая стоимость, более высокая надежностьртехнологичность при изготовлении, исиспытаниях и ремонтах. Формула изобретения Устройство уравнивания частот синхронных генераторов, содержащее преобразовательно-усилительные каналы «Больше и «Меньше, каждый из которых содержит датчик разности частот и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения схемы и расширения функциональных возможностей, оно снабжено дополнительным датчиком разности частот, повторителем и триггером, коммутирующий вход которого подключен через повторитель к дополнительному датчику, который включен согласно с одним из упомянутых датчиков разности частот, образуя фазовый сдвиг выходных сигналов рад, а каждый из преобразовательноусилительных каналов «Больше и «Меньше снабжен элементом НЕ, первый вход которого подключен к выходу датчика разности частот своего канала, а выход - на вход исполнительного элемента, причем сбрасывающий вход триггера подключен ко вторым объединенным выходам элементов НЕ, третьи объединенные выходы которых соединены со вторым коммутирующим выходом триггера и подключены ко второ.му входу повторителя, а их вторые объединенные вхо