Устройство для автоматической синхронизации с постоянным углом опережения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ С ПОСТОЯННЫМ УГЛСЙ ОПЕРЕЖЕНИЯ, содержащее восемь элементов И, трехтактный ждущий мультивибратор ,, четыре триггера, инвертор и формирователи прямоугольных импульсов с входами для подключения на налряжение соответственно сети и генератора , причем выход первого из них соединен с входом трехтактного ждущего мультивибратора, а выход второгос первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к S-входам соответственно первого и второго триггеров, к вторым входам первого и второго элементов И подключены соответственно первьй и второй выходы трехтактного жудщего мультивибратора , R-входы первого, второго и третьего триггеров соединены с выходом третьего элемента И,первый вход которого соединен с третьим выходом ждущего мультивибратора а второй - через инвертор с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, к прямому и инверсному вы . ходам четвертого триггера подключены первые входы соответственно четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к прямому выходу первого триггера, к входам четвертого триггера подключены выходы шестого и седьмого элементов И, один из входов седьмого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повьшения надежности приема нагрузки подключаемым генератором, устройство снабжено реле времени, выход которого подключен к S-входу третьего триггера, а вход - к выходу восьмого элемента И, первый и второй входы которого соединены с инверсными входами соответственно первого и четвери-ого триггеров, а третий вместе с :D третьими входами четвертого и пятог fiib го элементов и вторым входом седьмо го элемента И - с прямьм выходрм второго триггера, инверсный выход котоСП рого подключен к первому входу шестого элемента И, к второму входу которого подключен прямой выход первого триггера, причем инверсный выход третьего триггера соединен с четвертьм входом пятого элемента И.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19 (И2

3Q1) Н .02 J 3/42

ОПИСАНИЕ .ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н OB TOPCIIONIV CBBBBTBONCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3546647/24-07 (22) 01.02.83 (46) 23.05.84. Бюл. 19 (72) P.Ä.Øìîíèí и В..И.Иванов (71) Центральное технико-конструкторское бюро Министерства речного флота РСФСР (53) 621.316.729(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 319993, кл. H 02 J 3/42, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР я 438080, кл. H 02 J 3/42, 197.1.

3. Авторское свидетельство СССР

В 970562, кл. Н 02 J 3/42, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОА СИНХРОНИЗАЦИИ С ПОСТОЯННЫМ УГЛОМ

ОПЕРЕЖЕНИЯ, содержащее восемь элементов И, трехтактный ждущий мультивибратор,.четыре триггера, инвертор и формирователи прямоугольных импульсов с входами для подключения на напряжение соответственно сети и генератора, причем выход первого иэ них соединен с входом трехтактного ждуще.— го мультивибратора, а выход второгос первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к S-входам соответственно первого и второго триггеров, к вторым входам первого и второго элементов И подключены соответственно первый и второй выходы трехтактного жудщего мультивибратора, R-входы первого, второго и третьего триггеров соединены с выходом третьего элемента И,первый вход которого соединен с третьим выходом ждущего м льтивибратора а второй — через ийвертор с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, к прямому и инверсному выходам четвертого триггера подключены первые входы соответственно четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к прямому выходу первого триггера, к входам четвертого триггера подключены выходы шестого и седьмого элементов И, один из входов седьмого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности приема нагрузки подключаемым генератором, устройство снабжено реле времени, выхбд которого подключен к Б-входу третьего триггера, а вход — к выходу восьмого элемента И, первый и второй входы которого соединены с инверсными входами соответственно первого и четверого триггеров, а третий вместе с ретьими входами четвертого и пятого элементов и вторым входом седьмо- . го элемента И вЂ” с прямым выходрм второго триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу шестого элемента И, к второму входу которого подключен прямой выход первого триггера, причем инверсный выход третьего триггера соединен с четвер-. тым входом пятого элемента И..1 094105

Изобретение относится к электротех.нике и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов, например судовых, методом точной синхронизации. 5

Известны устройства для автоматической синхронизации генераторов с постоянным временем опережения н постоянным углом опережения.

Для генераторов относительно не1Î большой мощности, например, на электростанциях речных судов целесообразно использование устройств автоматической синхронизации с постоянным углом опережения. Это объясняется разбросом !

5 времени срабатывания генераторных

KoHTRKTopoB и автоматических выключателей и сложностью схем, работающих с .постоянным .временем опережения.

Известен автоматический синхрони- затор с постоянным углом опережения, содержащий выпрямитель, включенный на напряжение биений, схему сравнения, источник опорного напряжения, 25 логическую схему, выдающую,сигнал в случае, если длительность импульсов на ее входе больше заданного времени, интегратор и компаратор, включенные последовательно, причем одни вход компаратора подключен к выходу выпрямителя, дру ой - на источник опорного напряжения, выход интегратора включен на вход схемы сравнения, на другой вход которой подключен второй источник опорного напряжения, а ее .35 .выход подключен к логической схеме 713. о

Недостатками синхронизатора являются отсутствие уравнения частот при 40 синхронизации и зависимость величины угла опережения от разности налряже- ний генератора и сети, а также от формы напряжения сети, так как входным напряжением синяронизатора явля- 4 ется напряжение биений.

Известно также устройство для ав- . томатической синхронизации генератоyos переменного тока, содержащее формирователи прямоугольных импульсов, входы которых подключены через схемы И к входам, соответственно записывающим нуль и единицу выходного триггера, триггеры, схемы И, реле времени и собирательную схему. Выходы формирователей прямоугольньвс импульсов подключены через HHBepTbpbl и схему И к эаписываощему единицу входу второго триггера, вход которого, записывающий нуль через реле времени соединен с дополнительной схемой И, входы которой подключены к выходу второго триггера и к выходу схемы ИЛИ, включенной на входы инверторов, вы" ход одного иэ которьк подключен к второму входу схемы И записывающего нуль входа выходного триггера, а выход второго — к второму входу схемы совпадения записывающего единицу входа выходного триггера, третьи и четвер-, тые входы схем И выходного триггера попарно объединены и подключены соответственно к инверсному выходу первого триггера и прямому выходу второго триггера, причем входы формирователей подключаются соответственно к фазному напряжению сети и линейному напряжению генератора t21.

Основным недостатком устройства является. невозможность плавного изменения угла опережения для оптимизации процесса синхронизации применительно к конкретному генераторному контактору или автоматическому выключателю — в устройстве получаемый угол опережения равен углу между векторами фазного напряжения сети и линейного напряжения генератора, т.е. он макет быть только кратным 30 . Кроме того, при соединении

6 обмоток генератора треугольником требуется искусственное формирование, фаэного напряжения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для автоматической синхронизации с поетоянным углом опережения, в котором обеспечивается возмакность плавного изменения угла опережения.

Устройство содержит элементы И, ИЛИ, .реле времени, триггеры, инвер-. торы, формирователи прямоугольных импульсов с входами для подключения на напряжение соответственно сети . и генератора. Выход .второго формирователя подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к записывающему единицу входу первого триггера и через,инвертор - к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к записывающему нуль входу первого триггера. Выход первого формирователя подключен через инвертор ко,второму входу первого элемента И и ко второму входу второго элемента И.

1094105 4

Третьи входы первого и второго элементов И соединены с инверсным входом второго триггера. В качестве реле времени использован трехтактный ждущий мультивибратор, вход которого подключен через элемент ИЛИ к выходам формирователей прямоугольных импульсов, к выходу одного из ннх подключены первые входы третьего, четвертого и пятого элементов И, к дру- 10 гому — вторые входы этих элементов выходы которых подключены к записываю-. щим единицу входам соответственно вто рого, третьего и четвертого триггеров.

К третьим входам третьего, четвертого 15 и пятого элементов И подключены соответственно первый, второй и третий выходы трехтактного ждущего мультивибратора. Четвертый вход четвертого элемента И соединен с инверсным выхо- 20 дом второго триггера, четвертый вход пятого элемента И вЂ” с инверсным выходом третьего триггера.

Записывающие нуль входы второго, третьего и четвертого триггеров сое- 25 динены с выходом шестого элемента И, первый вход которого соединен с тре« .

TbHM выходом. ждущего мультивибратора, а второй — через элемент И-НЕ с выходами обоих формирователей импульсов:. З0

Прямые выходы второго, третьего и четвертого триггеров подключены к входам шестого элемента И, а к прямому и инверсному выходам первого тригге-! ра подключены входы восьмого и девято

ro элементов И, вторые. входы которйх подключены к прямому выходу второго триггера, а третьи входы их через третий инвертор подключены к выходу . седьмого элемента И (37.

Недостатком устройства является то, что включение генератора к сети производится как при большей, так и при меньшей частотах генератора. относительно частоты сети. 45

При испытаниях устройства были случаи отключения генератора от сати по обратной мощности после включения

его при частоте несколько меньшей,, чем частота сети. 50

Целью изобретения является повы.шение надежности приема нагрузки подключаемым генератором.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве синхронизации, 55 содержащем восемь элементов И, трехтактный ждущий мультивибратор, четы ре триггера, инвертор и формирова- / тели прямоуголЬных импульсов с входамн для подключения на напряжение соответственно сети и генератора, причем выход первого из них соединен с входом трехтактного ждущего мультивибратора, а выход второго — с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к S-входам соответственно первого и второго триггеров, к вторым входам первого и второго элементов И подключены соответственно первый и второй выходы трехтактного ждущего мультивибратора, R-входы первого, второго ! ! и третьего триггеров соединены с вы-! 1ходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с третьим вы,ходом ждущего мультивибратора, а вто рой - через инвертор с выходом второ-. го формирователя прямоугольных импуль сов, к прямому и инверсному выходаМ четвертого триггера подключены первые входы соответственно четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к прямому выходу первого триггера, к входам четвертого триггера подключены выходы шесто- го и седьмого элементов И, один из входов седьмого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера.

При этом усцзойство снабжено реле времени, выход которого подключен к S-входу третьего триггера, а входк выходу восьмого элемента И, первый и второй входы которого соединены с инверсными выходами, соответственно, первого и четвертого триггеров, а третий вместе с третьими входами четвертого и пятого элементов и вторым входом седьмого элемента И вЂ” с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу шестого элемента И, к второму входу которого подключен прямой выход первого триггера, причем инверсный выход третьего триггера соединен с четвертым входом пятого элемента И.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства .автоматической синхронизации с постоянным углом опережения.

Устройство состоит из формирователей 1 и 2 прямоугольных импульсов, включенных на одноименные фазы напряжения сети и генератора. Выход формирователя 1 соединен с входом трех-! тактного ждущего мультивибратора Э, а выход форьырователя 2 - с первыми

1094105 входами элементов И 4 и 5, непосредственно и с входом элемента И 6 через инвертор 7. Вторые входы элементов И 4-6 подключены соответственно к первому, второму и третьему вы- 5 ходам трехтактного ждущего мультивибратора 3. Выходы элементов И 4 и 5 соединены соответственно с S-входами триггеров 8 и 9, а выход элемента И 6 — с R-.âõîäàìè триггеров 810

10. К прямому выходу триггера 11 подключен первый вход элемента И 12, а к инверсному — первые входы элементов И 13 и 14. Вторые входы элементов И 12 и 13, а также элемента И 15 соединены с прямым выходом триггера 8. Первый вход элемента И 15, подключен к инверсному выходу триггера 9.

Второй вход элемента И 14 и первый вход элемента И 16 соединены с инверсным выходом триггера 8.

Прямой выход триггера 9 подключен к второму входу элемента И 16 и к третьим входам элемента И 12-14. Чет- 25 вертый вход элемента И 13 связан с инверсным выходом триггера 10, Sвход которого соединен с выходом реле 17 времени, вход которого подключен к выходу элемента И 14. 30

Прямой выход триггера 10 и выходы элементов И 12 и 13 являются выход@-. ми устройства.

Устройство работает следующим образом, 35

На выходах формирователей 1 и 2 формируются прямоугольные импульсы длительностью равные половине периода сравниваемых напряжений. Сдвиг импульсов во времени зависит от угл 4О рассогласования этих напряжении по фазе. При поступлении импульса с формирователя 1 запускается трехтактный ждущий мультивибратор 3 и на его выходах последовательно формируются импульсы: сначала на первом, затем на втором и на третьем.

При большой разности фазиых углов сравниваемых напряжений импульс с дру50 гого формирователя поступает после формирования импульсов на всех трех . выходах ждущего мультивибратора 3, поэтому ни на один из триггеров 8 и

9 с элементов 4 и 5 сигнал для записи единицы не поступает, и в момент

5S формирования сигнала на третьем выходе ждущего мультивибратора 3 на выходе элемента 6 формируется сигнал, устанавливающий триггеры 8-10 в нулевое состояние.

При уменьшении разности фазных углов возможны следующие случаи.

Частота генератора меньше частоты сети.

Наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импульсом на первом выходе ждущего мультивибратора 3.

При этом сигнал с элемента 4 устанавливает триггер 8 в единичное состояние, а триггер 9 пока остается в нулевом состоянии. Сигналы с прямого выхода триггера 8 и с инверсного выхода триггера 9 формируют сигнал на выходе элемента 15, устанавливающей триггер 11 в единичное состояние (до этого он мог находиться в любом состоянии).

Через несколько периодов наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импульсом на втором выходе ждущего мультивибратора 3 и. на элементе 5 формируется сигнал, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние. Таким образом, в этот момент триггеры 8, 9 и 11 оказываются в единичном состоянии, в результате чего на выходе элемента 12 формируется сигнал (выход Щ ) для воздействия на серводвигатель регулятора оборотов приводного двигателя генератора в сторону увеличения частоты.

Частота генератора больше частоты сети.

Уменьшение разности фазных углов происходит с противоположным знаком по сравнению с первым случаем.

Наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импульсом на втором выходе ждущего мультивибратора 3. Нри этом сигнал с элемента 5 устанавливает триггер 9 в единичное состояние, а триггер 8 пока остается в нулевом состоянии. Сигналы с прямого выхода триггера 9 и инверсного выхода триггера 8 формируют на выходе элемента 16 сигнал, устанавливающий триггер 1 1 в нулевое состояние.

Через несколько периодов наступает момент, когда импульс на выходе формирователя 2 формируется одновременно с импульсом на первом выходе ждушего мультивибратора 3 и на элементе 4 формируется сигнал, устанав1094105

ВНИИПИ Заки

Тираж 614 Подам ливающий триггер 8 в единичное состояние. 1

В промежуток времени между установкой триггеров 9 и 8 в единичное состояние на выходе элемента 14, входы которого соединены с прямым выходом триггера 9 и инверсными выходами 8 и 11, формируется сигнал, запускающий реле 17 времени.

Если разность частот. генератора 10 .и сети меньше допустимой разницы частот включения, то реле 17 времени срабатывает раньше, чем триггер 8 устанавливается в единичное состояние и устанавливает триггер 10 в единичное состояние. С прямого выхода триггера 10 подается сигнал на включение генераторного контактора, а инверсный выход его блокирует элемент 13.

Если же разность частот генератора и сети превышает допустимую для включения, то триггер 8 устанавливается в единичное состояние раньше,, чем срабатывает реле 17 времени. При этом сигнал на выходе элемента 14 фнлиал ППП Ч1атент г. Уагоррд, ул. Прое снимается, реле 17 времени останавлиf вается, триггер 10 в единичное состояние установиться не успевает, и на входе элемента 13, входы которого соединены с прямыми выходами триггеров 8 и 9 и инверсными выходами триггеров 10 и 11, формируется сигнал для воздействия на серводвигатель регулятора оборотов приводного двигателя генератора в сторону уменьшения частоты.

Допустимая разность частот включения определяется длительностью

:импульса на втором выходе ждущего мультивибратора 3 и величиной выдержки времени реле 17.

Угол опережения включения задается длительностью импульса на первом входе трехтактного мультивибратора.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет улучшить условия приема нагрузки подключаемым генера тором, исключить случаи от сети по обратной мощности.