Устройство для измерения и регистрации внутреннего угла синхронной машины

 

Изобретение может быть использовано при зкспериментальных исследованиях , а также при создании систем автоматизированного управления синхронной машиной. Цель изобретения - упрощение процесса измерения. Устройство содержит фотоэлектрический датчик 1 положения ротора, формирователи 2 и 3 импульсов, элемент 4 задержки, ключ 7, регистрирующий прибор-счетчик 10 с управляющим входом 11 Старт, счетным входом 12, управляющим входом 13 Стоп и управляющим входом 14 Сброс. Введение в устройство генератора 5 высокой частоты, делителя 6 частоты на 360, десятичного счетчика 8, управляемого делителя 9 частоты и образовани е новых связей между элементами устройства позволяет обеспечить автоматическую работу устройства во всем диапазоне частот напряжения, питающего синхронную машину. При этом исключается необходимость частотной перестройки элементов устройства и становится возможным применять его в системах автоматизированного управления синхронной машиной. 3 ил. с (Л to оо со Од IN: ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1qg 4 G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3774054/24-21 (22) 19.07.84 (46) 23.06.86,Бюл. 1Ф 23 (71) Всесоюзный научно-исследова— тельский институт электромеханики (72) Ю,А.Румянцев и А.Ю.Румянцев (53) 621.317 ° 7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 901935, кл. G Ol К 25/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 945822, кл, G 01 R 25/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ВНУТРЕННЕГО УГЛА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение может быть использовано при экспериментальных исследованиях, а также при создании систем автоматизированного управления синхронной машиной. Цель изобретения — упрощение процесса измерения.

УстрОйство содержит фотоэлектричесÄÄSUÄÄ 1239625 А 1 кий датчик 1 положения ротора, формирователи 2 и 3 импульсов, элемент

4 задержки, ключ 7, регистрирующий прибор-счетчик 10 с управляющим входом 11 "Старт", счетным входом 12, управляющим входом 13 нСтопн и управляющим входом 14 "Сброс". Введение в устройство генератора 5 высокой частоты, делителя 6 частоты на

360, десятичного счетчика 8, управляемого делителя 9 частоты и образование новых связей между элементами устройства позволяет обеспечить ав томатическую работу устройства во всем диапазоне частот напряжения, питающего синхронную машину. При этом исключается необходимость частотной перестройки элементов устройства и становится возможным применять его в системах автоматизированного управления синхронной машиной. 3 ил.

9 1?

Изобретение относится к измерительной технике и может на1лти примеНр.HHp при экспериментальных исследованиях, а также при создании систем автоматизированного управления син0 хронной машиной.

Цель изобретения — упрощение измерения путем обеспечения автомат1лческой работы устройства во всем длапазоне частот напряжения, питающего синхронную машину.

На фиг.l изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема фотоэлектрического датчика положения ротора; на фиг.3 эпюры импульсов.

Устройство содержит фотоэлектрический датчик 1 положения ротора, формирователи 2 и 3 импульсов, элемент 4 задержки, генератор 5 высокой частоты, делитель 6 частоты на 360, ключ 7, десятичный счетчик 8, управляемьпл делитель 9 частоты, регистрирующий прибор-счетчик 10, у которо- го есть управляющий вход 11 "Старт", счетный вход 12, управляющий вход 13

"Стоп" и управляющий вход 14 "Сброс", причем фотоэлектрический датчик 1 по ложения ротора, первый формирователь . 2 импульсов„ элемент 4 задержки импульсов и вход II нСтарт" счетчика

10 соединены последовательно, выход генератора 5 высокой частоты соеди- нен с входом управляемого делителя ..

9 частоты и входом делителя 6 часто— ты на 360, выход которого соединен с. первым входом ключа 7, второй -вход которого соединен с выходом второго формирователя 3 импульсов и входом

13 "Стоп" счетчика 10 а выход ключа 7. соединен с входом десятичного счетчика 8, разрядные выходы которого соединены с соответствующими разрядными входами управляемого делите- . ля 9 частоты, выход которого соединен со счетным входом 12 счетчика IO, вход второго формирователя 3 импульсов соединен с входом устройства, . а вход 14 "Сброс" счетчика является тактовым.

Фотоэлектрический датчик положения ротора (фиг.2) содержит непрозрачный диск 15 с отверстием (или прорезью)

16> источник 17 света и фотоэлемент (фотодиод) 18.

Эпюры (фиг.3) изображают последовательность 19 импульсов на выходе формирователя 3, последовательность

20 импульсов на выходе управляемого

39625 з

I9

I5

30 делителя 9, последовательность 21 импульсов на выходе элемента 4 задержки импульсов, одиночный тактовый импульс 22 ТИ и схематично показанное количество 23 импульсов, поступившее в счетчик 10.

В качестве датчика положения ротора может быть применен любой бесконтактный датчик, вырабатывающий один импульс за один оборот вала ротора, например фотоэлектрический (фиг,2).

Формирователи 2 и 3 импульсов (фиг,1) могут быть выполнены в виде пороговых устройств, вырабатывающих на выходе прямоугольный импульс при отличии входного напряжения от нуля или при изменении .знака входного напряжения. В основе их может быть применен, например, триггер Шмитта.

Элемент 4 задержки импульсов Может быть выпо.пнен на ждущем мультивибратог!е с регулируемой длительностью выходных прямоугбльных импульсов, Задний фронт прямоугольных импульсов ждущего мультивибратора формирует выходные импульсы элемента 4 задержки импульсов.

Генератор 5 высокой частоты (107 Гп), делитель 6 частоты на 360, ключ 7, десятичный .счетчик 8 и управляемый делитель 9 частоты позволяют получить на выходе управляемо-. го делителя 9 частоты последовательность импульсов с частотой в 360 раз выше частоты следования импульсов на выходе формирователя 3 импульсов. Таким образом, на протяжении каждого периода напряжения,.питающего син" хронную машину; причем даже изменяющегося во времени, равномерно укладывается 360 импульсов, В качестве счетчика 10 может быть испо.пьзован электронный цифровой счетчик, имеющий управляющие входы

"Старт", "Стоп" и "Сброс" для управления счетным входом, Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 17 (фиг.2) после прохождения через отверстие (или нрорезь) 16 во вращающемся д1лске !5 попадает на фотодиод

18, подключенный к входу формирователя 2 (фиг.1). К выходу формирователя 2 импульсов подключен элемент 4 задержки импульсов, на выходе которого вырабатывается последовательность импульсов, показанная на эпюре 21.

3 1239

Напряжение U с зажимов синхронной

MBIiIHHbl поступает на вход формирова— теля 3 импульсов, на выходе которого формируется последовательность корот-S ких {1О с) прямоугольных импульсов той же частоты, показанная на эпю- . ре 19.

Спад очередного (первого) импульса с выхода формирователя 3 импульсов поступает на управляющий вход ключа 7, открывает его и последовательность импульсов с выхода генератора 5 высокой частоты, поделенная на 360 делителем 6 частоты,.через открытый ключ 7 начинает заполнять десятичный счетчик 8, После завершения периода напряжения U второй импульс с выхода формирователя 3 импульсов на время своей длительности закрывает ключ 7, одновременно с этим число импульсов, за писанное десятичным счетчиком 8, в коде 1248 с его разрядных выходов поступает на соответствующие разрядные входы управляемого делителя 9 частоты, задавая ему определенный коэффициент деления К .последовательности импульсов генератора 5 высокой частоты, соответствующий данному периоду напряжения U на зажимах синхронной

Зо машины, десятичный .счетчик 8 переводится в нулевое состояние, После спада второго импульса на выходе формирователя 3 импульсов ключ 7 открывается и. начинает пропускать последовательно импульсов с вы35 хода делителя 6 частоты в десятичный счетчик 8.

После завершения второго периода напряжения U третий импульс с выхода преобразователя 3 на время своей длиао тельности закрывает ключ 7, десятичный счетчик 8 передает записанную в нем информацию в управляемый делитель

9 и устанавливается в нулевое состояние. После спада третьего импульса ключ 7 открывается, десятичный счетчик 8 снова начинает заполняться до прихода четвертого импульса и описанные процессы повторяются.

В течение каждого периода напряжения U при заполнения десятичного счетчика 8 управляемый делитель 9 частоты не меняет установленный в нем коэффициент деления К, соответствующий числу, записанному десятичным счетчиком 8 в течение предыдущего периода напряжения U и делит последовательность импульсов с генешения г

К

mfц где f =10 Гц — частота генератора 5 высокой час.тоты (фиг.1);

m=360 — число деления делителя 6 частоты.

Последовательность импульсов с выхода управляемого делителя 9 частоты подается на вход 12 счетчика 10 и является для него импульсами заполнения. Частота fp импульсов заполнения находится в строгом соответствии с частотой f напряжения U r fr

f = =.— = -- шанц = 360 fu °

Зн.б.

mfu

Измерению предшествует операция установки нулевого значения внутреннего угла синхронной машины при ее работе на холостом ходу в генераторном режиме.

Регулировкой элемента 4 задержки импульсов добиваются совмещения импульса на его выходе (эпюра 21) с ближайшим, следующим после него во времени импульсом (эпюра .19) на выходе формирователя 3 импульсов (если, например, счетчик 10 реагирует на положительные перепады напряжения на

его входе 13).В этом случае на входы

11 и 13 управляющие импульсы приходят одновременно и счетчик 10 показывает нули.

Операция установки нулевого значения внутреннего угла производится один раз после каждого закрепления диска 15 (фиг.2) датчика положения ротора на валу синхронной машины, После установки нулевого значения внутреннего угла синхронная машина-переводится в требуемый режим.

В зависимости от приложенной на вал нагрузки возникает сдвиг фаз между

ЭДС и.напряжением, что вызывает у ранее совмещенных импульсов временной сдвиг. Предположим, что этому соответствует положение импульсов из последовательностей импульсов на эпюрах 19 и 21 в моменты времени t и t (фиг.3).

625 4 ратора 5 высокой частоты в соответствии с этим коэффициентом деления K ..

Коэффициент деления K находится в строгой зависимости от частоты f., напряжения U и определяется из соотно1239625

Измерение начинается с приходом тактового импульса .ТИ, например в момент времени tq (эпюра 22) на управляющий вход 14 "Сброс", при этом счетчик 10 переводится в ждущий режим. В момент времени t импульс с выхода элемента задержки (эпюра 21) поступает на управляющий вход 11

"Старт", после чего счетчик 10 начинает заполняться импульсами (эпюра 20) с выхода управляемого делителя 9 частоты. В момент времени очередной по времени положительный перепад импульса с выхода формирователя 3 импульсов (эпюра 19), воздействуя на управляющий вход 13 "Стоп" счетчика 10, останавливает счет, Показание счетчика 10, соответствующее количеству импульсов, схематично показанных на эпюре 23, пришедших с выхода управляемого дели-. теля 9 частоты за интервал ме кду моментами времени t< и, однозначно определяет количество электрических градусов, равное искомому внутреннему углу синхронной машины.

Использование предлагаемого технического решения в сравнении с известным позволяет упростить измерение, обеспечив автоматическую работу устройства во всем диапазоне частот напряжения, питающего синхронную машину, тем самым исключить необходимость частотной перестройки элементов устройства и применять его в системах автоматизированного управления синхронной машиной.

Формула изобретения

Устройство для измерения и регистрации внутреннего угла синхронной машины, содержащее датчик положения ротора, элемент задержки, счетчик, первый и второй формирователи импульсов, вход первого из которых соеди,О нен с выходом датчика положения ротора, à его выход соединен с входом элемента задержкн, выход которого соединен с входом "Старт" счетчика, вход второго формирователя импульсов соединен с входом устройства, а его выход соединен с входом вСтопн счетчика, вход "Сброс" которого является тактовым, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения

20 измерения путем обеспечения автоматической работы устройства во всем диапазоне частот напряжения, питающего синхронную машину, в него введены генератор высокой частоты, де25 литель частоты на 360, ключ, десятичный счетчик и управляемый делитель частоты, при этом выход генератора

BbIcoKoH частоты соединен с входом управляемого делителя частоты и вхо3р дом делителя частоты на 360, выход которого соединен с первым входом ключа,, управляющий вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход ключа соединен с входом десятичного счетчика, разрядные выходы которого соединены с соответствующими разрядными входами управляемого делителя .частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика.

12 39625

I юшнюшанниашнаанаашшипюювйюашаиишаи и

1

21

I t

<о

ti tt

Составитель ВнБыков

Техред M.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор Л.Гратилло

Заказ 3391/45 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,гнужгород,ул.Проектная,4