Устройство для точной автоматической синхронизации

 

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения расширение области использования путем увеличения диапазона постоянного времени опережения. Введение двух регулируемых фазовращающих uenevi между выходами каналов формирования первых производных от огибающей напряжения и биения и входом соответственно блока запрета по разности частот и блока контроля разности чястот и времени опережения позволяет использовать устройство для генераторов с фиксированной заводской настройкой регулятора скорости и с выключателем с большим собственным временем включения. 4 ил.

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

А2 (50 4 Н 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 488282 (21) 3990552/24-07 (22) 17.12.85 (46) 15.08.87. Бюл. И- 30 (72) А.И. Веженарова, А.С. Виксман, В.В. Кобелев, Г.Х. Левин и А.В. Орлов (53) 621.316.729(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 488282, кл. Н 02 J 3/42, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОЧНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения расширение области использования путем увеличения диапазона постоянного времени опережения. Введение двух регулируемых фазовращающих цепей между выходами каналов формирования первых производных от огибающей напряжения и биения и входом соответственно блока запрета по разности частот и блока контроля разности частот и времени опережения позволяет использовать устройство для генераторов с фиксированной заводской настройкой регулятора скорости и с выключателем с большим собственным временем включения. 4 ил.

1330702

Изобретенйе относится к электротехнике, а именно к устройствам для синхронизации энергетических установок с синхронными генераторами, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Ф 488282.

Целью изобретения является расширение области использования путем увеличения диапазона постоянного времени опережения.

На фиг. 1 приведена схема устройства для точной автоматической синхронизации; на фиг. 2 — 4 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит функциональный блок 1, блок 2 времени опрежения и контроля разности величин синхронизируемых напряжений, усилительный блок 3 и блок 4 запрета по разности частот. Блок 1 на входе содержит два измерительных трансформатора 5 и 6 и многообмоточный трансформатор 7 напряжения биения.

Измерительные трансформаторы 5 и 6 своими первичными обмотками включены на линейные напряжения одноименных фаз синхронизируемых источников электроснабжения, а вторичные обмотки этих трансформаторов соединены между собой встречно. С выхода вторичных обмоток снимается напряжение биения, которое подается на первичную обмотку трансформатора 7. В состав первого канала Формирования сигнала с гибающей напряжения биения входит кроме мостикового выпрямителя 8 сглаживающий конденсатор 9 и выходной резистор 10, с которого снимается сигнал огибающей напряжения биения. Два других канала формирования сигналов первой производной выполнены идентичными и содержат выпрямители 11 и 12, по< ледовательно включенные в цепи выпрямленного тока опорные стабилитроны 13 и 14, RCфильтры на конденсаторах 15 и 16 и резисторах 17-19, дифференцирующие цепочки, выполненные на конденсаторах 20 и 21. Эти каналы содержат фаэовращающие цепочки, состоящие, например, из резисторов 22-27 и конденсаторов 28 и 29.

Сигнал огибающей напряжения биения, снятый с резистора 10, и сигнал первой производной этого напряжения, смещенный по фазе и снятый с общей точки конденсатора 29 и резистора 27, подаются в блок 2 времени опережения нал огибающей напряжения биения, а

35 на другой — сигнал первой производной от огибающей этого напряжения, сдвинутый по фазе. На обмотках 33 и 34 обратной связи осуществляется алгебраическое суммирование этих сигналов.

40 Первичная обмотка 35 элемента является источником релаксационных колебаний, а вторичная обмотка 36 — источником прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых на вход усилитель45 ного блока 3.

Для усиления входного сигнала, поступающего с блока 2, и выдачи управляющего сигнала на включение коммутационного аппарата синхронизируемого источника электроснабжения служит усилительный блок 3. В состав этого блока входят усилительный транзисторный элемент с двумя каскадами усиления на транзисторах 37 и 38, промежуточный согласующий усилитель на транзисторе 39, диод 40 и выходной тиристор 41. Выходной сигнал с второго каскада усиления (транзистора 38) через разделительный диод 40 и кон5

30 и контроля разности синхронизируемых напряжений. Изменением величины сопро. тивлений резисторов 19, 10, 24 и 25 можно регулировать уровень сигналов огибающей напряжения биения и ее производной. Фаэовращающие цепи позволяют дополнительно резистором 27 изменить угол сдвига фаз между огибаюшей напряжения биения и ее производной и тем самым задавать установку времени опережения синхронизатора, а также установку запрета по разности величин синхронизируемых напряжений. Сигнал первой производной от огибающей напряжения биения, смещенный по фазе и снимаемый с общей точки конденсатора 28 и резистора 26, подается в блок 4 запрета по разности частот. Балластное сопротивление 30, стабилитроны 31 и 32 обеспечивают стабилизацию напряжения питания, подаваемого на синхронизатор.

Дпя получения в синхрониэаторе управляющего сигнала с необходимым временем опережения служит блок 2 времени опережения и контроля разности величин синхронизируемых напряжений. Этот блок выполнен на функциональном транзисторном элементе сравнения (нуль-органе), работающем в режиме блокинг-генератора. На один вход элемента сравнения подается сиг1330702 такт - репе подается на уира яющий

/ электрод тирис тора 4 1 . Последний, открынаясь, обеспечивает включение электромагнита коммутационного аппарата.

Блок 4 запрета по разносги частот предназначен для KQHTpoJIH допустимого диапазона разности частот синхронизируемых источников электроснабжения и ныдачи разрешения на включение ком10 мутационного аппарата по команде синхронизатора. Основными элементами блока запрета являются транзисторы

43 и 44, стабилитроны 5, диод 46, тиристор 47 конденсатор 48 резисторы т 15

49-54 и реле 55. Блок 4 получает с общей точки конденсатора 28 и резистора 26 функционального блока 1 входной сигнал по производной от огибающей напряжения биения, смещенный по фазе

20 и при допустимом диапазоне разности частот синхрснизируемых напряжений замыкает контакт 42 в цепи управляющего электрода тиристора 41. Этим обеспечинается подготовка электрической цепи управления комутационным аппаратом (автоматом или выключателем) на включение только по команде синхронизатора и исключается возможность ошибочного включения его пргi

50 всех разностях частот синхронизируемых напряжений, лежащих нне допустимой зоны.

Устройство питается от источника постоянного тока. Делитель напряжения, выполненный на стабипитронах 31 и 32 и балластном сопротивлении 30, стабилизирует напряжения, подаваемые на схему синхронизатора. Напряжение

40 смещения, снимаемое со стабилитрона

31, обеспечивает ключевой режим работы усилительного блока и блока временч опережения, что исключае-: возможность ложного срабатывания синхронизатора из-за разброса параметров полупроводниковых элементов схемы и увода этих параметров н результате старения элементов ипи воздействия на них внешних факторов.

Синхронизируемые напряжения (кривые а и б на фиг. 2) с угловыми частотами с! и и1 подаются на пер2 вичные обмотки измерительных трансформаторов 5 и 6. С вторичных встречно включенных обмоток этих трансформаторон напряжение биения (кривая в на фиг. 2) поступает на первичную обмотку промежуточного трансформатоа 7. Последний имеет три вторичные

:обмотки, одна из которых выдает сиг- нал в канал огибающей напряжения биения, а дне другие — в каналы перной производной этого напряжения.

Выпрямитель 8 преобразует напряжение биения в пульсирующее выпрямленное напряжение (кривая 2 на фиг.3)

I промодупированное по амплитуде. Частота модуляции пульсирующего напряжения равна разности частот синхронизируемых напряжений, а несущая частота — сумме частот этих напряжений. На RC-фильтре, выполненном на конденсаторе 9 и резисторе 10, пульсации напряжения биения сглаживаются, образуя огибающую напряжения биения (кривая э на фиг. 4).

Сигнал огибающей этого напряжения подается в блок 2 времени опережения синхронизатора. Пульсирующие выпрямленные напряжения, снимаемые с выпрямителей 11 и 12, через стабилитроны 13 и 14 подаются на сглаживающие RC-фильтры, выполненные на емкостях 15 и 16 и сопротивлениях

17-19. Включение опорных стабилитронон в схему каналов формирования произноднои от огибающей напряжения биения обеспечивает выдачу на входы дифференцирующих ЕС-цепочек этих каналов только верхней части огиба-. ющей напряжения биения (на фиг. 4 кривая и — огибающая напряжения биений на выходе фильтра).

Сигнал первой производной от огибающей напряжения биения, снимаемый с общей точки конденсатора 28 и резистора 26 и сдвинутый по фазе (фиг. 4 кривая ж) подается на базу транзистора 43. Так как сигнал производной имеет переменную полярность, которая изменяется с частотой, равной разности частот синхронизируемых напряжений, то при положительном потенциале сигнала этой производной транзистор 43 закрыт. В этом случае конденсатор 48 заряжается по цепи: плюс источника питания — обкладки конденсатора — сопротивление

52, 51 и 50 — минус источника питания.

При обратной полярности сигнала производной транзистор 43 открыт и конденсатор 48 разряжается по цепи: плюсовая обкладка конденсатора — ЭК транзистора 43 — сопротивление 51 — диод 46 — 46 — минусовая

1330702 6

55 обкладка конденсатора. Уровень заряда конденсатора при заданной величине сопротивлений 50-52 зависит от длительности времени пребывания транзистора 43 в закрытом состоянии, т.е. от частоты напряжения биения.

С уменьшением этой частоты напряжение на конденсаторе возрастает. При напряжении конденсатора, превышающем напряжение пробоя стабилитрона 45, транзистор 44 открывается и на управляющий электрод тиристора 47 подается сигнал, обеспечивающий его открытие.

Тиристор открывается, реле 55 срабатывает и замыкает свои контакты 42 в цепи управления тиристора 41.

Этим подготавливается цепь синхронизатора для выдачи управляющего сигнала на включение коммутационного аппарата. Допустимый диапазон частот, в котором срабатывает блок запрета по разности частот, настраивается установкой сопротивлений 50 и 51.

Угол сдвига фаз настраивается резистором 2б. Второй канал первой производной, содержащий выпрямитель 12, раоотает аналогично и выдает сигнал в блок времени опережения со сдвигом по фазе, равным сдвигу по фазе первой производной первого канала.

На второй вход блока поступает сигнал из сигнала формирования огибающей напряжения биения.

Если величина сигнала огибающей напряжения биения больше величины сигнала первой производной этого напряжения, что соответствует недопустимому углу сдвига по фазе векторов синхронизируемых напряжений, то первый вход блока 2 времени опережения открыт. Обмотка 33 отрицательной обратной связи блокинг-генератора получает питание. Выходной сигнал, снимаемый с обмотки 35 блокинг-генератора, равен нулю.

Как только сигнал первой производной от огибающей напряжения биения превысит величину сигнала огибающей этого напряж ния, что соответствует допустимому углу сдвига векторов синхронизируемых напряжений, открывается второй вход блока 2 времени опережения, первый вход которого закрыт, Питание получает обмотка 34 положительной обратной связи блокинг-генератора. С обмотки Зб снимается сигнал

4 в виде пучка прямоугольных импуль5

40 сов (на фиг. 4 импульсы л, импульсы к — без учета фазовращающих целей).

Если синхронизируемые напряжения имеют значительно отличающиеся друг от друга амплитудные значения, то напряжение биения в узловых точках существенно отличается от нуля. Уровень сигнала первой производной не превышает в этом случае уровня сигнала огибающей напряжения биения и сигнал на выходе блока 2 времени опережения отсутствует.

Таким образом, блок времени опережения кроме функции выдачи сигналов управления на включение коммутационного аппарата с заданным временем опережения выполняет вторую функцию — запрет включения на параллельную работу синхронизируемых источников электроэнергии по недопустимой разности величины синхронизируемых напряжений.

По достижении синхронизируемыми источниками электроэнергии допустимой разности напряжений блок времени опережения выдает управляющий сигнал в усилительный блок 3 синхронизатора.

Этот сигнал усиливается первым каскадом транзисторного усилительного элемента (на транзисторе 37), затем инвертируется транзистором 35 и подается на второй каскад того же элемента, выполненного на транзисторе 38.

С второго каскада через развязываюший диод 40 и замкнутые контакты 42 реле 55 усиленный сигнал поступает на управляющий электрод тиристора 41.

При открытии последнего включающий электромагнит коммутационного аппарата получает питание и обеспечивает включение синхронизируемого агрегата на параллельную работу.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для точной автоматической синхронизации по авт, св.У 488282, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования путем увеличения диапазона постоянного времени опережения, устройство снабжено двумя регулируемыми фазовращающими цепями, каждая иэ которых включена между выходом каждого из каналов формирования первых производных и входом соответственно блока запрета по разности частот и блока контроля разности частот и времени опережения.

1330702

1330702

Ф1/Г 4

Составитель К. Фотина

Техред И.Попович

Редактор К. Волощук

Корректор А. Зимокосов

Заказ 3588/54 Тираж 617

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4