Устройство для измерения внутреннего угла синхронной машины

 

Изобретение относится к фазоизмернтёльнрй технике и может быть использовано в устройствах измерения и контроля внутренних углов синхронных электрических машин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства достигается за счет измерения средних значений внутренних углов синхронных машин за несколько оборотов при работе электрической машины как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Устройство содержит датчик I положения ротора, формирователи 2 и 4, блок 3 задержки, инвертор 5, коммутатор 6, элемент ИЛИ 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, регистрирующий счетчик 10, содержащий элементы И П и ИЛИ 12, счетчики 13, 15 и 16, дегаифратор 14, регистры 18 и 17, блок 19 деления кодов. Функциональные схемы коммутатора и блока задержки приводятся в описании изобретения . Настройку устройства про водят в режиме идеального холостого хода, устанавливая необходимое время задержки импульсов, сформированных формирователем 2. 5 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН сЮ 4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4281535/24-21 (22) 10.07.87 (46) !5.03.89.Бюл. Р 10 (71) Производственное объединение по ремонту и наладке энергетического оборудования "Сибэнергоцветмет" (72) R.Н.Порохнявый, В.С.1tIarees и В.И.Шуцкий (53) 612.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1239625, кл. G 01 R 25/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТ- .

РЕННЕГО УГЛА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к фазоиз- мерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения и контроля внутренних углов синхронных электрических машин. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства,.SU„„4 5814 А1 достигается за счет измерения средних значений внутренних углов синхронных машин за несколько оборотов при работе электрической машины как в режиме двигателя, так и в режиме генератора.

Устройство содержит датчик положения ротора, формирователи 2 и 4, блок 3 задержки, инвертор 5, коммутатор б, элемент ИЛИ 7, генератор 8 им;-ульсов, делитель 9 частоты, регистрирующий счетчик 10, содержащий

: элементы И 11 и ИЛИ 12, счетчики 13, 15 и 16, дешифратор 14, регистры 18 и !7, блок 19 деления кодов, Функциональные схемы коммутатора и блока задержки приводятся в описании изоб- с ретения. Настройку устройства проводят в режиме идеального холостого хода, устанавливая необходимое время задержки импульсов, сформированных формирователем 2. 5 ил.

1465814

Изобретение относится к фазоизмерительной. технике и в частности, предназначено для измерения внутрен-. них углов синхронньпс электрических машин.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, что достигается за с ет обеспечения возможности измерения средних 10 значений внутренних углов синхронных машин за несколько оборотов как в двигательных, так и в генераторных режимах работы.

На фиг.l представлена структур- 15 ная схема предложенного устройства; ! на фиг.2 — структурная схема коммутатора, входящего в состав устройства; на фиг.3 — структурная схема блока задержки; на фиг.4 — временные 20 диаграммы, поясняющие работу устройства в двигательном режиме; на фиг.5 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства в генераторном режиме.

Устройство для измерения внутреннего угла синхронной машины содержит датчик 1 положения ротора, формирователь 2, блок 3 задержки, второй формирователь 4, инвертор 5, ком- 30 мутатор 6, элемент ИЛИ 7, генератор

8 импульсов, делитель 9 частоты и регистрирушщий счетчик 10, содержащий элемент И ll второй элемент

ИЛИ 12, счетчик 13, дешифратор 14, второй 15 и третий 16 счетчики, первый 17 и второ" 18 регистры и блок

19 деления кодов. При этом выход датчика 1 положения ротора через ! первый Формирователь 2 соединен с 40 первым входом блока. 3 задержки,,nepBbIff H второй выходы K0TopoFQ соеди иены с соответствушщими входами коммутатора 6, первый и второй выходы коммутатора 6 через элемент ИЛИ 7 45 соединены с первым входом регистрирующего .счетчика 10. Вход второго фо мирователя 4 является сигнальным р входом устройства„ а выход соединен с вторым входом блока 3 задержки, че-50 рез инвертор 5 с третьим входом коммутатора 6, непосредственно с чет. вертым входом коммутатора 6 и вторым а 10 входом регистрирушщего счетчика третий вход которого соединен с выходом делителя 9 частоты. Выход .генератора 8 импульсов соединен с входом делителя 9 частоты и четвертым входом регистрирушщего счетчик а 10.

Первый вход счетчика 10 соединен с первым входом элемента ИЛИ 12, второй вход соединен с первым входом элемента И ll и счетным входом счетчика 13, третий вход счетчика 10 соединен с вторым входом элемента

И ll, а четвертый его вход — с вторым входом элемента И 11, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика 15, информационные выходы которого через первый регистр

17 соединены с первыми входами блока 19 деления кодов, Выход элемента

ИЛИ 12 соединен с счетным входом счетчика 16, информационные выходы которого через второй регистр 18 соединены с вторыми входами блока

19 деления кодов, выходы которого являится информационными выходами регистрирукичего счетчика 10 и устройства. Выходы счетчика 13 соединены с входами дешифратора 14, первый выход которого соединен с разрешающими входами счетчиков 15 и 16 и регистров 17 и 18, второй выход дешифратора 14 соединен с входами "Сброс" счетчиков 15 и 16.

Коммутатор 6 содержит первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 элементы 2И-НЕ, второй 24 и третий

25 элементы 2И и переклвчатель 26.

Первый вход элемента 2И-НЕ 20 является первым входом коммутатора, второй вход первого элемента 2И-НЕ 20 соединен с первым входом третьего элемента 2И-НЕ 22 и первым входом переключателя 26, первый вход второго элемента 2И-НЕ 21 соединен с первым входом четвертого элемента 2И-НЕ

23 и вторым входом переключателя 26, второй вход второго элемента 2И-НЕ 21 является вторым входом коммутатора, второй вход третьего элемента 2И-НЕ

22 — третьим входом коммутатора, второй вход четвертого элемента

2И-НŠ— четвертым входом коммутатора. Выходы первого 20 и второго 2

21 элементов 2И-НЕ соединены с входами элемента 2И 24, выход которого является первым выходом коммутатора, Выходы третьего 22 и четвертого 23 элементов 2И-НЕ соединены соответственно с входами второго элемента 2И 25, выход которого является вторым выходом коммутатора.

Цифровой блок 3 задержки содержит первый ТК-триггер 27, пятый элемент!

15

3 14

2И-HF. 28, четвертый счетчик импуль сов 29, второй IK-триггер 30, шестой элемент 2И-HF. 31, пятый счетчик 32 импульсов, третий IK-триггер 33 и второй инвертор 34. Вход инвертора

34 является первым входом блока задержки, К-вход третьего триггера 33. является вторым входом блока задержки, прямой и инверсный выходы этого триггера являются прямым и инверсным выходами блока задержки. Выход второго инвертора 34 соединен с Т-входом первого триггера 27, выход которого .соединен с первым входом пятого элемента 2И-НЕ 28 и вторым входом шестого элемента 2И-НЕ 31, второй выход пятого элемента 2И-НЕ 27, соединен с инверсным выходом второ го триггера 30, выход пятого элемента 2И-НЕ 28 соединен с входом сброса четвертого счетчика 29 импульсов, выход которого соединен с Т-входом второго триггера 30, прямой выход . которого соединен с первым входом . шестого элемента 2И-НЕ 31, выход mecтого элемента 2И-НЕ 31 соединен с входом сброса пятого счетчика 32 импульсов, выход пятого счетчика соединен с I-входом третьего триггера

33, К-входом второго триггера 30 и

К-входом первого триггера 27. Счетные входы счетчиков 29 и 30 подключены к генератору 8 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 2 формирует из сигналов датчика 1 положения ротора импульсы прямоугольной Аормы, которые через блок 3 задержки поступают на первый вход коммутатора 6. С инверсного входа блока 3 задержки импульсы поступают на второй вход коммута тора. На третий и четвертый входы коммутатора поступают соответственно прямая и инверсная последовательности импульсов от второго формирователя 4 °

При работе машины в двигательном режиме передние фронты импульсов на прямом выходе блока задержки (фиг.4б) отстают от переднего фронта импульсов, сформированных вторым формиро- вателем 4 (фиг.4а). С помощью переключателя 26 коммутатора 6 второй вход первого элемента 2И-НЕ 20 и первый вход третьего элемента 2ИHF 22 присоединяют к общей шине (переключатель находится в положении Д).

65814 4

Элементы 2И-HF. 20 и 22 закрываются, и на их выходе у танавливается уровень "1". В результате на выходах элементов 2И-НЕ 21 и 24 формируются импульсы (Аиг.4в), совпадающие по

Аронту и срезу с имлульсамп, САОрмн рованными на прямом выходе блока 3 задержки. На выходах элементов 2ИНЕ 23 и 2И 25 Аормируются импульсы (фиг.4r), инверсные ло отношению к импульсам, сформированным вторым формирователем 4. В результате суммирования на выходе элемента ИЛИ-7 формируются отрицательные импульсы (Аиг.4д), длительность которых пропорлиональна внутреннему углу синхронной машины.

Сформированные формирователем 4 импульсы поступают на счетный вход второго счетчика 15, который вырабатывает длительность. цикла, счета импульсов, поступающих на счетные входы счетчиков 15 и 16 импульсов.

По окончании цикла счет импульсов счетчиками 15 и 16 прекращается, а их содержимое переписывается в регистры !7 и 18. Импульс запрещения счета и переписи в регистры .17 и 18

30 формируется дешиАратором 14, присоединенным входами к информационным выходам счетчика 13. При нулевом состоянии счетчика 1З.на выходе детпиАратора 14, присоединенном к входам управления счетчиков 15 и 16 присутствует уровень "1", запрещающий счет импульсов. После счета счетчиком 13 первого импульса уровень "!" устанавливается на выходе дешиАратора 14, присоединенном к входам сброса счетчиков 15 и 16. Этим производится установка счетчиков 15 и 16 в исходное состояние, после чего начинается новый цикл счета.. Формирование импульса прекращения счета и записи в запоминающие блоки отражено на диаграмме (фиг.4е), а формирование импульса сброса — на диаграмме (фиг.4ж). Во время цикла счета третий сче гчик 16 считает импульсы, поступающие с выхода элемента ИПИ 12.

Первый вход этого. элемента соединен с выходом элемента ИЛИ 7, на выходе которого, формируются отрицатель- . ные импульсы, длительность которых пропорциональна внутреннему углу машины. В связи с тем, что на второй вход элемента 2 ИЛИ 12 поступают импульсы от генератора опорной часто"

1465814 ты, количество импульсов, сосчитанных за цикл й„ третьим счетчиком

16, равно г

N ш.360 К

30 ое

f .

180 180

N — — - — — — m

360

Количество m групп импульсов, сосчитанных за цикл й„ счетчиком 15 (фиг.4 и заштриховано) раьно количеству групп, сосчитанных счетчиком

)6.

В блоке деления кодов производится деление N, на Я . Результат деления равен величине внутреннего угла машины

45

Ч f m 360 fa. o

er «ч» з (360Ег 180 «18

fã

Когда угол нагрузки равен нулю 50 (опыт идеального холостого хода) на выходе элемента NJIH 7 устанавливается уровень "1" и импульсы на вход третьего счетчика 16 не поступают. В то же время счетчик 15 считает ш групп импульсов. Результат деления в этом случае равен нулю.

При работе машины в генераторном режиме с помощью переключателя 26 где (g — величина внутреннего угла ( машины;

f. — частота импульсов генерато- 10 ра 8 опорной частоты, Гц;

f. — частота импульсов на выхоце и второго формирователя 4,Гц;

m — - количество групп импульсов, поступающих на счетный вход 15 счетчика 16.

Количество групп .импульсов, поступающих эа цикл счета счетчика 16, отражено на диаграмме фиг.4и (заштриховано). 20

На первом входе элемента И ll в течение каждого полупериода частоты импульсов, сформированных формирователем 4, присутствует уровень "1".

Так как длительность полупериода проо порциональна углу 180 „ а на второй вход элемента И ll поступают импульсы с частотой, в 180 раз меньшей час.тоты импульсов, поступающих на вход, третьего счетчика 16, то количество (: сосчитанных счетчиком.ll5.èìïóëüñîâ рави коммутатора 6 .на первые входы элементов 2И-HE 21 и 23 подается уровень "0" (переключатель находится в положении Г), Элементы 2И-НЕ 2! и 23 закрываются, а элементы 20 и

22 открываются. Передний фронт импульсов на прямом выходе блока 3 задержки (фиг.5б) опережает передний фронт импульсов, сформированных вторым формирователем .4 (фиг.5a).

На выходах элементов 2И-НЕ 20 и

2И 24 формируются импульсы (фиг.5в), инверсные по отношению к импульсам на прямом выходе блока 3 задержки.

На выходах элемента 2И формируются импульсы (фиг.5г), совпадающие по фронту и сразу с импульсами на выходе формирователя 4. Как и при работе в двигательном режиме, на выходе элемента ИЛИ 7 формируются импульсы, длительность которых пропорциональна углу сдвига фаэ (фиг.5д). Формирование длительности цикла измерения не отличается от описанного. Количество групп импульсов, сосчитанных счетчиками 15 и !6, также совпадают (фиг.5 з,и). Результат деления блоком !9 деления кодов, как и при работе машины в двигательном режиме, равен величине внутреннего угла машины. Блок 3 задержки импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах счетчиков 29 и 32, а также прямых выходах триггеров 27,30 и 33 установлен уровень "0", Входной импульс, поступающий от формирователя 2, инвертируясь, устанавливает на выходе триггера 27 уровень "1". Момент переключения триггера 27 соответствует моменту появления переднего фронта импульса на входе формирователя 2.

Так как на втором входе элемента

2И 28, подключенном к инверсному выходу .триггера 30, присуствует уровень "1", то в момент переключения триггера .27 счетчик 29 начинает счет импульсов, поступающих на его счетный вход. Через интервал времени где К вЂ” коэффициент счета

К<

1 (.о счетчика 29, f. — частота опорных импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 29, Гц; происходит переполнение счетчика 29 и, следовательно, смена состояния триггера 30.

В связи с этим на выходе элемента

7 146S814

2И-НЕ 28 устанавливается уровень "1" а на выходе элемента 2И-НЕ 31 уро- с вень нуля. с

После этой смены состояний счет5 чик 29 удерживается в исходном сос- н тоянии, а счетчик 32 начинает счет импульсов. r

Через интервал времени t =

К о

10 где К вЂ” коэффициент счета счетчика 32; f. — частота опорных импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 32, происходит переполнение счетчика 32 и, следовательно, сиена состояния триггеров 33, 27 и 30.

Момент переключения триггера 33 соответствует моменту формирования задержанного импульса. Таким образом, время задержки переднего фронта импульса формирователя 2 составляет

К1 Кч

t = t + t =-- — +

yap 2

Вход К триггера 33 соединен с выходом формирователя 4, поэтому срез импульса на выходе триггера 33 сов- . падает со срезом импульса, сформированного формирователем 4. Блок 3 за-, держки обеспечивает с высокой точностью задержку импульсов от 0 до

360 . Угол задержки регулируется asменением коэффициента счета счетчи-, ков 29 и 32 (или) частоты импульсов, поступающих на входы этих счетчиков.

Например, при необходимости задержать импульсы на 11,S2, что соответствует задержке на 6 4 10 с

У можно принять К, = 6> fz 1- 10 Гц, Ка= 4, 1 = 1 ° 10 Гц, тогда 5

= 6,4 ° 10-4с.

В устройстве могут использоватья и другие блоки эадержки импульов.

Настройку устройства для иэмереия внутреннего угла синхронной малины производят при опыте идеальноо холостого хода, устанавливая небходимое время задержки импульсов, формированных формирователем 2.

Формула изобретения

Устройство для измерения внутреннего угла синхронной малины, содержащее последовательно соединенные дат"

15 чик положения ротора, формирователь импульсов и блок задержки, генератор импульсов, соединенный с делителем частоты, регистрируюлий счетчик, первый вход которого через второй

20 формирователь импульсов соединен с входом устройств,а, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расщирения его функциональных возможностей при ее работе в генераторном и двигательном режимах, в него введены коммутатор, элемент ИЛИ и инвертор, при этом выход второго Формирователя импульсов соединен с вторым входом блока задержки, первый и

30 второй выходы которого соединены с соответствующими входами коммутатора, первый и второй выходы которого через элемент И соединены с вто1рым входом регистрирующего счетчи35 ка,, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты, четвертый— с выходом генератора, кроме того, выход второго формирователя импульса через инвертор соединен с третьим

40 входом коммутатора, четвертый вход которого непосредственно соединен с выходом второго формирователя импульсов.

14б5814.1465814

Составитель Шубин едактор 31.Пчолннская Техред А Kpay yz Корректор

Заказ 941/46 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Хкгород, ул. Гагарина, 101