Устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями. Техническим результатом является повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства. Результат достигается тем, что устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений содержит последовательно включенные первый демодулятор, первый сглаживающий фильтр, а также первый пороговый элемент, причем вход первого демодулятора соединен с первой входной клеммой устройства, вторая и третья входные клеммы устройства, выходная клемма, причем согласно изобретению в него введены последовательно включенные второй демодулятор и второй сглаживающий фильтр, последовательно включенные третий демодулятор и третий сглаживающий фильтр, а также первый, второй и третий сумматоры, первый второй и третий пороговые элементы, логический элемент «3И», при этом вход второго и третьего демодулятора подключен к второй и третьей входной клемме устройства соответственно, выход логического элемента «3И» соединен с выходной клеммой устройства, выход первого сглаживающего фильтра соединен с первым входом первого сумматора и подключен ко второму входу третьего сумматора, выход второго сглаживающего фильтра подключен к первому входу второго сумматора и соединен со вторым входом первого сумматора, выход третьего сглаживающего фильтра подключен к первому входу третьего сумматора и соединен со вторым входом второго сумматора, выход первого, второго и третьего сумматоров подключены к входу первого, второго и третьего пороговых элементов соответственно, а выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу логического элемента «3И». 1 ил.

 

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНОЙ АСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями и может быть использовано в тиристорных регуляторах напряжения для «мягкого» пуска асинхронных электродвигателей, а также в устройствах измерительной техники и автоматики.

Известно устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от неполнофазного включения (патент RU 2131162 «Устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от неполнофазного включения», МПК Н02Н 7/09, опубл. 27.05.1999), которое содержит преобразователь однофазного напряжения в трехфазное и блок выбора неповрежденной фазы сети, который осуществляет автоматическое переключение электродвигателя от основной сети при неполнофазном режиме на преобразователь. Устройство содержит также релейно-контакторные схемы, диоды, резисторы.

К недостаткам известного технического решения следует отнести его низкую точность работы и недостаточно высокую надежность, обусловленную наличием контактов электромеханических реле.

Известно устройство (патент RU №2115988 «Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от асимметричного режима сети», МПК Н02Н 7/08, Н02Н 7/09, опубл. 20.07.1998), содержащее блок контроля фазных напряжений, выход которого соединен с тремя промежуточными реле, силовые контакты которых включены в цепь подключения электродвигателя к сети и фазосдвигающего блока к электродвигателю, фильтр напряжения обратной последовательности, контролирующий симметрию напряжения на выходе фазосдвигающего блока. Блок контроля фазных напряжений выполнен в виде трех компараторов напряжения, к неинвертирующим входам которых подключены через диоды и резисторные делители напряжения фазы сети, а к объединенным инвертирующим входам через диоды подключены источник опорного напряжения, задатчик уровня минимального напряжения сети и блок контроля напряжения обратной последовательности. К выходам компараторов напряжения подключены исполнительные органы, включающие в себя три однотранзисторных усилителя, в цепи которых включены три исполнительных реле.

Недостатком устройства также является сложность технической реализации, отрицательно влияющая на показатели его надежности, и низкая точность работы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок (патент RU 2236738 «Устройство максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок», МПК Н02Н 3/087), содержащее датчик тока, преобразователь тока в напряжение, блок формирования модуля входного сигнала, последовательно соединенные между собой, два блока сравнения, исполнительный блок, блок задания уставки срабатывания, элемент ИЛИ, резистор и пассивный четырехполюсник с постоянным запаздыванием. Выходы первого и второго блоков сравнения через элемент ИЛИ подключены ко входу исполнительного блока. Последовательно соединенные между собой датчик тока, преобразователь тока в напряжение и блок формирования модуля входного сигнала установлены в цепь каждой электроустановки. Выходы каждого блока формирования модуля входного сигнала подсоединены к входу дополнительно введенного сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, с резистором и пассивным четырехполюсником с постоянным запаздыванием.

В основу изобретения положена техническая задача повышения точности работы и расширения функциональных возможностей устройства контроля амплитудной асимметрии напряжений.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений содержит последовательно включенные первый демодулятор, первый сглаживающий фильтр, а также первый пороговый элемент, причем вход первого демодулятора соединен с первой входной клеммой устройства, вторую и третью входные клеммы устройства, выходную клемму, согласно изобретению в него введены последовательно включенные второй демодулятор и второй сглаживающий фильтр, последовательно включенные третий демодулятор и третий сглаживающий фильтр, а также первый, второй и третий сумматоры, первый, второй и третий пороговые элементы, логический элемент «3И», при этом вход второго и третьего демодулятора подключен ко второй и третьей входной клемме устройства соответственно, выход логического элемента «3И» соединен с выходной клеммой устройства, выход первого сглаживающего фильтра соединен с первым входом первого сумматора и подключен ко второму входу третьего сумматора, выход второго сглаживающего фильтра подключен к первому входу второго сумматора и соединен со вторым входом первого сумматора, выход третьего сглаживающего фильтра подключен к первому входу третьего сумматора и соединен со вторым входом второго сумматора, выход первого, второго и третьего сумматоров подключены к входу первого, второго и третьего пороговых элементов соответственно, а выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу логического элемента «3И».

В результате предлагаемое устройство может работать с входными сигналами как постоянного, так и переменного тока различного уровня, включая «малые» сигналы, а перестройка его параметров при необходимости сводится к изменению коэффициентов передачи демодуляторов.

Существенным отличием предлагаемого устройства является его повышенная точность и расширенные функциональные возможности.

Изобретение поясняется структурной схемой устройства на фигуре.

В состав устройства входят первый 1, второй 2 и третий 3 демодуляторы, первый 4, второй 5 и третий 6 сглаживающие фильтры, первый 7, второй 8 и третий 9 сумматоры, первый 10, второй 11 и третий 12 пороговые элементы, логический элемент «3И» 13, первая 14, вторая 15 и третья 16 входные клеммы и выходная клемма 17.

Демодуляторы (выпрямители) 1-3 входных напряжений А, В, С имеют идентичные характеристики в общем случае с коэффициентом пропорционального усиления, равным 1,0.

Сглаживающие фильтры 4-6 выполнены с передаточной функцией апериодического звена первого порядка с постоянной времени Т.

Сумматоры 7-9 имеют коэффициент передачи 1,0 по каждому из входов.

Пороговые элементы 10, 11, 12 выполнены с порогами включения ±с. Их выходной сигнал при любом знаке входного сигнала может меняться дискретно от 0 до +А.

Принцип работы устройства следующий.

С помощью демодуляторов 1, 2, 3 соответствующее входное напряжение преобразуется в постоянное напряжения положительного знака.

За счет фильтров 4, 5, 6 осуществляется сглаживание выходного напряжения демодуляторов 1, 2, 3. Постоянная времени каждого из фильтров 4, 5, 6 выбирается таким образом, чтобы при допустимом уровне асимметрии входных сигналов на клеммах 14, 15, 16 пульсирующая составляющая выходных сигналов сумматоров 7, 8, 9 находилась бы «внутри» зоны нечувствительности ±с пороговых элементов 10, 11, 12.

Сумматоры 7, 8, 9 формируют на выходе сигналы разности напряжений [А]-|В|,

|В|-|С| и |С|-[А] соответственно, которые при симметрии входных напряжений равны нулю. При этом пороговые элементы 10, 11, 12 находятся в состоянии логического «0», что приводит к нулевому значению сигнала на выходе логического элемента «3И» 13.

При отклонении амплитуды напряжений на каком-либо из входов 14, 15, 16 выше заранее заданного допустимого уровня или исчезновении фазного напряжения сигнал на выходе соответствующего сумматора 7-9 превысит по модулю пороговый уровень ±с одного из пороговых элементов 10, 11, 12, что вызовет появление на выходе логического элемента «3И» 13 (выходная клемма 17) сигнала логической «1».

Рассмотренное устройство будет использовано в тиристорном регуляторе переменного напряжения для плавного пуска асинхронного электродвигателя.

Предложенное устройство по сравнению с известным обладает следующими преимуществами.

Устройство может работать как с переменными, так и постоянными сигналами любого знака, что расширяет функциональные возможности данного технического решения.

Устройство позволяет путем изменения (например, увеличения) коэффициента пропорционального усиления демодуляторов 1-3 работать с сигналами малого уровня, т.е. имеет повышенную точность.

Элементы 1-12 реализуются на однотипной элементной базе (операционных усилителя) общепромышленного назначения, устройство в целом не имеет специфических особенностей при настройке, что повышает показатели его серийноспособности.

Структура устройства такова, что она может быть распространена на любое количество входных сигналов.

Устройство контроля амплитудной асимметрии фазных напряжений, содержащее последовательно включенные первый демодулятор, первый сглаживающий фильтр, а также первый пороговый элемент, причем вход первого демодулятора соединен с первой входной клеммой устройства, вторую и третью входные клеммы устройства, выходную клемму, отличающееся тем, что в него введены последовательно включенные второй демодулятор и второй сглаживающий фильтр, последовательно включенные третий демодулятор и третий сглаживающий фильтр, а также первый, второй и третий сумматоры, первый, второй и третий пороговые элементы, логический элемент «3И», при этом вход второго и третьего демодулятора подключен ко второй и третьей входной клемме устройства соответственно, выход логического элемента «3И» соединен с выходной клеммой устройства, выход первого сглаживающего фильтра соединен с первым входом первого сумматора и подключен ко второму входу третьего сумматора, выход второго сглаживающего фильтра подключен к первому входу второго сумматора и соединен со вторым входом первого сумматора, выход третьего сглаживающего фильтра подключен к первому входу третьего сумматора и соединен со вторым входом второго сумматора, выход первого, второго и третьего сумматоров подключены к входу первого, второго и третьего пороговых элементов соответственно, а выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу логического элемента «3И».