Измерительный орган напряжения с дистанционным задатчиком для автоматического регулятора возбуждения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11} 557462 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.01.75 (21) 2097051/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.05.77. Бюллетень № 17 (4б) Дата опубликования описания10.08.77 (51) М. Кл.а Н02Р 9/14

Гасударственный иамитет

Сааата Министров СССР аа делам изаоретений и открытий (Я) тДК 621.313.322.072.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Г. Бочкова, А. А. Круглый и Е. А. Красновская

Центральное; проектно — конструкторское и технологическое бюро крупных электрических машин

{71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН НАПРЯЖЕНИЯ С ДИСТАНЦИОННЫМ

ЗАДАТЧИКОМ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛЯТОРА

ВОЗБУЖДЕНИЯ

Изобретение относится к области электр отехники, к устройствам для управления электрической машиной путем регулирования возбуждения.

Известны измерительные органы напряжения с дистанционным задатчиком автоматических регуляторов возбуждения, содержащие электромеханические преобразователи (1), (2) . Их основным недостатком является наличие электромеханических передач.

Известен также измерительный орган напряже- 1р ния с дистанционным задатчиком для автоматического регулятора возбуждения, который является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению (3). Он содержит элемент сравнения на последовательно 1б соединенных стабилитронах, а также прерыватель с гальванически развязанным входом для соединения с ключом, находящимся вне автоматического регулятора. Изменение уставки в нем производится путем изменения коэффициента трансформации с помощью вращающегося электромеханического устройства на сельсинах. Недостатком этого устройства является потребность в систематическом уходе за электромеханической частью и сложность изготовления механических передач Йа специальном станочном оборудовании высокой точности. Кроме того, использование сельсинов изменяют коэффициент усиления р егулятора.

Целью изобретения является улучшение использования синхронной машины путем сохранения постоянства коэффициента усиления измерительного органа напряжения при изменении уставки тока возбуждения.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительном органе напряжения с дистанционным задатчиком для автоматического регулятора возбуждения, содержащем элемент (регулятора возбуждения) сравнения на последовательно соединенных стабилитронах, а также прерыватель с гальванически развязанным входом для соединения с ключом, находящимся вне автоматического регулятора, к стабилитронам элемента сравнения подсоединены выходы ключей дополнительно введенного цифро= аналогового преобразователя, содержащего в качестве регистра реверсивным счетчик с генератором импульсов на входе, а между счетчиком и генератором импульсов включен дополнительно введенный прерыватель с гальванически развязанным входом.

Кроме того, с целью индикации самопроизвольного сбоя, измеритель: -tA, орган напряжения снабжен

557462 допоюыапелаю дифференцирующим элементом, включенным на выходы счетчика, и вторым прерывателем, включенным на выходе дифференцирующего элемента и связанным с прерывателем на входе счетчика. При этом изменение уставки достигается переключением последовательно включенных стабилитронов при постоянном коэффициенте трансформации измерительного органа напряжения, Переключение стабилитронов осуществляется дискретным реверсивным счетчиком, запоминающим заданное состояние. Для обеспечения последовательности изменения уставки стабилитроны группируются в соответствии с дискретным кодом счетчика, так что напряжение стабилизации соответствует "весу" клиАа выхода цифроаналогового преобразователя, содержащего счетчик в качестве регистра.

Счетчик изменяет свое состояние под действием генератора импульсов, запускаемого реле, которое включается дистанционно. Этим обеспечивается гальваническая развязка при отдаленном пульте оператора.

Так как переполнение счетчика приводит к сбросу в противоположное состояние и резкому изменению количества включенных стабилитронов, выходы разрядов счетчика с помощью прерывателя выключают генератор импульсов, останавливая счет.

Для повышения надежности работы указанием самопроизвольного сбоя применен дифференцирующий элемент, выдающий сигнал при переключении стабилитронов. При нормальном изменении уставки дифференцирующий элемент блокируется с помощью реле запуска генератора импульсов.

Для обеспечения наибольшей плавности напряжение сравнивания может задаваться не только набором стабилитронов, но и набором сопротивлений, подключаемых к младшим разрядам счетчика.

Для сохранения уставки при перерыве питания счетчик содержит элементы памяти, не зависящие от напряжения питания, например реле с залипанием контактов.

На фиг. 1 представлена блок-схема силовой части автоматического регулятора с измерительным органом напряжения с дистанционным задатчиком; на фиг. 2 — блок-схема цепей управления; на фиг, 3 — блок-схема индексации самопроизвольного сбоя.

Автоматический регулятор с измерительным органом напряжения с дистанционным задатчиком содержит измерительный трансформатор 1, соединенный с выпрямителем 2, питающим через стабилитроны с 3 llo 10 уставки, сопротивления с 11 по

14 уставки и контакты с 15 по 20 реле переключения уставки, фильтр нижних частот 21, выход которого включен на усилитель 22, воздействующий на возбудитель 23 машины переменного тока 24, катушки реле с 25 по 30 переключения уставки и генератор 31 импульсов подсоединены к триггерам с 32 по 37, включенным через прерыватели с 38 по 43. образующим реверсивный счетчик, в частносщему преобразователю 69, соединенному с преры1р вателем 70, на вход которого воздействует логичесt5, бО

55 ти двоичный, включаемый с помощью реле запуска 44 и 45 и прерывателей 46 и 47, реле запуска, логические преобразователи 48 и 49 соединены с прерывателями 46, 47 и катушками. реле 25 — 30, контакты которых 50 —.61 соединены по схеме "И™ в преобразователях 48, 49. Суммируюаш усилитель 62 входом подключен к выходам реле 25 — 30 (позиции 63 — 68), а выходом — к дифференцируюкий сумматор 71, соединенный своими входами с выходами реле 44, 45, Напряжение статора машины 24 измеряется трансформатором 1, выпрямляется диодами выпрямителя 2 и сравнивается с уставкой на стабилитронах с 3 по 10 и сопротивлениях с 11 по 14. Отклонение измеренного напряжения статора от величины уставки проходит фильтр 21 и усиливается усилителем 22. Усилитель 22 включен на вход возбудителя 23 и изменение выхода усилителя через возбудитель 23 приводит к изменению тока возбуждения машины 24.

Величина отклонения сигнала на входе фильтра 21 определяется количеством последовательно включенных стабилитронов и параллельно включенных сопротивлений 12, 13, 14, изменяющих ток смещения на сопротивлении 11. Контакты с 15 по 20 принадлежат реле, катушки которых обозначены номерами позиций с 25 по 30. Контакты реле 28, 29 и 30 (позиции 18, 19, 20) шунтируют стабилитроны в количестве один, два и четыре.

Контакты реле 25, 26, 27 (поэиции 15, 16, 17) замыкают сопротивления, величина которых также соответствует двоичному коду. Изменение состояний реле с 25 по 30 позволяет получить 63 ступени уставки, принимая за ступень одну восьмую напряжения пробя одного стабилитрона.

Порядок переключения реле и сохранения их состояния обеспечивается реверсивным двоичным счетчиком, Счетчик работает так, что одни реле отпускают, другие срабатывают, но на каждый такт общее смещение уставки изменяется на одну ступень. Счетчик образован прерывателями и триггерами с 32 и 43. Такты счета задаются генератором 31 импульсов, Оператор запускает с помощью реле 44 и 45 счетчик в работу, подключая его к постоянно работающему генератору 31 перерывателем 38. Остальные прерыватели счетчика с 39 по 43 изменяют направление счета в сторону "больше * или "меньше". При отключении реле44 или45 прерыватели разобщают триггеры счетчика. На выходе триггеров с 32 и 37 включены катушки с 25 по 30. Неизменность состояний триггеров в разобщенном состоянии определяет реле с 25 по 30 и, соответственно, величину уставки.

Переполнение счетчика переводит его в противоположное состояние и приводит к скачку уставки на 63 ступени. Во избежание этого выходы реле соединяют по схеме "И" в логических

557462

20

55 блокак 48 и 49. Только тогда, когда все реле выключены, сигнал появится на выходе блока 48.

Выходы блоков 48 и 49 с помощью прерывателей 46 и 47 выключают реле запуска 44 и 45. Предельное увеличение числа в счетчике включает блок 49 и останавливает действие реле 45, обозначеиное "меньше". Обозначение "меньше* относится не к числу в счетчике, а к величине тока возбуждения Увеличение числа включает реле 25 — 30, шунтирует стабилитроны уставки и увеличивает отклонение сигнала, Регулятор имеет отрицательную обратную связь по условию регулирования напряжения, когда рост напряжения и его отклонения от устаки приводят к уменьшению тока возбуждения машины 24.

Если реле 44 или 45 не включает генератор, счетчик не должен изменять своего состояния. Для индикации самопроизвольного сбоя включение каждого реле переводится, например, коммутацией стабилитронов в толчок тока в усилителе-сумматоре 62, дифференцируется преобразователем 69 и передается через прерыватель 70 на сигнал. Если оператор включает реле 44 или 45, их сигналы логически суммируются в блоке 71 и отключают прерыватель 70, исключая при нормальном изменении уставки сигнал неисправности.

Регуляторы возоуждения одним из обязательных режимов имеют перерыв питания при аварии в энергосистеме. При восстановлении питания уставка должна быть определенной или равной до пере- рыва питания. Для этого триггеры счетчика должны сохранять состояние при снятии и восстановлении питания, что обеспечивается введением памяти в триггеры на элементах не зависящих от напряжения. Триггеры такого типа могут быть выполнены, если в качестве реле 25 — 30 взять реле с залипанием контактов и в зависимости от состояния реле вводить преобладание включения плеч триггера при подаче напряжения питания, преобладание может быть выполнено коммутацией базовых цепей транзисторных триггеров. Возможно выполнение триггеров только на реле с залипанием контактов.

Синтез таких схем проводится по общеизвестным правилам алгебры логики.

Замена вращающихся механических частей уставки регулятора возбуждения устраняет трудности при широком серийном производстве, связанные с необходимостью использования высокоточного станочного оборудования. При внедрении регулятора возбуждения для бесщеточных синхронных компенсаторов оказалось невозможным серийно освоить на заводе - изготовителе регуляторы задатчики с механической передачей, а имеющиеся серийные устройст ва оказались в совокупности дорогими и требовали системами веского ухода за механической передачей.

Применение изобретения позволило снизить стоимость изделия и наладить серийный выпуск. Внедп и энергетике АСУ поставило вопрос о стыковке цифровых вычислительных машин с регуляторами и оперативными органами устройств управления агрегатами.

Наличие цифрового счетчика в блоке уставки позволяет вводить инфопмаиию с цифровои машины в регулятор непосредственно в последовательной или параллельной форме и не требует разработки дополнительных цифроаналоговых преобразователей.

Неизменность коэффициента усиления регулятора при изменении уставки повышает точность работы регулятора и обеспечивает больший запас устойчивости при заданной точности.

Формула изобретения

1. Измерительный орган напряжения с дистанционным задатчиком для автоматического регулятора возбуждения, содержащий элемент сравнения на последовательно соединенных стабилитранах, а также прерыватель с гальванически развязанным входом для соединения с ключом, находящимся вне автоматического регулятора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения использования синхронной машины путем сохранения постоянства коэффициента усиления измерительного органа напряжения при изменении уставки тока возбуждения, к стабилитронам элемента сравнения подсоединены выходы ключей дополнительно введенного цифро-аналогового преобразователя, содержащего в качестве регистра реверсивный счетчик с генератором импульсов на входе, а между счетчиком и генератором импульсов включен дополнительно введенный прерыватель с гальваническим развязанным входом.

2. Измерительный орган напряжения по п. 1, о тли ча ющий с я тем, что, с целью индикации самопроизвольного сбоя, он снабжен дифференцирующим элементом, включенным на выходы счетчика, и вторым прерывателем, включенным на выходе дифференцирующего элемента и связанным с прерывателем на входе сче кя

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шагал Г. Л. "Электрические исполнительные механизмы" Госэнергоиздат, М.Л., 1961 г, с. 30.

2. Элементы и узлы аналоговых регуляторов

УБ CP Информэлектро 08.03.73.

3, Алексеев л. Ф., Бабулин В. А,, Герценберг Г, P

"Автоматические регуляторы возбуждения сильного действия для гидрогенераторов, турбогенераторов и синхронных компенсаторов с ионной системой возбуждения" Труды ВЭИ, вьш. 73, Энергия, М.Л, 19бб,г. с. 14.