Устройство для измерения и регистрации внутреннего угла синхронной машины

Устройство для измерения и регистрации внутреннего угла синхронной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Соцналнстнчесннх ттеснублнк

< в901935 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 06.80 (21) 2940632/18-21 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 30.0182. Бюллетень Йо 4 р } g+ а 01 и 25/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений н открытий

«33} УДК 621. 317 ° 77 (088.8) Дата опубликования описания 300182 (72) Авторы изобретения

Ю.А. Румянцев, Н.И. Швецов и Н.А. Алекса

Всесоюзный научно-исследовательский ннст электромеханики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ

ВНУТРЕННЕГО УГЛА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к измерительной технике и может -найти применение при экспериментальных исследованиях, а также прн создании систем регулирования и управления синхронной машиной.

Известно устройство для измерения и регистрации внутреннего угла синхронных машин, содержащее датчик, фиксирующий положение ротора, преобразовательное устройство, подключаемое к датчику и к выходным концам синхронной машины йизмерительный стрелочный прибор (1).

Недостатком устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для экспериментального исследования синхронных машин, содержащее датчик положения ротора, два преобразователя, один иэ которых преобразует сигналы датчика положения ротора, а другой напряжение на зажимах синхронной машины в последовательности импульсов, триггер, генератор пилообразного напряжения, ключ с конденсатором памяти, регистрирующий прибор (усилитель со стрелочным измерительным прибором) . В этом устройстве сигнал о положении ротора поступает от фототранзнстора, который

5 РеагиРует на чередование чеРных и белых отрезков Равной ширины, нанесенных на вал машины и освещаемых пучком света. Общее число отрезков по длине окружности вала двигателя

1() равно числу полюсов. Измерение внутреннего угла синхронной машины основано на измерении разности фаэ между сигналами от фототранэистора и напряжения питания синхронной ма5 шины. Разность фаэ преобразуется в аналоговьч сигнал, значение которого пропорционально продолжительности времени между сигналами, полученными от датчика положения ротора н напря2О жением. на зажимах синхронной маши2О Е2 1.

Недостатками устройства являются низкая точность при изменении частоты вращения и сложность процесса измерения.

Цель . изобретения - повеление точности и упрощение процесса измерений внутреннего угла синхронной машины при регулируемой частоте вращения.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для измерения и ре901935 . гистрации внутреннего угла синхронной машины, содержащее датчик положения ротора, два преобразователя, вход ,одного из которых соединен с выходом датчика положения ротора, а вход другого является входом устройства, введенй элемент задержки, генератор импульсов, два счетчика, причем выход первого преобразователя соединен со входом "Старт" первого счетчика и входом "Сброс" второго счетчика, вход "Сброс" первого счетчика является тактовым входом, выход второго преобразователя соединен через элемент задержки со входом "Стоп" первого счетчика, объединенным со входами "Старт" и "Стоп" второго счетчика, а счетные входы обоих счетчиков соединены с выходом генератора импульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 дана схема фотоэлектрического датчика; на фиг. 3 показаны эпюры импульсов.

Устройство содержит фотоэлектрический датчик 1 положения ротора, преобразователи 2 и 3 напряжения в последовательности импульсов, элемент 4 задержки. импульсов, регистрирующий прибор, выполненный в виде цифровых счетчиков 5 и 6, соответственно у которых управляющие входы

7 и 10 "Старт", управляющие входы

8 и 11 "Стоп", управляющие входы

9 и 12 "Сброс", счетные входы 13 и

14, генератор 15 импульсов высокой частоты.

Э Фотоэлектрический датчик 1 (фиг.2) содержит непрозрачный диск 16 с отверстием или прорезью 17, источник

18 света и фотоэлемент фотодиод 19.

Эпюры (фиг.3) изображают последовательность импульсов на выходе генератора 15 высокой частоты (20); одиночный тактовый импульс (21); последовательность импульсов на выходе преобразователя 2 (22); последовательность импульсов на выходе элемента 4 задержки (23); схематично показанное количество импульсов, поступивших соответственно в счетчи ки 5 и 6 (24 и 25).

В качестве датчика 1 положения ротора может быть применен любой бесконтактный датчик, вырабатывающий один импульс за один оборот вала ротора, например, фотоэлектрический, одна из конструкций которого показана на фиг.2.

Преобразователи 2 и 3 вырабатывают на выходе прямоугольные импульсы при отличии входного напряжения от нуля или при изменении знака вход ного напряжения.

Элемент 4 задержки позволяет регулировать время задержки входных импульсов в пределах всего периода напряжения питания во всея диапазоне частот исследуемой синхронной машины.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 18 света (фиг.2) после прохождения через . отверстие (или прорезь) 17 во вращающемся диске 16 в виде импульсов света попадает .на фотодиод 19, под 0.ключенный ко входу преобразователя 2 (фиг.1), на выходе которого формируется последовательность импульсов (эпюра 22).

Напряжение с зажимов синхронной машины поступает на вход преобразо 5 вателя 3, на выходе которого формируется последовательность импульсов той же частоты, причем передний фронт каждого импульса формируется в момент перехода напряжения на ста20 торной обмотке через нуль из отрицательного значения в положительное.

Эти импульсы поступают на. вход элемента 4 задержки импульсов, на выходе которого вырабатывается после25 довательность импульсов, показанная на эпюре 23.

В условиях идеального холостого хода векторы ЭДС и напряжения на зажимах синхронной машины совпадают, 0.и необходимо, чтобы перед началам измерения внутреннего угла импульс, вырабатываемый датчиком 1 положения ротора (эпюра 22), совпадал с импульсом на выходе преобразователя 3, З5 для чего последовательно с преобразователем 3 включен элемент 4 задержки импульсов.

Счетные входы 13 и 14 обоих счетчиков подключены к генератору 15 импульсов высокой частоты, вырабатывающему последовательность импульсов (эпюра 20).

Импульс поступивший на управляющий вход "Старт", открывает счетный вход счетчика 5 или 6, и он начинает

45 заполняться импульсами от генератора импульсов высокой частоты. Импульс, поступивший на управляющий вход

"Стоп", закрывает счетный вход, и он прекращает счет импульсов. Инди50 катары счетчика отображают число импульсов, поступивших на счетный вход за период между импульсами,пришедшими на управляющие входы "Старт" и "Стоп". Импульс, пришедший на

55 управляющий вход "Сброс", устанавливает счетчик в ждущее положение, а индикаторы показывают нули. Счетчик . готов к следующему счету. В ждущее состояние каждый счетчик устанавли60 вается вручную с помощью специальной кнопки на передней панели или подачей на управляющий вход "Сброс" тактового .импульса.

Например, предположим, что на фиг. 3 в моменты t и с показано

901935 произвольное относительно друг друга положение импульсов на выходе преобразователя 2 (эпюра 22) и на выходе элемента 4 задержки импульсов (эпюра 23). регулируя время задержки, добиваются совмещения этих импульсов, при этом после прихода каждого тактового импульса ТИ на вход 9 счетчик 5 показывает нули. Операция установки нулевого. значения внутреннего угла синхронной машины производится после закрепления диска датчика 1 положения ротора на валу синхронной машины.

После установки нулевого значения внутреннего угла синхронная машина переводится в требуеглый режим.

В зависимости от приложенной на вал нагрузки возникает сдвиг фаз между

ЭДС и напряжением, что вызывает у ранее совмещенных импульсов на выходах преобразователя 2 и элемента 2О

4 задержки временной сдвиг. Предположим, что этому соответствует положение импульсов из последовательностей 22 и 23 в моменты времени

t u tz (фигеЗ).

Измерение производится автоматически (или вручную)с приходом тактового импульса на управляющий вход

9 счетчика 5, например, в момент

В момент t импульс с выхода преобразователя 2 (эпюра 22) поступает на управляющий вход 7, после чего счетчик 5 начинает заполняться импульсами (эпюра 20) с генератора 15 импульсов высокой частоты.

В момент t очередной по времени импульс с выхода элемента 4 задержки (эпюра 23), поступив на управляющий вход 8 счетчика 5, останавливает счет.

Показание счетчика 5, соответ- 40 ствующее количеству импульсов, схематично показанных на эпюре 24, пришедших с генератора 15 импульсов высокой частоты за интервал времени между МоМеНТВМН t4 H t 2 1IPDHoPQHD 45 нально измеряемому внутреннему углу.

Для определения масштаба, с помощью которого можно перезести показание счетчика 5 в электрические градусы при различных частотах напряжения на зажимах синхронной машины, используется второй счетчик 6, измеряющий период напряжения в тех же единицах,что и счетчик 5, т.е. заполняющийся от общего со счетчиком

5 генератора 15 импульсов высокой частоты.

Счетчик 6 импульсов .с выхода преобразователя 2 в момент. устанавливается в ждущее состояние. За вре-. 60 мя от до t в счетчик 6 поступает некоторое колйчество импульсов (эпюра 25) с общего со счетчиком 5 генератора 15. Количество импульсов, зафиксированное счетчиком 6, пропорционально периоду напряжения на зажимах синхронной машины.

Таким образом, измерение внутреннего угла синхронной машины сводится к подсчету импульсов от генератора

15, поступивших в счетчик 5 s интервале времени межд управляющими импульсами от датчика положения ротора н с зажимов синхронной машины, а .также к подсчету импульсов от того же генератора 15, поступивших в счетчик 6 в интервале времени между двумя последовательными импульсами с зажимов синхронной машины. Показание счетчика 6 равно числу импульсов, поступающих за один период, равный

360 эл.град.

Внутренний угол сР синхронной машины, таким образом., определяется из соотношения

К= — ° 360 (эл. град )

И

И

f где Н - показание цифрового счетчика 5; и — показание цифрового счетчика 6.

Использование предлагаемого нэобретения в сравнении с известным..прянятьм за базовый объект, позволяет повысить точность измерения,упрощает процесс измерения и расширяет диапазон применения устройства,так как дает возможность проводить измерения внутреннего угла синхронной машины в установках с регулируеглой частотой вращения.

Формула изобретения

Устройство для измерения и регистрации внутреннего угла синхронной машины, содержащее датчик положения ротора, два преобразователя, вход одного из которых соединен с выходом датчика положения ротора, а вход другого является входом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерений, в него введены элемент задержки, генератор импульсов, два счетчика, причем выход первого преобразователя соединен со входом."Старт" первого счетчика н входом "Сброс" второго счетчика, вход

"Сброс" первого счетчика является тактовым входом, выход второго преобразователя соединен через элемент задержки со входом "Стоп" первого счетчика, объединенным ео входами

"Старт" и "Стоп" второго счетчика, а счетные входы обоих счетчиков соединены с выходом .генератора импульсов.

901935

ТИ

Zf! t2 11г

Составитель С. Морозов

Редактор Е. Папп Техред Т.Фанта Корректор О. Билак

Заказ 12373/55 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 291165, кл. G 01 R 25/00, 1968.

2. Лифанов В.А., Шемякин В.ф.

Устройство для экспериментального исследования синхронных машин.

"Электротехника",1965,РЗ,с.42-43

9 èã. у