Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania kompensacja mocy biernej na podstawie pomiaru kata fazowego oraz uklad pomiarowo-sterujacy przetwornika kompensacji mocy biernej dla zmien¬ nych amplitud sygnalów wejsciowych pradu i na¬ piecia, przeznaczony w szczególnosci dla pieców i urzadzen indukcyjnych.Znane sa dotychczas uklady pomiarowe kata fazowego oparte na bezposrednim przeksztalceniu sinusoidy napiecia na przebieg prostokatny. Istot¬ ne dla pomiaru punkty zerowe sygnalu zawieraja blad fazowy zalezny glównie od amplitudy syg¬ nalu. Realizacja ukladu wymaga koniecznosci usta¬ lenia dokladnego progu napieciowego tranzystora ukladu wejsciowego. Eliminowanie tego bledu przez wstepna polaryzacje bazy wymaga stosowa¬ nia kompensowanych termicznie wzmacniaczy ope¬ racyjnych o duzej stalosci zera.Znane uklady pomiarowo-sterujace przetworni¬ ków kompensacji mocy biernej zrealizowane sa na stale napiecie sygnalu, z niewielka mozliwoscia zmian amplitudy napiecia w granicach do 30% i dlatego nie gwarantuja dostatecznej dokladnosci pomiaru i sterowania, w szczególnosci w obwo¬ dach urzadzen indukcyjnych. Wiekszosc znanych ukladów przetworników wykonana jest na ele¬ mentach tradycyjnych, co zwieksza ich pracochlon¬ nosc wykonania oraz stopien zawodnosci.Celem wynalazku jest usuniecie wad i niedo¬ godnosci dotychczasowych sposobów sterowania 10 15 20 25 30 kompensacja mocy biernej na podstawie kata fa¬ zowego oraz ukladów pomiarowych i sterujacych przetworników kompensacji mocy biernej, poprzez opracowanie sposobu sterowania kompensacja mo¬ cy biernej oraz ukladu spelniajacego równoczesnie role pomiarowa i sterujaca, dla realizacji toru regulacyjnego niezaleznego od zmian sygnalu pra¬ dowego i napieciowego w szerokim zakresie.Sposób sterowania kompensacja mocy biernej na podstawie pomiaru kata fazowego wedlug wyna¬ lazku charakteryzuje sie tym, ze w sygnalach wej¬ sciowych dokonuje sie ustalenia miejsc zerowych w sposób eliminujacy blad wynikajacy z niestalej wartosci amplitudy, nastepnie dokonuje sie pomia¬ ru róznicy ich fazy oraz za pomoca ukladów lo¬ gicznych formuje sie sygnaly wyjsciowe: pomiaro¬ wy i korekcyjne.Ustalenie miejsc zerowych w sygnalach wejscio¬ wych w sposób eliminujacy blad wynikajacy z nie¬ stalej wartosci amplitudy dokonuje sie poprzez prostowanie pelnookresowe amplitudy dla uzyska¬ nia przebiega trapezowego, podwójne zrózniczko¬ wanie ich zboczy , a nastepnie detekcje i wzmo¬ cnienie, z mozliwoscia odtworzenia pelnego prze-, biegu prostokatnego w fazie zgodnej z sygnalem wejsciowym.Uklad pomiarowo-sterujacy przetwornika kom¬ pensacji mocy biernej dla zmiennych amplitud sy¬ gnalów wejsciowych pradu i napiecia posiada na wejsciach pradowym i napieciowym detektory war- 120 495120 495 tosci zerowej zawierajace polaczone ze soba poso- bnie prostowniki pelnookresowe z obcinaniem dol- noprzepustowym, wzmacniacze rózniczkujace, czlo¬ ny rózniczkujace CR, stopnie detekcji i stopnie ksztaltowania impulsu, których -wyjscia polaczone * sa z ukladami przesuwajacymi faze zawierajacymi przerzutniki monostabilne z regulowanym czasem powrotu i obwody rózniczkujace tylne zbocze im¬ pulsów, których wyjscia polaczone sa z ukladami koincydencyjnymi NAND oraz detektorami szczy- 10 towymi i wzmacniaczami koncowymi.Uklad pomiarowo-sterujacy przetwornika wedlug wynalazku jest przeznaczony w szczególnosci do pomiaru i wskazan kata fazowego w obwodach Tpomiarowo-regulacyjnych automatycznej kompen- 15 sacji biernej pieców indukcyjnych tyglowych sie¬ ciowej czestotliwosci. Uklad ten moze byc tez , wykorzystany do wspólpracy z urzadzeniami cen¬ tralnej rejestracji danych, a takze moze miec za¬ stosowanie w innych urzadzeniach energetycznych 2o do kompensacji mocy biernej.Uklad pomiarowo-sterujacy wedlug wynalazku umozliwia bezposrednia kontrole zmian kata fa¬ zowego urzadzenia w którego obwód pomiarowy jest wlaczony oraz powoduje kompensacje wspól- 25 czynnika mocy do wartosci cos 9? = 1 poprzez wla¬ czanie lub wylaczanie baterii kondensatorów. Zbu¬ dowany on jest z wysokostabilnych elementów scalonych o ukladach elektronicznych pozwalaja¬ cych na dokladne pomiary kata fazowego oraz 20 eliminacje bledów fazowych w torze regulacyj¬ nym. Uklad ten zapewnia duza czulosc i duza dokladnosc przy minimalnych gabarytach calego urzadzenia.Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na ry- 35 sunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu pomiarowo-sterujacego przetwor¬ nika kompensacji mocy biernej, fig. 2 — schemat blokowy detektora wartosci zerowej, fig. 3 — wy¬ kres przebiegu impulsów w czasie w detektorze *o wartosci zerowej wedlug sposobu wedlug wynalaz¬ ku, fig. 4 — wykres przebiegu impulsów w czasie w detektorze wartosci zerowej przy odtworzeniu pelnego przebiegu prostokatnego w fazie zgodnej z sygnalem wejsciowym, fig. 5 — wykres katowy 4B wspólzaleznosci przebiegów impulsowych w ukla¬ dach przesuwajacych faze.Uklad pomiarowo-sterujacy przetwornika kom¬ pensacji mocy biernej wedlug wynalazku przedsta¬ wiony na rysunku fig. 1 przeznaczony jest dla 30 zmiennych amplitud sygnalów wejsciowych pradu i napiecia. Na wejsciach pradowym I i napiecio¬ wym Uf posiada detektory wartosci zerowej 1, zawierajace prz^Wawione na fig. 2 polaczone ze soba posobnie prostowniki pelnookresowe z obci- M naniera dalnoprznpujstowym 6, wzmacniacze róz¬ niczkujace 7, czlon- rózniczkujace CR 8, stopnie detekcji 9 i stopnie ksztaltowania impulsu 10.Wyjscia z detektorów wartosci zerowej I pola¬ czone sa z ukladami przesuwajacymi faze 2 za- w wierajacymi przerzutniki monostabilne z regulo¬ wanym czasem powrotu 11 i obwody rózniczkujace tylne zbocze impulsów 12, których zanegowane z ibloku S wyjscia polaczone sa ukladami koin¬ cydencyjnymi NAND 3 oraz z detektorami szczy- « towymi 4 i wzmacniaczami koncowymi 5. Z detek¬ tora wartosci zerowej 1 od wejscia pradowego I oraz wyjscia przesuwnika fazowego 2 poprzez prze- rzutnik monostabilny PI, sygnal wchodzi na mier¬ nik analogowy M< ~ Sposób wedlug wynalazku sterowania kompen¬ sacja mocy biernej na podstawie pomiaru kata fazowego powyzszym ukladem pomiarowo-steru- jacym uwidoczniony zostal na fig. 3, fig. 4, i fig. 5.W sygnalach wejsciowych Sx stanowiacych na¬ piecie zmienne Uvar w postaci sinusoidy o nie¬ stalej wartosci amplitudy dokonuje sie ustalenia miejsc zerowych w sposób eliminujacy blad wy¬ nikajacy z niestalej wartosci amplitudy.Powyzsze ustalenia dokonuje sie zgodnie z wy¬ kresem przedstawionym na fig. 3, poprzez prosto¬ wanie pelnookresowe amplitudy, a nastepnie obcie¬ cie tej amplitudy na poziomie 0,6 V, co daje w efekcie przebieg trapezowy sygnalu S2, po zróz¬ niczkowaniu — przebieg sygnalu S3, a nastepnie jego pochodna zostaje wzmocniona i ponownie zrózniczkowana, co daje przebieg sygnalu S4 i po detekcji z ujemna polaryzacja otrzymujemy prze¬ bieg sygnalu S5. Uzyskane ujemne impulsy sygna¬ lu S5 scisle okreslajace miejsca zerowe sygnalu wejsciowego Sx blokuja dodatnio spolaryzowana baze stopnia ksztaltowania impulsu 10. W wyniku uzyskuje sie dodatni impuls zerowy stanowiacy jego sygnal wyjsciowy detektora wartosci zerowej S6. Sygnal ten nie odtwarza fazy sygnalu wejscio¬ wego Sp lecz jego miejsca zerowe 0U.Odtwarzanie pelnego przebiegu prostokatnego o fazie zgodnej z sygnalem wejsciowym Sx przed¬ stawia fig. 4. Zgodnie z wykresem ustalenie miejsc zerowych sygnalu S21 stanowiacego napiecie Uvar dokonuje sie poprz&z iproistowanie pelnookresowe amplitudy, a nastepnie obciecie amplitudy na po¬ ziomie 0,6 V dajac w efekcie przebieg trapezowy sygnalu S22, wydzielenie sygnalu S'22 dla dodatko¬ wej blokady przerzutnika, zrózniczkowanie — prze¬ bieg sygnalu S23, po czym jego pochodna zostaje wzmocniona, ponownie zrózniczkowana — prze¬ bieg sygnalu S24, a nastepnie poddana detekcji z ujemna polaryzacja — przebieg sygnalu S25.Uzyskane ujemne impulsy sygnalu S25 oraz im¬ pulsy blokujace sygnaly S22 steruja ukladem prze¬ rzutnika stopnia ksztaltowania impulsu 10, na wyj¬ sciu którego otrzymujemy odtworzenie pelnego przebiegu prostokatnego sygnalu S26 o fazie zgod¬ nej z sygnalem wejsciowym S21. Po ustaleniu miejsc zerowych impulsy sygnalu detektora war¬ tosci zerowej S8a sygnalu napieciowego, steruja z detektorów wartosci zerowej 1 ukladem prze- rzutników monostabilnych z regulowanym czasem powrotu 11 przedluzajacym ich czas trwania do wartosci okolo 90° w skali katowej, dajac syg¬ nal s8a.Czas trwania stabilizowany jest ujemnym sprze¬ zeniem zwrotnym. Równoczesnie impulsy sygnalu z detektora wartosci zerowej Sgb sygnalu pradowego steruja przerzutnikiem P4 miernika M inicjujac jego polozenie bierne. Zalaczanie dokonywane jest impulsem w postaci sygnalu S9a, uzyskiwanym w wyniku zrózniczkowania tylnego zbocza pr7.e-120 495 6 dluzonego impulsu sygnalu napieciowego S8a.W wyniku tego bierny stan zawiera sie w prze¬ dziale od wyprzedzenia fazy napiecia przez prad o wartosc katowa mniejsza od 90°, do opóznienia wartosci katowej mniejszej od 90°, powodujac 5 zmiane wartosci pradu miernika M w postaci sy¬ gnalu s10.W obwodzie regulacyjnym sygnal napieciowy steruje przerzutnik monostabilny z regulowanym czasem powrotu 11 przedluzajacy czas impulsu 10 sygnalu S?a do wartosci regulowanej równej ka¬ towo rozpietosci strefy nieczulosci. Sygnal pradowy S6b steruje identyczny przerzutnik monostabilny z regulowanym czasem powrotu 11, przedluzajacy czas do wartosci mniejszej lub równej górnej gra- 15 nicy opóznienia pradu I wzgledem napiecia U, co umozliwia nastawienie wartosci zadanej w postaci impulsu sygnalu Snb.Zrózniczkowanie tylnego regulowanego katowo zbocza przedluzonego impulsu — sygnal S12b, urno- 20 zliwia uzyskanie sygnalów wyjsciowych: pomiaro¬ wego SM i korekcyjnych S+ i S_, zalaczajacych stopnie wyjsciowe kanalów korekty + i —.Zalaczanie odnosnego stopnia dokonywane jest za posrednictwem ukladów koincydencyjnych 25 NAND 3 uwzgledniajacych dodatkowe czynniki ta¬ kie jak polozenie impulsu sygnalu pradu S6b poza strefa nieczulosci oraz stan napieciowy przerzut- nika P4 przedluzajacego sygnal w obwodzie po¬ miarowym, umozliwiajacy rozróznienie kierunku 30 korekty.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób sterowania kompensacja mocy biernej na podstawie pomiaru kata fazowego, znamienny tym, ze w sygnalach wejsciowych (Sx) dokonuje sie ustalenia miejsc zerowych w sposób eliminu¬ jacy blad wynikajacy z niestalej wartosci ampli¬ tudy, nastepnie pomiaru róznicy ich fazy oraz za pomoca ukladów logicznych formuje sie sygnaly wyjsciowe pomiarowy (SM) i korekcyjne (S+) i (S_). 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ustalenie miejsc zerowych w sygnalach wejscio¬ wych (Sj) w sposób eliminujacy blad wynikajacy z niestalej wartosci amplitudy dokonuje sie poprzez prostowanie pelnookresowe amplitudy dla uzyska¬ nia przebiegu trapezowego, podwójne zrózniczko¬ wanie ich zboczy a nastepnie detekcje i wzmocnie¬ nie, z mozliwoscia odtworzenia pelnego przebiegu prostokatnego o fazie zgodnej z sygnalem wej¬ sciowym (Sx). 3. Uklad pomiarowo-sterujacy przetwornika kompensacji mocy biernej dla zmiennych amplitud sygnalów wejsciowych pradu i napiecia, znamienny tym, ze na wejsciach (I) i napieciowym (U) posiada detektory wartosci zerowej (1) zawierajace pola¬ czone ze soba posobnie prostowniki pelnookresowe z obcinaniem dolnoprzepustowym (6), wzmacniacze rózniczkujace (7), czlony rózniczkujace CR (8), sto¬ pnie detekcji (9) i stopnie ksztaltowania impulsu (10), których wyjscia polaczone sa z ukladami prze¬ suwajacymi faze (2) zawierajacymi przerzutniki monostabilne. z regulowanym czasem powrotu (11) i obwody rózniczkujace tylne zbocze impulsów (12), których wyjscia polaczone sa z ukladami koincydencyjnymi NAND (3) oraz detektorami szczytowymi (4) i wzmacniaczami koncowymi (5). 11 i?.MZHHH3 -li- - -' Z ^M^H OrOOrlE Z\ 41 P* /~iM4 .Wl ^H^SHgK .\2 \i \f W2120 495 Sba[ fu-0 5bb'i_ IsJfj S12b Sh\ f S8^m m Y////A m t vm.¦MJ. 1 i A % X O 30° 180° 270* 360* 30^ 180* %5 LZGraf. Z-d Nr 2 — 454/83 105 egz. A-4 Cena 100 zl PL