SU1603521A1

SU1603521A1 - Voltage measuring member

Info

Publication number: SU1603521A1
Application number: SU884484380A
Authority: SU
Inventors: Олег Иванович Новиков
Original assignee: Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1990-10-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при создании устройств автоматического регулировани преимущественно в регул торах тока возбуждени электрических машин, но может примен тьс и в других устройствах, например в стабилизаторах напр жени . Цель изобретени - упрощение устройства. В мостовом измерительном органе с линейным и нелинейным делител ми напр жени параллельно каждому нелинейному элементу (стабилитрону) каждого плеча подключаетс динистор. Такое соединение приводит к тому, что при любом виде отказа стабилитрона реакци измерительного органа одинакова и эквивалентна короткому замыканию стабилитрона, что упрощает построение схем дублировани дл повышени надежности. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to create automatic control devices primarily in the field current regulators of electrical machines, but can also be used in other devices, for example, voltage stabilizers. The purpose of the invention is to simplify the device. In a bridge measuring unit with linear and nonlinear voltage dividers, a dynistor is connected in parallel to each nonlinear element (zener diode) of each arm. Such a connection leads to the fact that in any type of Zener fault the response of the measuring organ is the same and is equivalent to a short-circuit of the Zener diode, which simplifies the construction of duplication schemes for increasing reliability. 1 il.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в любых регулирующих устройствах, выходной параметр котор.ых подаетс на вход мостового измерительного органа, в частности в регул торах тока возбуждени генераторов автономных объектов.The invention relates to electrical engineering and can be used in any control devices, the output parameter of which is fed to the input of the bridge measuring unit, in particular, in the field regulators of the excitation current of the generators of autonomous objects.

Цель изобретени -упрощение устройства .The purpose of the invention is to simplify the device.

На чертеже, представлена схема измерительного органа напр жени , включенного в состав регул тора тока возбуждени генератора автономной энергосистемы .The drawing shows a diagram of a voltage measuring device included in the composition of the field current regulator of an autonomous power system generator.

Энергосистема содержит аккумул торную батарею 1, электромагнитный гене- ратор 2 посто нного напр жени с корной обмоткой 3 .и обмоткой 4 возбуждени .The power system contains a battery 1, a constant voltage electromagnetic generator 2 with a core winding 3., And a winding 4 excitation.

диод 5.и регул тор 6 возбуждени . К аккумул торной батарее 1 и к генератору 2 подключена нагрузка например вспомогательные электродвигатели, освещение, реле, контакторы и т.п. (не показаны).diode 5. and excitation regulator 6. A load is connected to the battery 1 and the generator 2, for example, auxiliary electric motors, lighting, relays, contactors, etc. (not shown).

Регул тор 6 состоит из и myльcнoгo (широтного, частотного) преобразовател 7, аналогового преобразовател 8, усилител 9 транзисторах 10 и 11 к резисторе 12, и измерительного органа 13 напр жени .The controller 6 consists of a real (latitudinal, frequency) converter 7, an analog converter 8, an amplifier 9 transistors 10 and 11 to the resistor 12, and a voltage measuring element 13.

Измерительный орган 13 содержит .,. клеммы 14 дл подключени к корной обмотке 3 генератора 2, клеммы 15 дл подключени к усилителю 9, резисторы . 16-18 н 19.1-19.3, разделителыше диоды 20,1-20.3, динисторы 21.1-21.3,The measuring body 13 contains.,. terminals 14 for connecting to the core winding 3 of generator 2, terminals 15 for connecting to amplifier 9, resistors. 16-18 and 19.1-19.3, split diodes 20.1-20.3, dynistors 21.1-21.3,

((

СПSP

ГСHS

с1габилитроны 22И-22.3 и световые индикаторы 23,1-23.3.sgabilitrony 22I-22.3 and light indicators 23,1-23.3.

Резисторы 16 и 17 образуют линейный Д1елитель напр жени , а резисторы 19.119оЗ и стабилитроны 22.1-22.3 -нелиней- ные делители.Resistors 16 and 17 form a linear voltage divider, and resistors 19.119оЗ and zener diodes 22.1-22.3 are non-linear dividers.

Напр жение включени динисторов 21 1-21.3 больше напр жеш-ш стабили шции стабилитронов 22,,3 но не февышает напр жени корной обмотки 3| генератора 2. Стабилитроны 22.1- 2,3 вл ютс однотипным и имеют при йерно одинаковое напр жение стабилиза-- tJHH. В каждую из цепей 22..3 мо Bfer быть включен не один стабилитрон 4ак показано на чертежеj а несколько Соединенных последовательно стабили- ifpOHOBt Световыми индикаторами 23.1- ЙЗ.З могут быть не только светодиоды, ijo и неоновые лампы тиратроны с холоДным катодом.The switching voltage of the dynistors 21 1-21.3 is greater than the stabilization voltage of the zener diodes 22,, 3, but does not make the voltage of the core winding 3 | Oscillator 2. Zener diodes 22.1-2.3 are of the same type and have a similar voltage and stabilization - tJHH. Not only one Zener diode 4ac is shown in each of the circuits of 22..3 mo Bfer, but several connected in series stabilized ifpOHOBt. Light indicators 23.1-H3Z3 can be not only light-emitting diodes, ijo and neon thyratron lamps with cold cathodes.

: Измернтельньш орган 13 имеет три Ъдинаковых дублирующих цепи: резисто-- ры 19.1, 19.2 и 19.3, разделительные Йиоды 20.1, 20.29 и 20,3, выполненные йа динисторах ключи 21,1, и 21.3 Стабилитроны 22.1, 22Л и. 22,3, све- toBHB индика.торы 23.1 ,, 23.2 и 23.3. Количество таких цепей кожет быть лю но не менее двух, так как при одной такой цеди не обеспечиваетс Дублирование стабилитронов . : The measuring organ 13 has three identical duplicating circuits: resistors 19.1, 19.2 and 19.3, separation Yiody 20.1, 20.29 and 20.3, keys 21.1 made by the dynistor, and 21.3 Zener diodes 22.1, 22L and. 22.3, superbhb indications 23.1 ,, 23.2 and 23.3. The number of such circuits should be no less than two, since with one such chain, the duplication of the zener diodes is not provided.

Якорна обмотка 3 генератора 2 по отношению к измерительному о1згану 13 вл етс источником контролируемого им напр жени . Клеммы 15 измеритель-- ного органа 13 могут быть соединены с усилителем 9 но и при другой структуре не только с другим функциональ- ным блоком4 например,, с модул тором ширины импульсов.The anchor winding 3 of the generator 2 with respect to the measuring cable 13 is the source of the voltage controlled by it. The terminals 15 of the measuring organ 13 can be connected to the amplifier 9 but also with a different structure not only with another functional unit 4, for example, with a pulse width modulator.

Устройство работает следующим об- разоМоThe device operates as follows.

При неработающем генераторе 2 бата ре 1 питает нагрузку техшовоза. Диод 5 в этом релшме преп тствует разр ду батареи 1. на корную обмотку 3 гене - ратора 2оWhen the generator is inoperative, 2 battery 1 feeds the load of the safety truck. Diode 5 in this relay interferes with the discharge of the battery 1. on the main winding 3 of the generator 2o

При работающем генераторе 2 его корна обмотка 3 зар жает батарею 1 и питает нагрузку тепловоза. Якорь генератора 2 приводитс : во вращени валом дизел . Частота вращени вала дизел зависит от режима его.работы и мен етс в широких пределах и соответственно в таких лее пределах измен етс частота кор га-нератора 2 о Регул тор 6 измен ет ток в обмотке 4 возбуждени генератора 2 таким образом, чтобы напр жение его корной обмотки 3 имело стабильную величину при изменени х частоты вращени вала дизел и при колебани х тока нагрузки генератора 2.When the generator 2 is working, its root winding 3 charges battery 1 and feeds the load of the locomotive. The anchor of generator 2 is driven: in rotation by the shaft of a diesel. The frequency of rotation of the shaft of a diesel engine depends on its mode. Work varies over a wide range and, accordingly, the frequency of the core of the generator 2 o varies within such limits. The regulator 6 changes the current in the exciter winding 4 of the generator 2 so that its voltage The core winding 3 had a stable value with changes in the frequency of rotation of the diesel shaft and with variations in the load current of the generator 2.

В процессе стабилизации напр жени регул тор 6 выполн ет следующие функции .In the voltage stabilization process, the controller 6 performs the following functions.

В измерительном органе 13 между его клеммами 15 формируетс напр жение рассогласовани путем сравнени напр жени резистора 17, которое пропорционально стабилизируемому напр жению корной обмотки 3, с эталонным напр жением , которое определ ет требуемый уровень стабилизации Эталонным нап - жением вл етс напр жение стабилизации одного из стабилитронов 22.3, который имеет больщую:величину этого напр жени . Чем больше (меньше) фактическое напр жение корной обмотки 3 отличаетс от требуемого значени , тем больше (меньше) ток э шттep- но-базовых переходов транзисторов 10 и 11 и меньше (больше) сопротивление транзистора 10 и дольше (меньше) напр жение резистора 12 Следовательно это напр жение увеличиваетс транзисторами 10 и 11 усилител 9 напр жением рассогласовани и поступает в аналоговый преобразователь 8.In the measuring organ 13 between its terminals 15, an error voltage is generated by comparing the voltage of the resistor 17, which is proportional to the stabilized voltage of the core winding 3, with the reference voltage that determines the required level of stabilization. The reference voltage is the stabilization voltage of one of the 22.3 zener diodes, which has a large: magnitude of this voltage. The greater (less) the actual voltage of the core winding 3 differs from the desired value, the greater (less) the current of the emitter-base transitions of the transistors 10 and 11 and the smaller (more) the resistance of the transistor 10 and the longer (lower) the voltage of the resistor 12 Consequently, this voltage is increased by the transistors 10 and 11 of the amplifier 9 by the error voltage and fed to the analog converter 8.

Аналоговый преобразователь 8 преобразует напр жение резистора 12, измен ющеес пропорционально напр жению рассогласовани , во временной интервал , который поступает в импульсный преобразователь 7„ Если этот преобразователь выполнен на тиристорах, то временной интервал представл ет собой врем , на которое сдвинуты между собой две периодических последовательности импульсов напр жени Импульсы одной последовательности включают тиристор импульсного преобразовател 7,, После этого напр жени батареи 1 или корно обмотки 3 периодически прикладываетс к обмотке 4 возбуждени Импульсы второй последовательности выключают этот тиристор, после чего напр жение с обмотки 4 возбуждени периодически снимаетс . Изменение длительности временного интервала, сформированного аналоговым преобразователем 8, позвол ет осуществить широтно-импульсное управление импульсным преобразователеAnalog converter 8 converts the voltage of a resistor 12, varying in proportion to the error voltage, into a time interval that enters the pulse converter 7 "If this converter is made on thyristors, then the time interval is the time by which two periodic sequences are shifted voltage pulses The pulses of the same sequence turn on the thyristor of the pulse converter 7 ,, After this, the voltage of the battery 1 or the root winding 3 is applied to the excitation winding 4. The pulses of the second sequence turn off this thyristor, after which the voltage from the excitation winding 4 is periodically released. Changing the duration of the time interval formed by the analog converter 8 allows pulse-width control of the pulse converter.

160352160352

7, которое обеспечивает плавное регу лирование среднего значени напр жени и тока.обмотки 4 возбуждени , необходимое дл стабилизации напр жени корной обмотки 3 о При уменьшении (увеличении) частоты вращени кор генератора 2 пропорционально ей измен етс напр жение рассогласовани и растут (убывают) длительность вре- JQ менного интервала и средние значейи тока, напр жени обмотки 4 возбуждени . Таким образом обеспечиваетс с определенной точностью стабилизации напр жени корной обмотки 3 генера- tS тора 2.7, which provides smooth control of the average voltage and current of the excitation winding 4, necessary for stabilizing the core winding voltage 3 o With a decrease (increase) in the rotation frequency of the core generator 2, the error voltage changes proportionally and increases (decreases) time-JQ interval and average current values, voltage of excitation winding 4. Thus, it is provided with a certain accuracy in stabilizing the voltage of the crust winding 3 of the generator tS torus 2.

В процессе формировани напр жени рассогласовани протекают токи по резисторам 19Л-19.3 и стабилитронам 22.1-22.3s которые имеют близкие, но 20 п не равные напр жени стабилизации„ / Значени этих напр жений меньше нап р жений включени динисторов 21.1°- 21.3 о В их цеп х ток не протекает и индикаторы 23.1-23,3 не свет тс . 25 Формирование напр жени рассогласова- ни осуществл етс путем сравнени напр жени резистора 17 с напр жением резистора 18, которое равно большему напр жению стабилизащ-ги и вл етс 30 эталонным напр жением Например, если у стабилитрона 21.1 напр жение стабилизации большеS чег:- у стабилитронов 21 о 2 и 21,3, то этик напр жением раз6In the process of forming the voltage mismatch, currents flow through the resistors 19L-19.3 and the zener diodes 22.1-22.3s which have close, but 20 n not equal stabilization voltages "/ The values of these voltages are less than the switching voltage of the dynistors 21.1 ° - 21.3 o V. The chains do not flow and the indicators 23.1-23.3 do not have light. 25 Formation of the voltage error is carried out by comparing the voltage of the resistor 17 with the voltage of the resistor 18, which is equal to a higher voltage of stabilization and is 30 reference voltage. For example, if the Zener diode 21.1 has a stabilization voltage greater than: zener diodes 21 o 2 and 21,3, then ethic voltage 6

делительные диодыpitch diodes

и не провод т ток. Через разделитель ный диод 20с 1 это напр .;а:ние прикладываетс к резистору 18and do not conduct current. Through a split diode 20c 1, for example; a: a voltage is applied to resistor 18

Если в цепи стабилитрона, обеспечи вающего получение э -алонного напр жени произошло коготкое 5ь 1ыкание или понижение напо ж.энк стабилизации, то в работу встулгет следую)дий стабилитрон с напр жением стаблли зации, большим напр жеШ Ш пр-./рк: -.-справных стабилитронов . ьтомз цепи поврежденного стабилитрона ток несколько возрастает, но ограничиваетс на допустимом дл цепей (провода, разъемы и т,По) измерительного органа тровне при помоЕщ резистора, через который повразнсценный стабилитрон подключен к 14 измерительного органа 13i Например,-при повре кденик стабилитро-. на 22,1 функции ограничител тока вьшолн ет резистор 19о1.If in the Zener diode circuit, which provides e-on-line voltage, a claw or a decrease in the stabilization voltage occurred, then a Zener diode with a stabilization voltage, Wrr. / Rk: - .-Spravny zener diodes. The charge of the circuit of a damaged Zener diode increases slightly, but is limited to a level acceptable for the circuits (wires, connectors, and T, By) of the measuring body using a resistor through which the permissible Zener diode is connected to 14 of the measuring body 13i. at 22.1 current limiter functions, implements resistor 19-1.

При таких поврейэдени к динисторы .3 не мен гот своего состо ни и их цепь продоижав Г бьи ь разомкнутой.Under such conditions, the dinistors to .3 do not change their state and their circuit is open.

Наир .жение стабили иступившего в работу р жени работающего с повреждени - Б этом с кекн сопротивлени ре производ т подстройку органа 13, котора об уровень стаби ни корной обмотки 3The stabilization of a person working with damage — which has become depleted in the work of the injector — This is done with the resistance kecc of the organ 13, which is about the level of stability of the root winding 3

При обрыве в цепи обеспечивающего получ напр жени , напр жени растет о и достигает н ни динистора, шунтир кый стабилитрон о Дини шунтирует поврежденнь jj цепи динистора прот чина которого огранич лением резистора, чер pe:i цeнньtf стабилитрон имам 14 измерительног зтом наход щ1-5йс в це динистора индикатор и дает информацию о том поврежден и какой хара ре; :;:ение,. Например, п С :гйо11гштрона 22 о 1 вклю : 1 . i S начинает светит 23„;о Резистор 19., 1 ог Е цепи включившегос дIn the event of an open circuit in a supply voltage circuit, the voltage rises about and reaches a dynistor, the Dini shunty Zener diode shunts the damaged jn of the dynistor circuit whose fault is limited by a resistor, c pe: i tsenn Zener diode 14 measuring 15 in the center of the indicator, it gives information about what is damaged and what type of error; :;: For example, n With: gyo11gstrona 22 about 1 including: 1. i S starts to shine 23 „; about Resistor 19., 1 og E of the circuit that is turned on

Дп нстор, включаи)Щ1 ва цепи стабилитрона5 повреждехше,, которое сDp Nstor, including) Shch1 VA chain Zener diode 5 damage, which

20.3. заперты коротким замыканием в20.3. locked short in

бшпггроыа, 1о1 режде1ш тон последозностн, кот тс при коротком замыка тронов и сшюана вьш1еоbshpggroya, 1o1 sharpened tone, which is the case with a short circuit tronov and sshyuana vshteo

40 УСТРОЙСТВО при мены дублируюпгих элементов такую ке надежностьэ к измерительный орган с Ч надежность - которзл-э тр 45читЬ;Т.ег чем больше п пей имеет измерительны . 6of::: i ™ згафект дает при . тени л40 DEVICE APPLICATION OF DUPLICATE ELEMENTS Such a reliability is to a measuring organ with H reliability - which is a factor of 45; That is, the more n items have a measuring element. 6of ::: i ™ gives the result at. shadow l

50 Ф о р г. у л а50 F o r y l a

изобizob

Измерительный орган держащий параллельно с - линейный делитель напр 55. щий из двух поепедоват ных резисторов5 и не м нейных делителей напр из которых вьпюлнен в телт-но соединенных резA measuring organ holding parallel to a linear divider, for example, 55. of two two resistors5 and non-linear dividers, for example, of which are connected to tel-but connected cuts.

66

п P

Наир .жение стабилизаш и меньше иступившего в работу стабилитрона напр жени работающего стабилитрона до повреждени - Б этом случае путем кекн сопротивлени резисторов 16 и 17 производ т подстройку измерительного органа 13, котора обеспечивает уровень стабилизации напр жени корной обмотки 3 генератора 2,The presence of a stabilizing voltage and less voltage of a working zener diode that has fallen into operation is up to damage - In this case, the resistance of the core winding 3 of the generator 2 is adjusted by the resistance resistance cup 16 and 17,

При обрыве в цепи стабилитрона, обеспечивающего получение эталонного напр жени , напр жение этой цепи растет о и достигает напр жени включени динистора, шунтирующего поврежден кый стабилитрон о Динистор включаетс , шунтирует поврежденньш стабилитрон. jj цепи динистора протекает .ток, величина которого ограничиваетс сопротивлением резистора, через которьш пов- pe:i цeнньtf стабилитрон подключен к кле- имам 14 измерительного органа 13. При зтом наход щ1-5йс в цепи включенного динистора индикатор излучает свет и дает информацию о том, какой элемент поврежден и какой характер имеет пов- ре; :;:ение,. Например, при обрыве цепи С :гйо11гштрона 22 о 1 включаетс дикистор : 1 . i S начинает светитьс индикатор 23„;о Резистор 19., 1 ограни жвает ток Е цепи включившегос динистора 2: ЛIn the event of an open circuit in a Zener diode circuit providing a reference voltage, the voltage of this circuit grows and reaches the turn-on voltage of a dynistor that shunts a damaged Zener diode and turns on, shunts a damaged Zener diode. jj of the dynistor circuit flows. current, the magnitude of which is limited by the resistance of the resistor, through which: i zener t the zener diode is connected to the 14 clamps of the measuring organ 13. At the same time, the indicator emits light and gives information about which element is damaged and which nature is damaged; :;: For example, when the C: Gyo11gstrona 22 about 1 chain is broken, the dicistor is turned on: 1. i S starts to light up the indicator 23 "; o Resistor 19., 1 limits the current E of the circuit of the switched on dynistor 2: L

Дп нстор, включаи)Щ11йс после обрыва цепи стабилитрона5 и гтирует его повреждехше,, которое сопровохздаетс Dst nstor, including) Shch11is after the break of the Zener diode circuit5 and gtures it damage, which is accompanied

коротким замыканием вshort circuit in

коротким замыканием в short circuit in

цепи этого ста chains of this one hundred

бшпггроыа, 1о1 режде1ш ликвидируют в тон последозностн, котора имеет мес тс при коротком замыкании цепи стабилтронов и сшюана вьш1еоbshpggroya, 1o1 szhide1sh eliminated in tone subsequent, which has a place with a short circuit of the circuit of stabiltrons and schyanas vsteo

40 УСТРОЙСТВО при меныпем количестве дублируюпгих элементов обеспечивает такую ке надежностьэ как и известньш измерительный орган с Чем больше на- надежность - которзл-э требуетс обеспе- 45читЬ;Т.ег чем больше параллельных цепей имеет измерительны орган, тем .6of::: i ™ згафект дает применение изобре- .тени л40 DEVICE with a number of duplicate elements provides such reliability as the well-known measuring body with the more reliability - which requires the provision of readings; that is, the more parallel circuits the measuring body has, the .6of ::: i ™ The invention gives the application of the invention.

50 Ф о р г. у л а50 F o r y l a

изобретен и invented and

Измерительный орган напр жени , содержащий параллельно соединенные один - линейный делитель напр жени , состо - 55. щий из двух поепедовательно соединенных резисторов5 и не менее двух нелинейных делителей напр жени , каждый из которых вьпюлнен в тще последова- телт-но соединенных резистора и стаби .датрона, а также общий резистор и да- оды, количество которых равно количеству нелинейных делителей напр жени , при этом средние вьшоды нелинейных , делителей напр жени подключены через . соответствующие диоды к одному из выводов дл подключени датчика измер емого параметра, подсоединенного через Ьбщий резистор к крайним вьшодам не- Q линейных делителей напр жени со стороны стабилитронов, а другой вью од дл подключени датчика измер емого параметра соединен со средним вьшодом линейного делител напр жени , причем параллельно каждому стабилитрону подключен пороговый элемент, отличающийс тем, что, с целью упрощени , пороговые элементы выполнены в виде динисторов, аноды которых соединены с катодами соответствующего стабилитрона..A voltage measuring device containing one connected in parallel - a linear voltage divider, consisting of 55. Two consecutively connected resistors 5 and at least two nonlinear voltage dividers, each of which has a successively connected resistor and a stable one. A datron, as well as a common resistor and data, the number of which is equal to the number of non-linear voltage dividers, while the average outputs of the non-linear voltage dividers are connected via. The corresponding diodes to one of the terminals for connecting the sensor of the measured parameter connected via an electrical resistor to the extreme outputs of non-Q linear voltage dividers on the side of the zener diodes, and the other winding cable for connecting the sensor of the measured parameter to the middle terminal of the linear voltage divider, in addition, a threshold element is connected parallel to each Zener diode, characterized in that, for the purpose of simplification, the threshold elements are made in the form of dinistors, the anodes of which are connected to cathodes corresponding of zener ..

Claims

Measuring voltage element, containing parallel connected one linear voltage divider, consisting55. consisting of two series-connected resistors, and at least two non-linear voltage dividers, each of which is made in the form of series-connected resistors and stable 1603521 8 liters, as well as a common resistor and dy. <odes, the number of which is equal to the number of nonlinear voltage dividers, while the average terminals of nonlinear voltage dividers are connected through the corresponding diodes to one of the terminals for connecting the sensor of the measured parameter connected through the resistor to the extreme terminals of the nonlinear voltage dividers on the zener diode side, and the other terminal for connecting the sensor of the measured parameter is connected to the middle output of the linear voltage divider, and a threshold elec- tron is connected in parallel to each zener diode ent, characterized in that, for the purpose of simplification, the threshold elements are designed as dinistorov, the anodes of which are connected to respective cathodes of the zener diode.