(5) СИНХРОННАЯ т ФАЗНАЯ МАШИНА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКОВ ИЛИ НАПРЯЖЕНИЙ
Изобретение относитс к электрическим машинам и предназначено дл измерени составл ющих трехфазных систем токов и напр жений по ос м ро тора при экспериментальном исследова нии синхронных электрических машин в переходных и установившихс симметричных и несимметричных режимах рабо ты при произвольных скорост х вращени , а также дл выработки сигналое управлени токами возбуждени асинхронизированных синхронных машин и дл компаундировани измерительных о ганов систем возбуждени синхронных генераторов, именно, при создании ин вариантной системны регулировани напр жени (и вариантной по отношению к изменени м нагрузки). Известны синхронные машины с.устройством дл измерени продольной и поперечных составл ющих токов и напр жений D3, содержащие углоизмерительную машину с поворотным статором и ваттметр. Фаза углоизмерительной машины включена на обмотку напр жени ваттметра, а его токова обмотка - в соответствующую фазу синхронной машины. При этом отсчет ваттметра пропорционален п, если ЭДС углоизмерительной машины и асинхронной машины синфазны на холостом ходу последнего , и , если статор углоизмерительной машины повернут на 90° (электрических) по отношению к положению синфазности ЭДС. Недостаток этой конструкции - невозможность ее использовани в услови х несимметричной нагрузки синхронной машины. Известны также синхронные т-фазные машины с устройством измерени продольной и поперечной составл ющих токов или напр жений 2, содержащие датчик углового положени ротора с индикатором, механически соединенным с валом синхронной машины, чувствительные .элементы, установленные на статоре датчика и подключенные выхода3 ми к усилител м посто нного тока, тра сформаторы тока или напр жени , подключенные к фазам синхронной машины, техническое решение наиболее близко мэобретению по технической сущности и достигаемому эффекту, В зтом устройстве имеетс двухфазна уг оизмерите ьна машина. Дл получени поперечиого тока перемножают токи и ЭДС соответствующих фаз дл получени продольного тока перемножают ЭДС на то«и несоответствующих фаз двухфазной сйстек } токов. Недостатком этого устройства вл етс невозможность его использовани в несимметричных режимах вследствие ошибок, возникающих при преобразовании трехфазной системы токов в двухфазную , большие ошибки измерени в режимах скольжени и полна невозмож-. ность измерений в неподвижном состо ™ НИИ синхронной машины, громоздкость и ненадежность электронного оборудовани , т.е. низкгш точность измерений Целью изобретени вл етс повышение точности измерений в несимме ,тричных режимах, в услови х больших скольжений и при полном останове машины . Цель достигаетс тем, что чувстви тельные элементы выполнены в эл ментов Холла, соединенных s две груп пы с числим элементов Б каждой групп равным числу фаз машины и расположен . ных в группе по окружности через 2 J () электрических радиан друг относительно друга, где п - любое целое число или ноль, каждый элемент Холла одной группы подключен своими входными клеммами к вторичной обмотке соответствующего трансформатора тока или напр жени машины и в положении , когда ось его совпадает с про дольной осью индуктора датчика положени машины.ось той фазы машины, к которой он подключен посредством тра сформзтора тока, совпадает с продоль ной осью полюса ротора машины, одноименного по отношению к полюсу индук тора датчика, а каждый элемент Холла другой группы смещен от элементов Холла первой группы по расточке дат чика положени ротора на угол1Г/2 эл трических радиан по направлению вращени и также подключен к вторичной обмотке трансформатора тока или напр жени одноименных фаз, выходные к.пеммы элементов Холла соединены в каждой группе соглзсно-последователь 5 40 и подключены к входам своих усилителей посто нного тока. Валы датчика положени и синхронной машинь могут быть соединены посредством редуктора, а число пар полюсов датчика положени и синхронной машины выполнено по соотношению L л где Рд - число пар полюсов датчика положени , число пар полюсов машины, частота вращени датчика, частота вращени вала машины. На фиг. 1 представлена принципизль-. на схема устройства дл измерени продольной составл ющей системы тока L трехфазной машины; на фиг. 2 - схема устройства дл измерени поперечНОЙ составл щей напр жени U(. Синхронна электрическа машина 1, продольна составл юща токов которой подлежит измерению, содержит индуктор 2, обмотку 3 фазы, вторичные обмотки трансформаторов тока k, 5, &, которые под1спючены к элементам Холла 7 8 и 9, расположенным в зазоре датчика 10 положени , Ин/дуктор 11 датчика 10 положени соединен с синхронной машиной 1 . Элементы Холла 7, 8, 9размещены через 120° электрических, в местах, где равны углы, отсчитанные от осей элементов 7, Q, Э Холла и фазы синхронной машины 1, к трансформатору которой подключен данный элемент Холла 7. 8, 9j до продольных осей индуктора 11 датчика 10 положени и индуктора 2 синхронной машины 1 соответственно . На фиг. 1 угол между осью элемента Холла 7 и полюсом N индуктора 11 равен углу между ос ми фазы А-З ипопюс а N индуктора 2 синхронной машины 1, причем оба угла равны нулю. Элемент Холла 7.подключен к трансформатору тока k фазы 3 (А) синхронной машины 1. Электроды ЭДС Холла элементов Холла 7. 8, 9 соединены согпасно-последовательно и подключены к выходному усилителю 12 посто нного тока. Датчик 10 положени имеет многофазную тахометрическую обмотку, одна из фаз которой 13 показана на фи г. 1. Дл измерени поперечной составл ющей напр жени (U) синхронной машины 1, она содержит трансформаторы фазных напр жений Н, 15 и 16 подключенные через сопротивлени 17 8 9 к второй группе элементов Холла 20, 21, 22, размещенным в зазоре датчика 10 положени через электрических в местах, смещенных по отношению расположению элементов Холла 7, 8, 9 на 90° электрических по положительному направлению вращени . И дуктор 11 датчика 10 положени механически соединен с индуктором 2 синхронной машины 1-; индуктор 2 синхрон ной машины 1 и индуктор 11 датчика 10 положени изображены повернутыми по отношению к положению, изображенному на фиг. 1, на некоторый угол. Электроды ЭДС Холла элементов Холла 20, 21, 22 соединены согласно-последовательно и подключены к усилителю посто нного тока 23Устройство дл измерени тока сог ласно схеме, изображенной на фиг, 1 работает следующим образом. Максимум индукции над элементами Холла 7, 8, 9, измер ющими продольну составл ющую системы токов т-фазной синхронной машины 1 (u), наступает в моменты, когда одноименные фазы синхронной машины 1 имеют максимально потокосцеп ение. Следовательно, прин в за начало счета вре-ени момент максимума потокосцеплени в фазе А (З), будем иметь ЭДС в цепи этой гру пы элементов Холла 7, 8, 9 (прин то г 0)Еуд sKig 8rnCOS(jut+KigBvflCOs(uJt-120°) + +KioB cos(ujt-2 0 ) И мгновенные значени фа L где ,, ных токов; Вт амплитуда индукции под полюсом индуктора 11 д ат чи ка 10 пол оже ни , - коэффициент пропорциональности , равный прои ведению посто нной эле мента Холла на коэффициент трансформации трансформаторов тока Известно (А.И. Важнов Электричес кие машины, Л., Энерги , 19б9 с. 673), что Li iCOSUJt4-igcos(iL t-120°) +tc.cos(a)) (2) Здесь, как и в формуле (1), отсче углов осуществл етс от оси фазы А ( Ср.авнмаа (1) и (2), получаем 1 УЛ TJ-- ( Dri Т.е. сумма ЭДС Холла пропорциональна мгновенному значению продольной сос тавл ющей токов машины 1, Токи вторичных обмоток трансформаторов тока k, , 6 запитывают элементы Холла J, 8, 9, наход щиес . в магнитном поле индуктора 11 датчика 10 положени . В элементах Холла 7,. 8, 9 осуществл етс перемножение фазных токов на мгновенные значени индукции пол индуктора 11 со сдвигом на 120 электрических , образующиес благодар размещению элементов Холла. ЭДС Холла элементов7. 8, 9 суммируетс в последовательном соединении электродов ЭДС Холла элементов 7, 8, 9 и усиливаетс выходным усилителем посто нного тока 12. Аналогично дл цепи, измер ющей ток iq, exq, K-iciBwSiniL t+K igB sindi; t-12CP)+K (ш ).fVj так как элементы 20, 21, 22 закреплены в точках, отсто щих от элементов 7, 8, 9 первой группы на 1Г/2 электрических радиан. (При изменении направлени вращени знак .ЭДС мен етс , как и знак id,)- Следовательно При изменении продольной и поперечной составл ющих напр жений генератора , нужно запитать элементы Холла 20, 21, 22 от фаз вторичных обмоток 1, 15, 16 трансформаторов напр жени через ограничительные сопротивлени 17, Т8, 19, с целью уменьшить угловую погрешность и повысить быстродействие измерител . Устройство дл измерени поперечной составл ющей напр жени (ил), схе ма которого изображена на фиг. 2, работает вполне аналогично устройству, изображенному на фиг. 1, с той лишь разницей, что элементы Холла 20, 21, 22 запитываютс токами, пропорциональными напр жени м фаз машины, получейными при помощи трансформаторов напр жени И, 15 и 16 и ограничительных резисторов 1,7, 18, 19В случае, если датчик 10 положени имеет число пар полюсов Рс,, отличающеес от числа пар полюсов Р синхронной машины 1, необходимо обеспечить синхронизм сигналов датчика 10 положени ротора с его фактическими положени ми . Это может быть достигнуто при помощи редуктора, обеспечивающего ра .венство частот сигналов датчика положени и ЭДС синхронной машины 1. При этом должно быть выполнено соотношение: п Если датчик 10 положени ротора многополюсный то число элементов Холла в группе можно оставить равным числу фаз машины 1. При этом элементы Холла могут быть размещены на раз ных полюсных делени х, но об зательно в точках, отсто щих от определенных ранее на четное число полюсных де лений датчика 10 положени . При этом .по вл етс возможность разместить элементы Холла более равномерно и сво бодно. Датчик 10 положени может одновременно вл тьс и тахогене-ратором, если его статор будет иметь соответствующие обмотки, устройство по данно му изобретению может иметь следующие технико-экономические, преимущества: отсутствует превращение многофазной системы токов (в данном случае трехфазной ) в двухфазную, при котором воз никает ошибка в случае несимметрии системы токов. Это позвол ет повысить точность измерени в несимметричных режимах ценою увеличени коли чества блоков произведени в устройстве , электронные блоки произведени заменены элементами Холла, Хо ловские блоки проиЭведени осуществл ют одновременно индикацию положени индуктора машины и перемножение фазных токов на магнитную индукцию в зазоре датчика 10 положени . Это совмещение функций элементов Холла позвол ет значительно упростить измерительное устройство и одновременно расширить область его применени , обеспечив полную независимость результата измерений от скорости вращени машины, вплоть до полной ее остановки , тогда как известное устройство могло давать точные измерени только на синхронной скорости враще™ ни . формула изобретени 1. Синхронна ш-фаэна машина с устройством Дл измерени продольной и поперечной составл ющих токов или напр жений, содержаща датчик углово го положени ротора с индикатором, ме ханически соединенным с .валом синхрон ной машины, чувствительные элементы, установленные на статоре датчика и подключенные выходам к усилител м посто нного тока, трансформаторы тока или напр жени , подключенные к фазам синхронной машины, отличающа с тем, что, с целью повышени точности измерени в несимметричных режимах, в услови х больших скольжений и при полной останове машины, чувствительные элементы выполнены в виде элементов Холла, соединенных в две группы с числом элементов в каждой группе, равным числу фаз машины и расположенных в группе по окружности через 2Х(1/го+п) электрических радиан друг относительно друга, где л - любое целое число или ноль, каждый элемент Холла одной группы подключен своими входными клеммами к аторичной обмотке соответствующего трансформатора тока или напр жени , и ось его совпадает с продольной осью индуктора датчика положени ротора машины , а ось той фазы машины, к которой он подключен посредством трансформатора тока, совпадает с продольной осью полюса ротора машины, одноименного по отношению к полюсу индуктора датчика, а каждый элемент Холла другой группы , смещен от элементов Холла первой группы по расточке датчика положени ротора на угол X /2 электрических рариан по направлению вращени и также подключен к вторичной обмотке трансформатора тока или напр жени одноименных фаз, выходные клеммы элементов Холла соединены в каждой группе согласно-последовательно и подключены к входам своих усилителей посто нного тока, 2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что датчик положени снабжен редуктором, а число пар полюсов датчика поло хени по отношению к числу пар полюсов синхронной машины выполнены в соотношении - л Р л где Р - число пар полюсов датчика положени J Р - число пар полюсов машины; п - частота вращени датчика; п - частота вращени вала машины. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.KapdOB Г.В. Метод экспериментального определени параметрических характеристик синхронных машин из рабочих режимов. Труды ЛПИ им. Калинина № 209, ГЗИ, М. Л., I960, с. . 2,Авторское свидетельство СССР кл. И 02 Р 9/10, 1950.