SU901935A1 - Устройство дл измерени и регистрации внутреннего угла синхронной машины - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение при экспериментальных исследовани х , а также при создании систем регулировани  и управлени  синхронной машиной.

Известно устройство дл  измерени  и регистрации внутреннего угла синхронных машин, содержсццее датчик, фиксирующий положение ротора, преобразовательное устрюйство, подключаемое к датчику и к выходныг- концам синхронной машины и измерительный стрелочный прибор 1.

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерени .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  экспериментального исследовани  синхрюнных машин, содержащее датчик положени  ротора, два преобразовател  , один из которых преобразует сигналы датчика положени  ротора, а другой напр жение на зажимах синхронной машины в последовательности импульсов, триггер, генератор пилообразного напр жени ,ключ с конденсатором пам ти, регистрирующий прибор (усилитель со стрелочным измерительным прибором). В этом устройстве сигнал о положении ротора поступает от фототранзистора, который реагирует на чередование черных и белых отрезков равной ширины, нанесенных на вал машины и освещаемых пучком света. Общее число отрезков по длине окружности вгша двигател  равно числу полюсов. Измерение внут10 реннего угла синхронной машины основано на измерении разности фаз между сигналами от фототранзистора и напр жени  литани  синхронной машины . Разность фаз преобразуетс  в

15 аналоговьЧ сигнал, значение которого пропорционально продолжительности времени между сигналами, полученными от датчика положени  ротора и напр жением , на зажимах синхронной маши20 ны 2.

Недостатками устройства  вл ютс  низка  точность при изменении частоты вращени  и сложность процесса измерени .

Цель . изобретени  - повмиекие точности и упрощение процесса измерений внутреннего угла синхронной машины при регулируемой частоте вращени .

Указанна  цель достигаетс  тем. что в устройство дл  измерени  и регистрации внутреннего угла синхронн машины, содержащее датчик положени  ротора, два преобразовател , вход одного из которых соединен с выходом датчика положени  ротора, а вход другого  вл етс  входом устройства, введе1йл элемент задержки, генератор импульсов, два счетчика, причем выход первого преобразовател  соедине со входом Старт первого счетчика входом Сброс второго счетчика, вход Сброс первого счетчика  вл етс  тактовьм входом, выход второго преобразовател  соединен через элемент задержки со входом Стоп пер вого 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 датчи ка; на фиг. 3 показаны эпюры импуль сов. Устройство содержит фотоэлектрический датчик 1 положени  ротора, преобразователи 2 и 3 напр жени  ё последовательности импульсов, эле мент 4 задержки импульсов, регистри руквдий прибор, выполненный в виде цифровых счетчиков 5 и б, соответственно у которых управл ющие входы 7и 10 Старт, управл кицие входы 8и 11 Стоп, управл ющие входы 9и 12 Сброс, счетные входы 13 и 14, генератор 15 импульсов высокой частоты. Фотоэлектрический датчик 1 (фиг. содержит непрозрачный диск 16 с отверстием или прорезью-17, источник 18 света и фотоэлемент фотодиод 19. Эпюры (фиг.З) изображают последо вательность импульсов на выходе генератора 15 высокой частоты (20); одиночный тактовый импульс (21); последовательность импульсов на выходе преобразовател  2 (22) ; последовательность импульсов на выходе элемента 4 задержки (23); схематично показанное количество импульсов поступивших соответственно в счетчи ки 5 и б (24 и 25) . В качестве датчика 1 положени  ротора может быть применен любой бесконтактный датчик, вырабатывающи один импульс за один оборот вала ро тора, например, фотоэлектрический, одна из конструкций которого показа на на фиг.2. Преобразователи 2 и 3 вырабатывгиот на выходе пр моугольные импуль сы при отличии входного напр жени  от нул  или при изменении знака, вхо ного напр жени . Элемент 4 задержки позвол ет ре гулировать врем  задержки входных мпульсов в пределах всего периода апр жени  питани  во всем диапазоне астот исследуемой синхронной машины. Устройство работает следующим бразом. Световой поток от источника 18 вета (фиг.2) после прохождени  через тверстие (или прорезь) 17 во враающемс  диске 16 в виде импульсов света попадает на фотодиод 19, подключенный ко входу преобразовател  2 (фиг.) на выходе которогр формируетс  последовательность ш ульсов (эпюра 22). Напр жение с зажимов синхронной машины поступает на вход преобразовател  3, на выходе которого формируетс  последовательность импульсов той же частоты, причем передний фронт каждого импульса формируетс  в момент перехода напр жени  на статорной обмотке, через нуль из отрицательного значени  в положительное. Эти импульсы поступают на. вход элемента 4 Эсцзержки импульсов, на вых .оде которого вырабатываетс  последовательность импульсов, показанна  на эпюре 23. В услови х идеального холостого хода векторы ЭДС и напр жени  на зажимах синхронной машины совпадают, и необходимо, чтобы перед началом измерени  внутреннего угла импульс, вырабатываемый датчиком 1 положени  ротора (эпюра 22), совпадал с импульсом на выходе преобразовател  3, дл  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 управл ющий вход Старт, открывает счетный вход счетчика 5 или б, и он начинает заполн тьс  импульсами от генератора импульсов высокой частоты. Импульс, поступивший на управл ющий вход Стоп, закрывает счетный вход, и он прекращает счет импульсов. Индикаторы счетчика отображают число импульсов, поступивших на счетный вход за период между импульсами,пришедшими на управл клцие входы Старт и Стоп. Импульс, пришедший на управл ющий вход Сброс, устанавливает счетчик в ждущее положение, а индикаторы показывают нули. Счетчик готов к следующему счету. В ждущее состо ние калсдый счетчик устанавливаетс  вручную с помощью специальной кнопки на передней панели или подачей на управл ющий вход Сброс тактового импульса. Например, предположим, что на фиг. 3 в моменты t и t а. показано

произвольное относительно друг друга положение импульсов на выходе преобразовател  2 (эпюра 22) и на выходе элемента 4 задержки импульсов (эпюра 23) . регулиру  врем  эадерх ки добиваютс  совмещени  этих импульсов , при этом после прихода каждого тактового импульса ТИ на вход 9 счётчик 5 показывает нули. Операци  установки нулевого.значени  внутреннего угла синхронной машины производитс  после закреплени  диска датчика 1 положени  ротора на валу синхронной машины.

После установки нулевого значени  внутреннего угла синхронна  машина переводитс  в требуеглый режим.

8зависимости от приложенной на вал нагрузки возникает сдвиг фаз между ЭДС и напр жением, что вызывает

у ранее совмещенных импульсов на выходах преобразовател  2 и элемента

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

t и t (фиг.З).

Измерение производитс  автоматически (или вручную)с приходом тактового импульса на управл кидий вход

9счетчика 5, например, в момент t . В момент t импульс с. выхода преобразовател  2 (эпюра 22) поступает на управл ющий вход 7, после чего счетчик 5 начинает заполн тьс  импульсами (эпюра 20) с генератора 15 импульсов высокой частоты.

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

Показание счетчика 5, соответствующее количеству импульсов, схематично показанных на эпюре 24, пришедших с генератора 15 импульсов высокой частоты за интервал времени между моментами t и t. пропорционально измер емому внутреннему углу.

Дл  определени  масштаба, с помощью которого можно перевести ftoKa зание счетчика 5 в электрические градусы при различных частотах напр жени  на зажимах синхронной машины , используетс  второй счетчик б, измер ющий период напр жени  в тех же единицах,что и счетчик 5, т.е. заполн имцийс  от общего со счетчиком

5генератора 15 импульсов высокой частоты.

Счетчик б импyльcqв с выхода преобразовател  2 в момент t устаналиваетс  в ждущее состо ние. За врем  от 12. до t в счетчик б поступает некоторое количество импульсов (эпюра 25) с общего со счетчиком 5 генератора 15. Количество импульсов, зафиксированное счетчиком б, пропорционально периоду напр жени  на зажимах синхронной машины.

Таким образом, измерение внутреннего угла синхронной машины сводитс  к подсчету импульсов от генератора 15, поступивших в счетчик 5 в интервале времени межд управл ющими импульсами от датчика положени  ротора и с зажимов синхронной машины, а также к подсчету импульсов от того же генератора 15, поступивших в счетчик 6 р интервале времени между двум  последовательными импульсами с зажимов синхронной машины. Показание счетчика 6 равно числу импульсов, поступающих за один период, равный 360 эл.град.

Внутренний угол (f синхронной машины, таким образом., определ етс  .из соотношени 

f 1 360 (эл.град.)

где N. - показание цифрового счетчика 5;

Nj - показание цифрового счетчика 6.

Использование предлагаемого изобретени  в сравнении с известным.,-прин ть за базовый объект, позвол ет повысить точность измерение,упрощает процесс измерени  и расшир ет диапазон применени  устройства,так как дает -возможность проводить измерени  внутреннего угла синхронной машины в установках с регулируемой частотой вращени .

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 291165, кл. G 01 R 25/00, 1968,

2. Лифанов В.А., UleMHKHH В.Ф. Устройство дл  экспериментального исследовани  синхронных машин. Электротехника ,1965,№3,с.42-43

уп

-t -t

1111

i3

т Л iiiiiiiiiiiuiiiitiiiiiiiiiiiiiti iiiiiHtin|||Mii|llliiiiiiiiimiiiiiiiiiiitiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii