Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой

 

Изобретение относится.к температурным измерениям. Цель изобретенияповышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений частоты питающего напряжения. Для этого на вход .блока 6 постройки фазы от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного напряжения сети. Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети поступает на ограничитель, служащий для обеспечения постоянства амплитуды этого напряжения на фазовом детекторе, на второй вход последнего поступает напряжение от подстраиваемого генератора. В результате на выходе фазового детектора появляется напряжение, пропорциональное разности фаз сравниваемых напряжений. Это напряжение через фильтр нижних частот поступает на вход блока 5 автоматической подстройки фазы. 4 ил. S (Л со о ;:л: сх гч Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А2

real) 4 С 01 К 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1216673 (21) 3932259/24 — 10 . (22) 23,07,85 (46) 15.04.87, Бюл. Ф 14 (7!) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт Объединения "Кузбассэлектромотор (72) Г.В Кожухов и Ю.И. Абалаков (53) 536.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1216673, кл. G 01 К 7/16, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМРННОГО ТОКА ПОД

НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится,к температурным измерениям, Цель изобретенияповышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений частоты питающего напряжения. Для этого на вход блока 6 постройки фазы от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного напряжения сети, Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети поступает на ограничитель, служащий для обеспечения постоянства амплитуды этого напряжения на фазовом детекторе, на второй вход последнего поступает напряжение от подстраиваемого генератора. В результате на выходе фазового детектора появляется напряжение, пропорциональное разности фаз сравниваемых напряжений, Это напряжение через фильтр нижних частот поступает на вход блока 5 автоматической подстройки фазы. 4 ил, 1 130385

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к измерению превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой без отключения 5 сети, может быть использовано как защитное устройство и является усовершенствованием устройства по авт, св, Р 1216673.

Известное устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой содержит источник постоянного тока, выводы которого подключены соответственно к первому выводу обмотки электрической машины и первому выводу дросселя; автотр!ансформатор, конденсатор, измерительный прибор, блок вычитания, блок автоматической подстройки фазы, блок автоматической подстройки амплитуды и усилитель, вход которого соединен со средним выводом автотрансформатора и вторым выводом обмотки электрической машины, соединенным с вторым вы25 водом дросселя, а выход подключен к входам блока автоматической подстройки фазы, блока автоматической подстройки амплитуды и первому входу блока вычитания, второй вход которого и выход подключены соответственно к выходу и первому входу блока автоматической подстройки амплитуды, второй вход которого соединен с выходом бло ка автоматической подстройки фазы, 35 при этом измерительный прибор включен между выходом блока вычитания и вто" рым выводом .обмотки электрической машины, соединенным через конденсатор и автотрансформатор с первым вы- 40 водам обмотки электрической машины.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения ошибки, вызванной изменением частоты питающего напряжения. 45

На фиг,1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 — то же, блока автоматической подстройки фазы; на фиг.3 — то же; на фиг,4 — то же, блока автоматической .подстройки амплитуды.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока (стабилизатор тока) дроссель 2, блок 3 вычитания, блок

4 автоматической подстройки амплитуды, блок 5 автоматической подстройки фазы, дополнительный блок 6 автоматической подстройки фазы, усили2 2 тель 7, автотренсформатор 8, конденсатор 9 и измерительный прибор !О, например, вольтметр. Блок 5 автоматической подстройки фазы (фиг.2) состоит из.,разделительного конденсатора 11, включенного на входе блока, ограничителя 12 амплитуды, фазового детектора 13, фильтра 14 нижних частот, сумматора 15, блока 6 автоматической подстройки фазы, вход которого является дополнительным входом блока, и подстраиваемого генератора

16, выход которого является выходом блока. Дополнительный блок 6 автоматической подстройки фазы (фиг.3) состоит из разделительного конденсатора 1?, включенного на вход блока, ограничителя 18 амплитуды, фазового детектора 19, фильтра 20 нижних частот, выход которого является выходом блока, и подстраиваемого генератора

21, Блок автоматической подстройки амплитуды (фиг,4) содержит перемножитель 22 аналоговых сигналов, первый вход которого является первым входом блока, а второй вход соединен с выходом училителя 23 с коэффициентом усиления, равным двум, фазовращатель 24, вход которого является вторым входом блока, два перемножителя 25 и 26 аналоговьгх сигналов, умножитель 27 частот на два, перемножитель 28 аналоговых сигналов, схему

29 вычитания, усилитель 30 с коэффициентом усиления, равным двум, схему

31 вычитания, Выход перемножителя 25 аналоговых сигналов является выходом блока.

Устройство работает следующим образом.

Параллельно одной из обмоток электрической машины переменного тока на время измерения подключают источник

1 постоянного тока. В результате на обмотке электрической машины появляется сумма двух напряжений: падение напряжения, возникающее за счет протекания тока, и присутствующее переменное напряжение сети. Сумма этих двух напряжений прикладывается к автотрансформатору 8 с разделительным конденсатором 9, которые служат для разделения постоянной и переменной составляющих напряжения обмотки электрической машины и согласования усилителя 7 с источником входного сигнала электрической машины. Усилитель

7 за счет своего высокого входного

1303852 сопротивления позволяет пренебречь падением постоянного напряжения на автотрансформаторе 8 в измерительной цепи. С выхода усилителя 7 это напряжение поступает на первый вход бло- 5 ка 4 автоматической подстройки амплитуды, на вход блока 5 автоматической подстройки фазы, вход дополнительного блока 6 автоматической подстройки фазы и первый вход блока 3 вычита- 10 ния.

В блоках 6 и 5 автоматической подстройки фазы вырабатывается переменное напряжение с определенной амплитудой, например 1 В, синфазное с ра- >5 бочим напряжением .сети. Оно поступает на второй вход блока 4 автоматической подстройки амплитуды, где происходит формирование амплитуды напряжения, поступающего на второй вход 20 блока 3 вычитания в соответствии с амплитудой. напряжения сети, имеющей место на первом входе блока 3 вычитания, В последнем происходит вычитание из суммы постоянного и перемен ного напряжения сети, поступающего на первый вход, переменного напряжения, сформированного в блоках 5 и 6 автоматической подстройки фазы и блоке 4 автоматической подстройки ампли-30 туды. В результате на выходе блока 3 вычитания появится только постоянное напряжение, обусловленное источником

1 постоянного тока, которое измеряется вольтметром 10. Это напряжение 35 поступает на второй вход блока 4 автоматической подстройки амплитуды для формирования амплитуды переменного напряжения, поступающего на второй вход блока 3 вычитания. Так как ве- 40 личина измерительного тока стабилизируется и заранее известна, то вольтметр 1О градуируется в единицах измерения сопротивления или температуры. Дроссель 2 ослабляет воздейст- 45 вие переменного напряжения сети на выход источника 1 постоянного тока.

Наличие дополнительного блока б автоматической подстройки фазы позволяет автоматически свести к нулю разность фаз между частотои сети и частотой опорного генератора блока 5.

После того как в блоке 6 закончатся переходные процессы, частота его соб-у ственного генератора станет равной частоте питающей цепи. Однако вследствие наличия начальной расстройки по частоте между частотой сети и частотой генератора на выходе его фильтра нижних частот останется напряжение, пропорциональное остаточной разности фаз и зависящее от частоты сети: н

Ч =ч - „, = aгссоз

3 где С, с, — начальные фазы напряжения сети и опорного генератора соответственно, Д вЂ” начальная расстройка между частотой опорного генератора и частотой сети, Я вЂ” полоса удер3 жания блока автоматической подстройки фазы. Это напряжение подается на дополнительный вход основного блока

5 автоматической подстройки фазы и заставляет перестроиться генератор блока 5 таким образом, чтосы =с,-(у,„ 0.

Разность фаз ср при этом будет тем ближе к нулю, чем лучше подобраны частотно †задающие элементы генераторов блоков 5 и 6, Таким образом, при определенном выборе параметров частотно-задающих цепей два блока автоматической подстройки фазы позволяют почти полностью компенсировать изменение частоты сети питающего напряжения, т.е. создать систему, близкую к астатической.

Работа блока 5 автоматической подстройки фазы осуществляется следующим образом. На вход блока 5 от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного переменного напряжения сети. Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети через конденсатор ll поступает на ограничитель

12, который служит для обеспечения постоянства амплитуды этого напряжения на фазовом детекторе 13, т,е. для обеспечения линейного режима его работы. На второй вход йазового детектора 13 поступает напряжение от собственного подстраиваемого генератора 16, В результате на выходе фазового детектора 13 появляется напряжение, пропорциональное разности фаз сравниваемых напряжений, и напряжение с удвоенной частотой сети. Это напряжение поступает на фильтр 14 нижних частот, который отфильтровывает напряжение с удвоенной частотой сети. Это управляющее напряжение суммируется в сумматоре 15 с управляющим напряжением блока 6 автоматической подстройки фазы и воздействует

1303852 на управляющий элемент подстраиваемого генератора 16, в результате чего частота генератора )6 становится синфазной с частотой сети. Таким образом, на выходе блока 5 формируется переменное напряжение с частотой и начальной фазой, в точности соответствующей частоте и начальной фазе переменного напряжения, поступающего на второй вход блока 3 вычитания. 10

Работа блока 4 автоматической подстройки амплитуды осуществляется следующим образом. На первый вход блока поступает сумма измеряемого постоян- 15 ного напряжения 11 и переменного напряжения сети: lJ сов(Я t +g ), где

U — амплитуда, cD — частота, Ц»,,— начальная фаза этого напряжения, — время. Затем это суммарное 20 ннапряжение U> + Гс соя(а, t + Ц ) поступает на первый вход перемножителя 22. На второй вход блока поступает напряжение с выхода блока 5 автоматической подстройки 25 фазы, а именно sin(т1 t + то ), В фазовращателе 24 начальная фаза этоо

ro напряжения сдвигается на 90 „ С выхода фазовращателя 24 напряжение сов(ы t + су, ) поступает на усили- 30 тель 23, перемножитель 25, умножитель 27 частоты и перемножитель 26.

На выходе усилителя 23 будет напряжение 2 cos(ct + q ) . Зто напряжение поступает на второй вход перемножителя 22. На его выходе, а, следовательно, на первом входе схемы 31 вычитания, имеем напряжение 2U> х х cos({g t + q ) + 11 + 11 cos 2(Я й+

+ etc). На второй вход перемножителя 40

26 поступает ло цепи обратной связи напряжение Н„ с выхода блока 3 вычитания, т.е, на выходе перемножителя

26 имеем напряжение вида 11„сов(у,,t +

+ cf ), Зто напряжение поступает на 45 усилитель 30, на выходе которого, а, следовательно, на втором входе схемы

31 вычитания, имеем напряжение 2U< х х сов(и,t + ср ). Таким образом, на выходе схемы 31 вычитания получим 50 напряжение U + Б cos 2(у,t +(у ), Зто напряжение поступает на первый вход схемы вычитания 29. На выходе умножителя ?7 частоты будет напряжение cns 2(,t + q ). Оно поступает 55 на первый вход перемножителя 28, на

1 второй вход которого по цепи обрат— ной связи поступает напряжение U c выхода схемы 29 вычитания, При этом на выходе перемножителя 29, а, следовательно, на втором входе схемы 29 вычитания, будем иметь сигнал 1. х х cos 2(ы t + q ). Тогда на выходе схемы 29 вычитания будет напряжение с + Uc "-ов 2(44t + ц с) "с х cos 2(act + qс) = Б . Зто напряжение поступает на второй вход перемножителя 25, с выхода которого на второй вход блока 3 вычитания будет поступать синфазное и равное по амплитуде с переменным напряжением на первом входе напряжение вида

П cos(co t +с ). абот» дополнительного блока 6 автоматической подстройки фазы осуществляется следующим образом. На вход блока 6 от усилителя 7 поступает сумма измеряемого постоянного напряжения и пониженного напряжения. сети.

Переменное напряжение с частотой и начальной фазой сети через конденсатор 17 поступает на ограничитель 18, который служит для обеспечения постоянства амплитуды этого напряжения на фазовом детекторе 19, Иа второй вход фазового детектора 19 поступает напряжение от подстраиваемого генератора 21, В результате на выходе фазового детектора 19 появляется напряжение, пропорциональное разности фаз сравниваемых напряжений. Зто напряжение через фильтр 20 нижних частот поступает на дополнительный вход блока 5.

Формула изобретения

Устройство для измерения превышения температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой по авт.св. N - 1216673, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения изменений частоты питающего напряжения, в него введен дополнительный блок автоматической подстройки фазы, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход подключен к дополнительному входу блока автоматической подстройки фазы.

1303852

Составитель В. Куликов

Техред М. Ходанич

Редактор Э. Слиган

Корректор И. Муска

Заказ 1678 Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4