Датчик симметрии напряжений многофазного источника

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11788046

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 230279 (21) 2731345/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.1280. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 1 1230 (51) М. Кл.3

G 01 R 29/16

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317.. 322 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Ï. Инешин и В.Е. Быстрицкий (71) Заявитель

Ульяновский политехнический институт (54) ДАТЧИК СИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИИ МНОГОФАЗНОГО

ИСТ ОЧ Н ??KA

Изобретение относится к устройствам для измерения асимметрии в многофазных сетях и предназначено для использования в установках автоматического симметрирования напряжений многофазных источников, где к устройству, как к элементу системы автоматического регулирования, предъявляются требования в отношении высокого быстродействия и возможности обеспечения экономического режима широтно-импульсной модуляции подключаемых к датчику усилительных каскадов.

Известны датчики симметрии напряжений многофазных источников, выполняемые на основе измерительных трансформаторов с выпрямителями на выходе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик симметрии, содержащий измерительные трансформаторы по числу фаэ контролируемого источника, вторичные обмотки которых подключены на вход выпрямителей и измерительные мосты, каждый из которых состоит из двух образованных последовательно включенными резистором и стабилитроном, и подключенных параллельно конденса .Я торам емкостных фильтров ветвей. выходы датчика подключены к общим точкам резисторов и стабилитрснов соседних ветвей измерительных мсстов.

Сигналы, пропорциональные несимметричности напряжений, в таком датчике формируются путем сравнения предварительно выпрямленного контролируемого напряжения каждой фазы источника, выделяемсго на резисторе одной из ветвей измерительного моста, с эталонным напряжением, задаваемым стабилитроном, включенным в другую ветвь этого же измерительного моста.

При этомт чтобы не испольэовать для питания стабилитрона, формирукщего эталонное напряжение, отдельного источника постоянного тока и тем самым не усложнять устройство, обе ветви каждого измерительного моста подключены к выходу соответствующего выпрямителя (1).

Для нормальной работы стабилитронф в режиме стабилизации выходное напряжение этих выпрямителей должно быть хорошс сглажено, для чего необходимс применение фильтрующих конденсаторов дсстаточно большой емкости. Наличие инерционного звена

788046 амкостного фильтра на выходе выпрямителя приведет к тому, что приращение сигнала, пропорциональное изменению выходного напряжения источника, будет появляться на резисто. ре измерительного моста не мгновенно, а с некоторой постоянной време5 ни, обусловленной инерционностью фильтра, в результате чего снижается быстродействие датчика, Этот недостаток особенно проявляется при работе датчика в прецизионных установках симметрирования (т.е. установках, в которых реализован высокий коэффициент усиления), где инерционность, обусловленная датчиком симметрий, отрицательно сказывается на ди- 15 намических показателях регулирования и может даже привести к неустойчивой работе установки. Кроме того, в устройстве не обеспечивается без дополнительных элементов режим широтно- 2О импульсной модуляции последующих усилительных каскадов (работа усилительных каскадов, как известно, в этом режиме наиболее экономична), так как сравниваемые в измерительном мосту25 напряжения (эталонное напряжение, снимаемое со стабилитрона, и постоянное напряжение, пропорциональное контролируемому переменному, выделяющееся на резисторе) полностью отфильтрованы и не содержат необходимой для режима широтно-импульсной модуляции переменной составляющей, Применение для формирования этой составляющей дополнительных элементов усложняет устройство и снижает его надежность, что неприемлемо для систем автоматического регулирования.

Цель изобретения — повышение быстродействия датчика и обеспечение наиболее экономичного режима 40 нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик симметрии напряжений многофазного источника, содержащем измерительные трансформаторы

45 по числу фаз источника, вторичные обмотки которых подключены к выпрямителям, конденсаторы и резисторы, введены потенциометры, к движкам которых, являющимся выводами датчика, подключены конденсаторы, соединенные в звезду и подключенные общей точкой к средним точкам вторичных обмоток измерительных трансформаторов, а крайние выводы потенциометров через ограничительные резисторы под- 55 клю1ены к разнополярным выводам соседних выпрямителей.

Таким образом, выходные сигналы датчика, снимаемые с движков потенциометров и несущие информацию о несим- gp метричности напряжений источника, формируются путем попарного сравнения между собой выпрямленных, но не сгла-, женных напряжений всех фаз источника.

Очевидно, что в этом случае указанное сравнение происходит безинерционно. Кроме того, в выходных сигналах датчика наряду с постоянной составляющей сигнала, пропорционального несимметричности напряжений, содержатся также переменные составляющие пилообразной формы, образованные несовпадением мгновенных значений выпрямленных выходных напряжений выпрямителей, нормально сдвинутых на 60 .

Это обстоятельство позволяет обеспечивать режим широтно-импульсной модуляции последующих усилительных каскадов.

Для повышения коэффициента передачи последующих усилительных каскадов, который, как известно, связан обратнопропорциональной зависимостью с амплитудой пилообразного напряжения, величина последней уменьшается путем подключения к движкам потенциометров конденсаторов, соединенных в звезду и общей точкой подключенных к средним точкам вторичных обмоток,измерительных трансформаторов. Постоянная же времени этих фильтров оказывается суще твенно ниже, чем постоянная времени фильтров в известном устройстве,(так как в предложенном устройстве необходимо не полное, а частичное сглаживание пульсирующего напряжения), т.е, датчик обладает более высоким быстродействием.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема датчика симметрии напряжений трехфазного источника переменного тока; на фиг. 2 — графики, характеризующие его работу. датчик симметрии напряжений содержит три измерительных трансформатора 1-3, первичные обмотки которых подключены к фазам источника 4-6, вторичные обмотки измерительных трансформаторов 1-3 подключены к входным клеммам выпрямителей 7-9. К выходным разноименным клеммам соседних выпрямителей 7-9 через резисторы

10-15 подключены потенциометры 16-18, к движкам которых подключены конденсаторы 19-21, соединенные в звезду, и выходы датчиков 22-24, общей точкой конденсаторы подключены к средним точкам вторичных обмоток 25 измерительных трансформаторов, На первичные обмотки трансформаторов 1-3 поступают напряжения фаз источника 4-5, 5-6 и 6-4. Напряжения, снимаемые со вторичных обмоток этих трансформаторов, выпрямляются и подаются через резисторы 10-15, служащих для обеспечения плавного подрегулирования выходных напряжений датчика, на потенциометры 16-18, таким образом, что на каждый из потенциометров поступают разнополярные напряжения фаз источника, снимаемые с двух соседних выпрямителей.

При этом на движках потенциометров

788046 э результате наличия 60 -ного сдвига ь между выпрямленными напряжениями формируются напряжения пилообразной формы, необходимые для осуществления режима широтно-импульсной мсдуляции последующих усилительных каскадов.

Если напряжение всех фаэ источника переменного тока равны между собой, то напряжения пилообразной формы, образованные несовпадением мгновенных значений выпрямленных напряжений этих фаз, не имеют постоянных составляющих и обеспечивают тем самым режим работы усилительных каскадов со скважностью импульсов у. = 0,8. !

При нарушении равенства напряжений источника в напряжениях пилообразной формь: появляются постоянные составляющие, полярность которых определяется видом несимметрии напряжений, в реэуль-р тате чего меняется состветствующим образом и скважьость вымодных импульсоэ. Таким образом, в предложенном устройстве изменение степени несимметрии напряжений многофаэного источника преобразуется в соответствующие

25 измерения скважности импульсов выходного напряжения, На фиг. 2 приведена форма сигнала пилообразного напряжения 28 на одном иэ выходов датчика при симметрии напряжений источника 30 (напряжение одной иэ фаэ 26 равно напряжению другой фазы 27) и постоянная составляющая 29 при этом равна нулю, а также показана форма сигнала при нарушении симметрии напряжений 35 (напряжение фазы 26 больше напряжения фазы 27). 8 результате в выходном сигнале датчика появляется постоянная составляющая 29, в результате чего меняется скважность выходных импульссв. Фсрмирование сигналов на остальным выходах схемы происходит аналогично, Технико-эконог ический эффект определяется упрощением устройства по сравнению с известным, где для обеспечения режима. широтно-импульсной мсдуляции необходим дополнительный источник пилосбразного напряжения.

Формула изобретения

Датчик симметрии напряжений многофаэного источника, содержащий измерительные трансформаторы по числу фаэ источника, вторичные обмотки которых подключены к выпрямителям, конденсаторы и резисторы, о т л ич а к шийся тем, что, с целью повышения 6b,стродействия и обеспечения наиболее экономичного режима нагрузки, в негб введены потенциометрь., к движкам которым, являющимся выводами датчика, подключены конденсаторы, соединенные в звезду и подключенные общей точкой к средним точкам вторичным обмоток измерительных трансфсрматоров, а крайние выводы потенциометров через ограничительные резисторы подключены к раэнсполярным выводам соседних выпрямителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голубев П.B. Проектирование статических пресбразсватвлей. М., Энергия, 1974, с. 246.