Устройство для измерения углов рассогласования

ОПИСАНИЕ I82230

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сонигиистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 30. Ill.1964 (№ 892946/24-7) Кл. 21(1з, 2 с присоединением заявки ¹

Приоритет,ЧПК G Olr

УДК 621.317.373:

:621.313.32(088.8) Комитет ио делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Опубликовано 25.Ч.1966. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 9.VII.1966

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ РАССОГЛАСОВАНИЯ

Известны устройства для измерения углов рассогласования между осями результирующего магнитного потока синхронной машины и э.д.с., характеризующей положение ее ротора. Они содержат датчики, фазы э.д.с. которых зависят соответственно от положения ротора и фазы э.д.с. статора испытуемой машины, усилители-ограничители, дифференцирующие цепи и генератор пилообразного напряжения, включающий триггер, управляющий триодом, и RC-цепочку. Однако эти устройства не позволяют измерять углы рассогласования в переходных режимах работы машины и при изменении частоты питания синхронной машины.

Для обеспечения возможности измерения в этих режимах предложено использовать в устройстве тахогенератор, подключенный к выходу RC-цепочки через выпрямительный мост и дающий возможность изменять амплитуду напряжения на конденсаторе RC-цепочки пропорционально углу в течение времени заряда один раз за период изменяющейся частоты.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема генератора пилообразного напряжения.

Блок-схема включает общеизвестные элементы, которые обычно используются для измерения углов при фиксированных частотах.

К этим элементам, в частности, относятся датчики Дт и Д2, на выходе которых получены э.д.с., характеризующие положение ротора синхронной машины, и э.д.с., индуктируемые в обмотке статора, усилители-ограничители

У01 и 70з, преобразующие синусоидальные э.д.с. на входах в э.д.с. трапецеидальной формы с крутыми фронтами, и, наконец, дифференцирующие цепи ДЦ и ДЦз для получения

10 стартовых треугольных импульсов.

В ряде устройств для повышения крутизны переднего фронта этих импульсов кроме усилителей-ограничителей использованы электронные или полупроводниковые реле. Стар15 товые импульсы подаются на вход генератора пилообразного напряжения ГПН, состоящего из триггера., управляющего полупроводниковым триодом Т, RC-цепочки и тахогенератора ТГ. Применение тахогенератора позволя20 ет изменить количественные соотношения зарядного напряжения на «конденсаторе памяти» при изменении скорости синхронной машины и использовать для измерения углов метод амплитудной модуляции выходных импульсов.

25 Рассмотрим работу генератора пилообразного напряжения, начиная с момента подачи стартового импульса от источника э.д.с., характеризующей результирующее магнитное поле синхронной машины. Импульс от этой э.д.с.

30 запускает триггер, который, в свою очередь, 182230

У, U, 2-,. где О =—

2тс

Он2=— т, онt> 2- tz . Т, 0 — 1 юа 1з Т 2 t 6 (4) 50

U, U,,1 — е 2

Uñ, = UòTIã, . (2) закрывает транзистор Т, шунтирующий конденсатор С, и создает условия для заряда конденсатора памяти в RC-цепочке от источника постоянного напряжения тахогснератора постоянного тока ТГ. Заряд конденсатора С через сопротивление R продолжается до тех пор, пока не откроется полупроводниковый триод

Т. Открытие транзистора происходит в момент подачи на триггер стартового импульса от э.д.с., характеризующей положение ротора синхронной машины. После открытия транзистора конденсатор С получает возможность разряжаться через транзистор, в результате напряжение на обкладках конденсатора быстро падает до нуля, Из рассмотрения принципа работы ГПН видно, что амплитуда напряжения на обкладках конденсатора пропорциональна промежутку времени между стартовыми импульсами от э.д.с., характеризующей положение оси ротора, и э.д.с., характеризующей результирующее магнитное поле машины. Из рассмотрения принципа работы устройства видно также, что угол измеряется один раз за период частоты источника питания.

Для снижения влияния нелинейности зависимости между амплитудой и промежутками времени между импульсами, обусловленной изменением напряжения на конденсаторе по экспоненциальному закону, постоянная времени RC-цепочки значительно превосходит время между импульсами на низкой частоте.

При больших постоянных времени RC-цепочки работа ГПН происходит на начальных участках экспоненциальной кривой изменения напряжения, благодаря чему напряжение на обкладках конденсатора в промежутках времени между стартовыми импульсами мало отличается от прямой линии.

Для того чтобы амплитуда напряжений пилообразных импульсов, характеризующих измеряемый угол сдвига между э.д.с., соответствовала действительному значению угла при изменении частоты и, следовательно, промежутка времени между стартовыми импульсами, питание ГПН осуществляется от дополнительной электрической машины, сидящей на одном валу с синхронной машиной, — тахогенератора ТГ, напряжение которого пропорционально скорости вращения испытуемой синхронной машины. При переменном значении измеряемого угла между э.д.с., характеризующими положение ротора и оси результирующего магнитного поля, уравнения напряжения на обкладках конденсатора за время заряда

4 и 4 можно записать в виде: где U zt- — напряжение тахогенератора.

Разложив в ряд показательную функцию и разделив уравнение (1) на (2), получим; и, IРс (ис) 2! (яс) 3

10 Учитывая, что напряжение тахогенератора

ТГ пропорционально частоте, а постоянная времени цепи разряда КС значительно превосходит время заряда 4 и 4, уравнение (3) можно записать в следующем виде:

15 к — угловая скорость ротора.

Из уравнения (4) следует, что амплитуда напряжения на обкладках конденсатора пропорциональна углу рассогласования и не зависит от частоты питания двигателя.

Таким образом, применение тахогенератора для питания генератора пилообразных напряжений позволяет произвести измерение углов при частотном управлении синхронного двигателя по методу, основанному на амплитудной модуляции выходных импуль ов.

Следует заметить, что при изменении скважности и частоты прямоугольных импульсов триггера, управляющего коммутацией транзистора Т, остаточное напряжение на конденса4 торе при его разрядах изменяется, вследствие чего при измерении углов вносится погрешность. Однако, так как при полном открытии транзистора разрядное сопротивление, шунтирующее емкость, невелико, эта погрешность

45 не вносит существенной ошибки при измерениях.

Предмет изобретения

Устройство для измерения углов рассогласования между осями результирующего магнитного потока синхронной машины и э.д.с., характеризующей положение ее ротора, содержащее датчики, фазы э.д.с. которых зависят соответственно от положения ротора и фазы э.д.с. статора испытуемой машины, усилители-ограничители, дифференцирующие цепи и генератор пилообразного напряжения, включающий триггер, управляющий триодом, и

RC-цепочку, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения углов рассогласования в установившихся и переходных режимах работы машины в широком диа55 пазоне частот, к выходу RC-цепочки через вы182230 юг 1

ТГ

9 иг. г

Составитель И. В. Кондратова

Редактор Е. А. Кречетова Техред Г, Е. Петровская Корректоры: Л. Е. Марисич и Т, Н. Костикова

Заказ 1928/6 Тираж 1175 Формат бум. 60 90 /з Объем 0,27 изд. л. Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 прямительный мост подключен тахогенератор, дающий возможность изменять амплитуду напряжения на конденсаторе RC-цепочки йипд трпггег пропорционально углу в течение времени заряда один раз за период изменяющейся частоты, КрггастрируЮ@гид алрой—

11 с(пй, юа ипЛогра.