Устройство для моделирования выбросов и размахов напряжения с монотонным изменением параметров

09) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3(51). Н 03 К 5/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ(72) В.Ф.Ермаков и В.И.Черепов (71) Новочеркасский ордена Трудового Красного знамени политехнический- институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.374(088.8(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 928627, кл. Н 03 К 5/156, 1982.2. Авторское свидетельство СССР 9.959270, кл. Н 03 К 5/156 1982(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ И РАЗМАХОВ НАПРЯЖЕНИЯ С МОНОТОННЫМ, ИЗМЕНЕНИЕМ ПАРАМЕТРОВ содержащее элемент нагрузки, Фор- . мирователь прямоугольных импульсов, вход которого подключей к одной шине сетевого напряжения, датчик об-. ратной связи, кнопку, первый триггер, вход сброса которого через кнопку соединен с общей шиной устройства, а вход установки через датчик обратной связи - с элементом нагрузки, одновибратор, переключательрежима работы, первый элемент. И, первый вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импуль- сов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены усилитель мощности, двухполупериодный выпрямитель, . резистор, масштабный усилитель, преобразователь код-аналог, реверсивный счетчик, дешифратор, второй, тре тий и четвертый элементы И, второй, третий и четвертый триггеры., .первый и второй делителичастоты, первый и второй формирователи,пере- ключатели, элемент ИЛИ, трансформатор стержневого типа, первичная обмотка которого подключена к сети, вторичная - к выводам элемента нагрузки, а обмотка управления, расположенная на среднем стержне трансФорматора, через двухполупериодный выпрямитель подключена к выходу усилителя мощности, параллельно выводам которого подключен резистор, вход усилителя мощности. подключен к масштабному усилителю, первый вход которого соединен с источником напряжения смещения, а второй - с аналоговым выходом преобразователя код-аналог, информационные входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика и к входам дешифратора выходные каналы которогб через переключатели соединены соответственно с входами первого и второ го Формирователей, а их выходы под- Е ключены к установочным входам соот" ветственно второго и четвертого триггеров, выход второго Формирователя связан через переключатель режима работы с установочным входом третьего триггера, входы а йФ сброса второго и четвертого триггеров подключены к кнопке и к первому входу элемента ИЛИ, выхоц которого подключен к входу сброса второго триггера, а второй вход элемента ИЛИ соединен с входом одновибратора, выход которого через второй делитель частоты соединен с выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера, а первыйс первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, прямой вход которого подключен к индикатору, а третий и четвертый входы второго элемента И подключены к ин- версным выходам второго и третьего триггеров, а выход второго элемента И через первый делитель частоты подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответствен1064439 30 35 40 45 50 но с инверсным и прямым выходамичетвертого триггера, а выход третьего элемента И подключен к суммиИзобретение относится к измерительной технике и может найти применение при определении критическихпараметров выбросов и размахов напряжения, приводящих к сбою в работеразличных типов электрооборудования; газоразрядных ламп высокого давления, вторичных источников питания,устройств релейной защиты, автоматики и телемеханики,Известно устройство для формирования перерывов питающего напряжения, содержащее элемент нагрузки,два триггера, генератор управляющих импульсов, два тиристора, блокинг-генератор, эмиттерный повторитель, формирователь прямоуголь"ных импульсов, элемент 2 И"НЕ, двоичный счетчик, шифратор 1 .К недостатку данного устройства.относится длительное время, затрачиваемое на определение критическихпараметров характеристик выбросов ипровалов питающего напряжения из-заручного управления устройством, атакже моделирование лишь прямоугольных по форме изменений напряжения.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определения параметров выбросов напряжения,содержащее элемент нагрузки, Формирователь прямоугольных импульсов,вход которого подключен к одной шинесетевого напряжения, датчик обратнойсвязи, кнопку, триггер управления,вход сброса которого через кнопкусоединен с общей шиной устройства,а вход установки через датчик обратной связи с элементом нагрузки,одновибратор, переключатель режимаработы, первый элемент И, .пЕрвыйвход которого соединен с выходомформирователя прямоугольных импульсов 2Недостатком известного устройства является моделирование толькопрямоугольных по форме выбросов(провалов) напряжения.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства за счет моделирования треугольных и трапециедальных по формеизменений напряжения с монотоннымизменением параметров моделирования.Поставленная цель достигается темчто в устройство для моделирования рующему, а четвертого элемента И - квычитающему входам реверсивногосчетчика. выбросов и размахов напряжения смонотонным изменением параметров,содержащее элемент нагрузки, формирователь прямоугольных импульсов, 5 вход которого подключен к однойшине сетевого напряжения, датчикобратной связи, кнопку, первыйтриггер, вход сброса которого черезкнопку соединен с общей шиной уст ройства, а вход установки черездатчик обратной связи - с элементом, нагрузки, одновибратор, переключатель ражима работы, первый элементИ, первый вход которого соединенс выходом формирователя прямоугольных импульсов, введены усилительмощности, двухполупериодный выпрямитель, резистор, масштабный усилитель, преобразователь код-аналог,реверсивный счетчик, дешифратор,второй, третий и четвертый элементы И, второй, третий и четвертыйтриггеры, первый и второй .делители частоты, первый и второй форми"рователи, переключатели, элементИЛИ, трансформатор стержневого типа,первичная обмотка которого подключена к сети, вторичная - к выводамэлемента нагрузки, а обмотка управления, расположенная на среднем стер-,жне трансформатора, через двухполупериодный выпрямитель подключена квыходу усилителя мощности, параллельно выводам которого подключен резистор, вход усилителя мощностиподключен к масштабному усилителю,первый вход которого соединен с источником напряжения смешения, а второй - с аналоговым выходом преобразователя код-аналог, информационныевходы которого подключены к выходамреверсивного счетчика и к входам дешифратора, выходные каналы которого через переключатели соедиНенысоответственно с входами первогои второго формирователей, а ихвыходы подключены к установочнымвходам соответственно второго ичетвертого триггеров, выход второго формирователя связан через переключатель режима работы с установочным входом третьего триггера,входы сброса второго и четвертого триггеров подключены к кнопке и к первому входу элемента ИЛИ, выход .которого подключен к входу сбросавторого триггера, а второй входэлемента ИЛИ соединен с входом одновибратора, выход которого через вто.рой делитель частоты соединен свходом первого элемента И, второйвход которого соединен с прямым выходом третьего триггера, а первыйс первым входом второго элемента И,второй вход которого подключен кинверсному выходу первого триггера, прямой вход которого подключенк индикатору, а третий и четвертыйвходы второго элемента И подключенык инверсным выходам второго и третьего триггеров, а выход второгоэлемента И через первый делитель 15частоты подключен к первым входамтретьего и четвертого элемента И,вторые входы которых соединены,соответственно, с инверсным и прямымвыходами четвертого триггера, а выход третьего элемента И подключен ксуммирующему, а четвертого элемента И - к вычитающему входам реверсивного счетчика.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства,Устройство содержит элемент 1 нагрузки, трансформатор 2 стержневого типа, двухполупериодныйвыпрямитель 3, резистор 4, усилитель 5 мощности, масштабный усилитель 6, преобразователь 7 код-аналог, реверсивный счетчик 8, дешифра-,тор 9, первый и второй формирователи 10 и 11, одновибратор 12, третий и четвертый элементы И 13 и 14,четвертый, третий, второй и первыйтриггеры 15-18, датчик 19 обратнойсвязи, элемент ИЛИ 20, формирователь 21 прямоугольных импульсов,второй элемент И 22, первый элемент 40И .23, первый и второй делители 24 и25 частоты, переключатель 26 ре-жима работы, переключатели 27, индикатор 28, кнопку 29.45Причем первичная обмотка трансформатора 2 подключена к сети, вторичная - к выводам элемента 1 нагрузки, а обмотка управления, расположенная на среднем стержне трансформатора, через двухполупериодный выпрямитель 3 подключена к выходу усилителя 5 мощности, параллельно выводам которого подключен резис." тор 4, вход усилителя 5 мощности подключен к масштабному усилителю 6, 55 первый вход которого соединен с источником напряжения смещения .Е, а второй - с аналоговым выходом преобразователя 7 код-аналог, информационные входы которого подключе. ны к входам реверсивного счетчика 8 и к входам дешифратора 9, выходные каналы которого через переключатели 27 соединены соответственно с входами первого и второго формирова телей 10 и 11, а их. выходы подключены к установочным входам соответственно второго 17 и четвертого 15 триггера, выход второго формирователя 11 связан через переключатель 26 режима работы с установочным вхо дом третьего триггера 16, вход сброса второго и четвертого триггеров 17 и 15 подключены к кнопке 29 и к первому входу элемента ИЛИ 20, выход которого подключен к входу сброса третьего триггера 16, а второй вход элемента ИЛИ 20 соединенс входом одновибратора 12, выход которого через второй делитель частоты 25 соединен с выходом первого элемента И 23, второй вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера 16, а первый - с первым входом второго элемента И 22, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера, прямой вход которого подключен к индикатору 28, а третий и четвертый входы второго элемента И 22 подключены к инверсным выходам второго и третьего триггеров 17и 16, а выход второго элемента И 22 через первый делитель 24 частоты подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И 13 и 14, вторые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами четвертого триггера 15, а выход третьего элемента И 13 подключен к суммирующему, а четвертого элемента И 14 - к вычитающему входам реверсивного счетчика.Устройство работает следующим образом.В исходном положении триггеры 15 и 18 находятся в нулевом состоянии, а триггер 16 - в единичном, элементы И 23 и 13 закрыты, а элемент 14 открыт. Реверсивный счетчик 8 находится в нулевом состоянии,на нулевом выходе дешифратора 9 присутствует 1,.Работой преобразователя управляет реверсивный счетчик 8, изменение содержимого которого на единицу вызывает приращение напряженияна выходе преобразователя на величину младшего значащего разряда ьЯ,причем знак этого приращения соответствует знаку изменения содержимого счетчика 8. Напряжение с выхода преобразователя 7 через масштабный усилитель 6 поступает на вход усилителя мощности 5. В зависимости от величины приложенного напряжения усилитель меняет свое выходное сопротивление, регулируя тем самым магнитное сопротивление шунта трансформатора 2, что приводит к .изменению нагрузочной характеристикиэтого трансформатора. К элементу 1 нагрузки прикладывается размах изменения питающего напряжения 3 Умаксимальное значение которого про." порционально емкости счетчика 85 8 Ч) -К, и ьЦ,10 В=Кп 0,где Ю - номер выхода дешифратора 9- 350,1,215.Второй делитель 25 частоты пред-,назначен для формирования длительности амплитуды выброса или провала напряжения, а первый делитель 24 40частоты служит для моделированияуровня средней производной изменения напряжения, величина которойзадается следующим соотношением: 45 КЬ КаОЧ К 2 где К - коэффициент деления первого делителя 24 частоты, частота Формирователя 21 прямоугольных импульсов, равная 100 Гц.Рассмотрим процесс моделирования треугольных по Форме изменений напряжения. Для этого переключатель 55 режима работы 26 устанавливается в первое положение и после предварительной установки заданных параметров моделирования нажимается кнопка 29. Все триггеры устройства 60 перебрасываются в единичное состояние, второй элемент И 22 открывается и импульсы с выхода Формирователя 21 прямоугольных импульсов поступают на вход первого делителя 24 где К - эквивалентный коэффициентпередачи последовательной цепи;масштабный усилитель б - усилитель5 мощности - резистор 4 - двухполупериодный выпрямитель 3 - трансформатор 2,- емкость реверсивного счетчика 8 уЩ - изменение напряжения на вы.ходе преобразователя 7 при изменениисодержимого реверсивного счетчика 8на один импульс.20Сопротивление резистора 4,напряжение смещения Е ц масштабногоусилителя б, а также параметры магнитного шунта трансформатора 2 вданной схеме определяют рабочийдиапазон изменения напряжения наисследуемом элементе 1 нагрузки.Амплитудное значение моделируемого размаха изменения напряжения 3 М определяется выбором номераканала дешифратора 9, к выходу ко-торого с помощью переключателя 27,подключается второй Формирователь 11 частоты, Формирователь 21 прямоугольных импульсов представляет собой компаратор, Формирующий из синусоидального напряжения прямоугольные импульсы с частотойследования 100 Гц, Через промежуток времени, определя-емый коэффициентом пересчета первого делителя 24 частоты, на его выходе появляются импульсы, которые через открытый третий элемент И 13 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 8. Заполнение импульсами реверсивного счетчика 8 происходит до тех пор, пока на выбранной отпайке дешифратора 9 не появится 0. При появлении последнего на выходе формйрователя 11 появляется импульс, переводящий четвертый триггер 15 в нулевое состояние А третий элемент И 13 закрывается, а четвертый элемент И 14 открывается,- дальнейшее поступление импульсов осуществляется на вычитающий вход реверсивного счетчика 8Содержимое счетчика 8 уменьшается, что приводит к монотонному уменьшению напряжения на исследуемый элемент 1 нагрузки. Вычитание содержимого реверсивного счетчика 8 происходит до состояния 0000. При достижении этого состояния на нулевом выходе дешифратора 9 появляется фО, первый Формирователь 10 срабатывает и на его выходе появляется импульс, переводящий второй триггер 17 в нулевое состояние. Второй элемент И 22 закрывается и процесс моделирования на этом заканчивается. После очередной установки других параметров моделируемой формы изменения напряжени нажимается кнопка 29 и дальнейшая работа схемы происходит аналогично вышеописанному.При моделировании трапецеидальной Формы изменения напряжения переключатель 26 режима работы устанавливается во второе положение. В этом режиме для формирования вершины трапеции в работе схемы участвуют первый элемент И 23, второй делитель 25 частоты, одновибратор 12, третий триггер 16 и элемент ИЛИ 20. Работа схемы происходит аналогично вышеописанному режиму до момента появления на выходе второго формирователя 11 импульса. При появлении этого импульса третий и четвертый триггеры 16 и 15 одновременно устанавливаются в нулевое состояние, третий элемент И 13 и второй элемент И 22 закрываются, а четвертый элемент И 14 и первый элемент И 23 открываются. Импульсы с выхода формирователя 21 прямоугольных импульсов поступают на вход второго делителя 25 частоты. Через промежуток времени, определяемый работой второго делитеедактор Н Зимокосо аэ 10360/58 Тир ВНИИПИ Государ по делам и 113035, Москва, ж 936твенногобретений-35, Рауш Подписноеомитета СССРоткрытийкая.наб., д. 4/5 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна ля 25 частоты, на его выходе появ ляется импульс. Одновибратор 12 срабатывает и переводит третий триггер 16 в единичное состояние, первый элемент И 23 закрывается, а вто-. рой элемент И 22 открывается,и дальнейшее поступление импульсов происходит уже на вычитающий вход реверсивного счетчика 8.Дальнейшая работа предлагаемой схемы происходит аналогично ранее приведенному режиму моделирования.Сбой в работе исследуемого элемента нагрузки Фиксирует датчик 19 обратной связи, Индикатор 28 сигна лизует о сбоях в работе исследуемойнагрузки. В качестве индикатора 28используется светодиод. Таким образом, выполнение предлагаемого устройства позволяет моделировать выбросы и провалы напряженияразличной амплитуды, длительности и Формы, а также получать колебания напряжения с различными раз махом и крутизной, позволяет болееточно оценивать влияние изменений.напряжения, имеющих. место в реальных электрических сетях, на различные электроприемники.