Датчик несимметрии

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских Республик(51) М, Кл. Н 02. Ю 3/26 единением заявки Гасударственный яамятет СССР па делам язобретвняй н аткритийаио 15,05 8. 05,79 нкования опнс та 0 2) Автор изобретения А, П, Инеши(71) Заявител 4) ДАТЧИК НЕСИМ И Предлагаемый датчик несимметриитрехфазных напряжений предназначен дляиспользования в автоматических регуляторах напряжения автономных статическихили алектромашинных преобразователей,широко применяемых в качестве источников питания алектрооборудования судови самолетов.Известны датчики несимметрии, работающие по принципу сравнения мошностей, токов или сдвига фаэ 1, .Из известных датчиков несимметриинаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являетсядатчик несимметрии трехфазного напряжения 121,Известный датчик несимметрии содержит три автономно действующих измерительных органа линейных напряжений преобразователя, каждый из которых состои иэ понижающего однсфазного трансформатора, к вторичной обмотке которогоподключен однополупериодны й выпрямитель, емкостиый фильтр и нелинейный измерительный мост, собранный на резисторахи кремниевых опорных диодах-стабилитронах, Выходные цепи этих измерительныхорганов нагружены на соответствующиевходные цепи трех подгрузочных устройствреактивного типа, выравнивающих линейные напряжения симметрируемого преобразователя. Общий регулятор напряженийпреобразователя связан своей входнойцепью с выходом диодной разделительнойсхемы ИЛИ подключаемой так же к выходам трех измерительных органов датчика несимметрии,В статическом установившемся режиме работы измерительные органы датчиканесимметрии производят оценку величинлинейных напряжений преобразователя,при атом выходной сигнал одного иэ измерительных органов, соответствующийминимальному линейному напряжению,поступает через разделительную схемуИЛИ на вхсч общего регулятора напряжения, доводящего напряжение в атойконтролируемой фазе до заданного уровня3 66стабилизации, Лве пругие фазы преобразователя с избыточными величипами лнейных напряжений, негружвемые токамиповгрузочных устройств, управляемых выхопными сигналами датчика несимметрии,так же симметрируются относительно заданного уровня линейных напряжений, нос большей величиной статических ошибок,чем напряжение контрольной фазы, стабилизируемой общим регулятором.Недостатками известного ввтчика не-симметрии являются ограниченная точность симметрирования по условиям устойчивости, из-зв инерционности измерительных органов датчика несимметрнии отсутствия каких-либо корректирующихцепей; трудность настройки датчика несимметрии на заданный уровень стабилизации выходных линейных напряженийпреобразователя, а тем более его перестройки в обычно зававвемых пределах +2%,что обьясняется автономностью работытрех независимо вействуюших измерительных органов датчика несимметрии,не имеющих общего устройства регулировки уровня выходных сигналов,Бель изобретения - улучшение статических и динамических характеристик ватчика несимметрии выходных линейныхцапряжений трехфазного преобразователя,обеспечивающего так же расширение функциональных возможностей и упрощениенастройки регулятора симметрии.Поставленная цель достигается темчто датчик несимметрии трехфазного статического или алектромашинного преобразователя с регулятором выходных линейных напряжений и повгрузочными устройствами, совержаший измерительные трансформаторы напряжения фаз преобразователя и промежуточные усилители сигналов ошибок симметрирования, возвействуюшие на повгрузочные устройства; вополнительно снабжен тремя вентильнымимостами, шестью резисторами, тремя потенциометрами и тремя цепочками коррекции выполненными из последовательносоединенных резистора и конвенеатора,выводы одной виегонали каждого вентильАЬфЮ.Ф" ФЪЖФюЪ:м. ":.:ййого моста повсоевинены ко. вторичнымобмоткам соответствующего измерительного трансформатора, к вывопем второйдиагонали кажпого моста подсоединенырезисторы, причем каждые вва резисторе, присоединенные к разнополярным вывовем соседних вентидьных мостов соевиненй между собой посредством потенциометра, вывовы движков потенциометров повсоевииены ко входам усилителей сиг 302 1 4надев ошибок симметрирования, вторичныеобмотки измерительных трансформатороввыполнены с выводом средних точек, укаэвнные вывопы соединены между собойи нолсоедицены . вылову резистора цепочки коррекции и к земле.Кроме того, с целью измерения несимметрии действующих эначенйй линейныхнапряжений, последовательно с резисторами, повключенными к, вентильным мос 1 Отам, включены вновь евевенные диоды, аукаэанные резисторы выполнены нелинейными.На чертеже приведена функциональнаяблок-схема симметрируемого преобразователя с принципиальной схемой превдагвемого датчика несимметрии,Трехфазный статический йли электромашинный преобразователь 1 с выховными фазами А, В, С имеет общий регуляо тор напряжения 2, связанный своим внутренним измерительным органом с линейным напряжением контролируемой фазыА-В. Линейные напряжения всех фаз измеряются овнофазными трансформатора ми 3, 4, 5, Общее соепинение среднихточек вторичных обмоток этих трансформаторов образует общую выхопную клемму (" землю" ) датчика, Опнофаэные вентильные мосты 6, 7, 8 осуществляютпреобразование средних значений линейных нацряжений по каждой фазе в вва раз-,нополяр ых выходных напряжения, снимаемых с выходных клемм вентильныхмостов относительно обшей клеммы ватчика, Попарное подключение к выховным35разнополярным клеммам соседних вентильных мостов 6-ти одинаковых ограничительных сопротивлений 9, 10, 11, 1213 и 14, попарно связываемых потен 40циометрами настройки 15, 16 и 17, образует три дифференциальных резисторныхцепи сравйения средних значений линейных напряжений преобразователя, Послевовательные резисторно-емкостные цепоч 45,ки коррекциивыполненные из резисторов18, 19 и 20 и конденсаторов 21, 22,23, шунтируют выховные цепи датчика,связанные так же с выходными цепями50промежуточных полупроводниковых усилителей 24, 25, 26, работакших в режимепереключения и широтно-импульсной мовуляции в соответствии с возникающимисоотношениями постоянной и переменной.Япилообразной составляющих напряженийсигналов ошибок ветчйка несимметрии,Попгрузоч"ые устройства реактивного типа 27, 28, 29, управляемые выходнымисигналами усилителей 24, 25 и 26, осуцествляют автоматическое выравцивациелинейных напряжений фаз В-С и С-А сзапанцой точностью симметрировация относительно линейного напряжения АВ,стабилизированного общим регулятором 2преобразователя 1.Датчик работает следующим образом.Для выявления ошибок несцмметрии соседние разнополярцые выходные клеммыоднофазных вентильцых мостов попарносоепиняются 6-тью равными ограничительными сопротивлениями, связываемымимежду собой тремя потенциометрами настройки уровня выходных сигналов трех каналов регулирования симметрии линейных напряжений преобразователя. Такоепогарное сравнение средних значений линейных напряжений, одно из которых ужезастабилизировано на заданном уровне общим регулятором напряжения преобразователя, позволяет выявить пофазные ошибкинесимметрии, причем выходные сигцалыдатчика несимметрии, снимаемые относительно его обшей выходной клеммы сдвижков потенциометров настройки, содержат, ьаряду с постояннои составляюпейсигнала ошибки того или иного знака,так же переменные составляющие пилообразной формы, образованные несовпадением мгновенных значений выпрямленныхвыходных напряжений, одцофазцых вентильных мостов, нормально сдвинутых по фаоэе на 60, Эта особенность предлагаемого датчика несимметрии расширяет егофункциональные возможности, позволяетавтоматически осуществлять режим широтно-импульсной модуляции в трех подключенных полупроводниковых промежуточныхусилителях сигналов: ошибок несимметрии.Жесткое подключение общего регуля 4тора напряжения преобразователя с еговнутренним измерительным органом существенно упрощает настройку заданного уровня. симметрированиявыходцых линейных напряжений преобразователя или его подстройку в4необходимых пределах, осуществляемых простым изменением эталонного напряженияв измерительном органе общего регулятора. Наличие потенциометров настройки вканалах измерения предлагаемого датчиканесимметрии позволяет устранить начальную несимметрию преобразователя и осушествить правильный выбор. рабочих точекпофаэных нагрузочных устройств - выставить начальные токи подгрузочных симметрируюших устройств,Отсутствие внутренних нелинейных элементов кремниевых стабилитронов в цепяХ датчика несимметрии) це ограничилает уровень сравниваемых средних эначеццй линейных напряжений в предлагаемой схеме датчика несимметрии. Величины пофазных коэффициентов передачи сиг цалов ошибок предлагаемого датчика могут быть существенно большими, чем у датчика прототипа,"чтопозволяет, наряду с применением промежуточных усилителей, работаюших в режиме переключения, улучшить статйческую точность регулятора симметрии, При этом для обеспечения необходимых запасовустойчивости регулятора несимметрии к выходным клеммам предлагаемого датчика несимметрии .достаточно подключить три последовательных резисторно-емкостных цепбчки коррекции, соединяющих движки потенциометров настройки с общей выходной клеммой датчика. Образующиеся при этом интегрируюшидифференцирую 1 цие цепи последовательной поканальной коррекции придают устройству симметрирования свойства ПИ-регулятора.В статическом установившемся режиме работы общий регулятор напряжения 2 стабилизирует на заданном уровне линейное напряжение контролируемой фазы А-В с высокой степенью точности +01%).Линейные напряжения всех трех фаз, в обшем случае случайно несимметричные вследствии внутренней несимметрии ЭДС преобразователя 1 и несимметрии его внешней нагрузки, поступают на трансформаторы 3, 4, 5 и после выпрямления мостами 6, 7, 8 и взаимного попарного дифференциального сравнения резисторными цепями 9, 10, 15; 11, 12, 16; 13, 14, 17 образуют три выходных напряжения сигналов ошибок симметрирования, попа,ваемых ца входы промежуточных усилителей 24, 25, 26.Выходные сигналы усилителей 24, 2526 управляют попгрузочными устройствами 27, 28, 29, которые, будучи подклк чеццыми соответственно к фазам В-С, А-В и С-А, осуществляют их подгрузку или разгрузку реактивными токами, обеспечивая симметрировацие линейных напряжений фаз Р-С и С-А относительно стабилизированного напряжения фазы А-В с меньшей степенью точности +05%). Общее увеличение статической точности та,кого регулятора симметрии обеспечивается по сравнению с регулятором, оснащенным иэв стным датчиком несимметрии) повыше,ными значениями коэффициентов передачи каналов сравнения датчика несимметрии, благоприятным соотношением постоянных и переменных пилообраэ-.ных составляющих выходных напряженийдатчика, амплитуда которых определяетсясоотношением резисторов 9-14 дифференциальных цепей сравнения и соответствуюших резисторов цепочек, а также приме-нением промежуточных усилителей 24,25, 26 с обеспечением необходимых запасов .устойчивости регулятора симметриикорректируюшими цепями последовательной поканальцой коррекции 18, 21; 19, 1 О22; 20, 23)..Положительный технико-экономический эффект предлагаемого изобретенияопредел яется;а) улучшением статических и динами- Зческих характеристик регулятЬра симметрии, обусловленного применением предлагаемого датчика несимметрии с его повышенными значениями коэффициентовпередачи и внутренними цепями динами- щческой коррекции;б) упроцением наладки и настройкиуровня стабилизации симметрируемыхнапряжений, обусловленным исключениемв предлагаемом датчике несимметрии 25внутреннего эталона и наличием в егосхеме поканальных потенциометров настройки;в) расширением функциональных возможностей регулятора симметрии, обус- ЗОловленным наличием пилообразных переменных составляющих в выходных напряжениях сигналов ошибок предлагаемогодатчика несимметрии, что дает воэможность осуществить желательный режимпереключений и широтно-импульсной модуляции промежуточных полупроводниковых усилителей сигналов ошибок.При необходимости датчик несимметрии может работать и на измерении несимметрии действующих значений линейных напряжений преобразователя. Для это-го к выходным клеммам его вентильныхмостов 6, 7, 8 достаточно подключитьнелинейные диодно-реэисторные цепочки с квадратичными передаточными характеристиками,ф ормула изобретения1, Датчик несимметрии трехфазного Истатического или электромашинного преобразователя с регулятором выходных лицейцых напряжений и подгрузочцыми устройствами, содержашиц измерительныетрансформаторы напряжения фаз преобразователя и промежуточные усилители сигналов ошибок симметрирования, воздействуюшие на подгрузочные устройства, о тл и ч а ю ш и й с я тем что, с цельюулучшения статических и динамическиххарактеристик и упрошения настройкирегулятора, он дополнительно снабжентремя вентильными мостами, шестью резисторами, тремя потенциометрами и тремя цепочками корре.кции, выполненнымииз последовательно соединенных резистора и конденсатора, выводы одной диагонали каждого вентильного моста подсоединены ко вторичным обмоткам соответствуюшего измерительного трансформатора, квыводам второй диагонали каждого мостаподсоединены резисторы, причем каждыедва резистора, присоединенные к разнополярным выводам соседних вентильныхмостов соединены между собой посредством потенциометра, выводы движковпотенциометров подсоединены ко входамусилителей сигналов ошибок симметрирования, вторичные обмотки измерительныхтрансформаторов выполнены с выводомсредних точек, указанные выводы соединены между собой и подсоединены к выводу резистора цепочки коррекции и к земле; "2. Датчик несимметрии по и. 1, о тли чаюшийся тем, что,сцельюизмерения несимметрии действующих значений линейных напряжений, последовательно с резисторами, подключенными квентильным мостам, включены вновь введенные диоды а указанные резисторывыполнены нелинейными,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Гитгарц Д. А. и Мнухин Л, А, Симметрирование трехфазной сети при питании однофазных электротермических установок. М., "Информэлектро, 1969,с. 98-104.2. Голубев П. В. и др, Проектирование статических преобразователей, М.,Энергия", 1974, с. 246,2713/55 Тираж11 НИИПИ Государствпо делам изобре 13035, Москва, Жодписное ного комитетаений и открыти Раушская наб 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель Д. ДементьеваРедактор Д. Зубов Техред Э. Чужик Корректор М, Демч Заказ 856 П