Устройство для синхронизации и включения генератора переменного тока в сеть

(51) М л. 023 3/42 с присоединени аявкиГосударственный комите СССР45) Дата опубликова описания 30.04,80 72) Автор изобретен Э. А. Шесту 1) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ И ВКЛЮЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В СЕТЬУстройство предназначено для подгонки частоты синхронного генератора к частоте сети, контроля величины скольжения генератора и его включения в сеть способом точной синхронизации.В настоящее время получают распространение бесконтактные логические системы управления различными объектами, в том числе синхронными генераторами. В таких системах локальные устройства, имеющие пороговые измерительные органы, в частности устройства подгонки частоты, контроля скольжения и формирования сигнала опережения, входящие в состав автосинхронизатора, целесообразно выполнять на таких же унифицированных логических элементах, при помощи которых строится остальная, логическая часть системы. Это позволяет повысить технологичность изготовления всей системы управления, степень унифицированности ее узлов, а следовательно, снизить ее стоимость, расходы на эксплуатацию и повысить ее надежность.Задача состоит в том, чтобы найти такой алгоритм, который при помощи одного выявительного органа выполнял бы функции всех трех указанных устройств и который можно было бы реализовать исключительно при помощи типовых логических схем (элементов), используя их минимальное количество, При этом под типовыми логическими схемами понимаются функциональные схемы, реализующие известные логические функции совпадения, памяти, задержки и 5 другие, - независимо от конкретного конструктивного исполнения,Известно устройство для синхронизациии включения генератора переменного тока в сеть,1). Это устройство предназначено 10 для подгонки частоты генератора к частоте сети, контроля скольжения генератора и формирования опережающего сигнала и содержит два идентичных блока, соответствующих каналам контролируемых напря жений сети и генератора. Каждый блок состоит пз последовательно соединенных формирователя прямоугольных импульсов, формирователя остроугольных импульсов, одновибратора, другого формирователя остроугольных импульсов и симметричного триггера, к одному из выходов которого подключено через емкость поляризованное реле подгонки частоты, а к другому - две интегрирующие ЯС-цепочки, выход одной, из которых подключен через контакт поляризованного реле на реле опережения, а выход второй - через устройство регулирования величины задержки одновибратора - на второй вход одновибратбра, Второй вы- ЗО ход одновибратора соединен через третий0 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 формирователь остроугольных импульсов с вторым входом триггера другого канала. Таким образом, триггер систематически, в течение всего периода скольжения генератора, переключается под действием двух последовательностей остроугольных импульсов; сетевой и генераторной, одна из которых сдвинута относительно другой на угол, опредсляемый величиной задержки одновибратора. Среднее за период скольжения напряжение на выходе триггера пропорционально величине скольжения. 11 оэтому реле, подключенное к выходу триггера через интегрирующий конденсатор и настроенное на определенное напряжение срабатывания, контролирует заданную величину скольжения генератора, Опережающий сигнал формируется благодаря указанному сдвигу импульсных последовательностей. Возможность использования другого выхода триггера для управления узлом подгонки частоты определяется тем, что устройство снабжено поляризованным реле.Недостаток рассмотренного устройства состоит в том, что его измерительный орган построен не только на основе типовых логических схем, но и на основе электромеханпческпх реле, что затрудняет его использование в бесконтактной системе управления генератором и вынуждает изготовлять его отдельно от системы. Автосинхронизатор, построенный на унифицированных логических элементах по принципу рассмотренного устройства, значительно усложняется. Известно также устройство для синхронизации и включения генератора переменного тока в сеть 2. Оно содержит выяви- тельный блок, в котором к раздельным входам симметричного триггера подключены две потенциально-импульсные схемы совпадения, а к каждому из выходов триггера - элемент выдержки времени, контролирующий заданную величину скольжения генератора, и ограничитель длительности сигнала подгонки частоты генератора. Входы первой из схем совпадения подключены к формирователям прямоугольных импульсов напряжений сети и генератора непосредственно, а входы второй - через инверторы. Каждая из потенциально-импульсных схем совпадения формирует на своем выходе остроугольные импульсы только в течение одной половины периода скольжения, причем последовательность таких импульсов на выходе одной схемы совпадения сдвинута относительно последовательности импульсов на выходе другой схемы, что приводит к фиксации триггера в одном или другом состоянии (в зависимости от знака скольжения) втечение промежутка времени, пропорционального периоду скольжения. 4Это устройство является наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению.Недостаток устройства-прототипа состоитв том, что оно пс может одновременно сконтролем величины скольжения контролировать знак скольжения, а также формировать при разных знаках скольжения одинаковый опережающий сигнал на включениегенератора в сеть. Это приводит к тому,чтов случае использования такого устройствав составе автосинхронизатора требуютсяотдельные устройства опережения и подгонки частоты с самостоятельными измерительными органами.Цель изобретения - получение постоянного опережения при включении в сеть.Эта цель достигнута в устройстве длясинхронизации и включения генератора переменного тока в сеть, содержащем генераторный и сетевой формирователи прямоугольных импульсов и выявительный блок,включающий в себя триггер, к выходу которого подключено реле времени, к каждому из входов подсоединена выходом потенциально-импульсная схема совпадения,при этом резисторный и емкостный входыпервой схемы совпадения подключены к выходам генераторного и сетевого формирователей соответственно,Новым в устройстве является то, что оноснабжено одновибратором, резисторныйвход второй потенциально-импульсной схе.мы совпадения соединен с генераторнымформирователем, а ее емкостный вход через одновибратор - с выходом первой схемы совпадения,С целью расширения функциональныхвозможностей, устройство содержит второйаналогичный выявительный блок и одно.вибратор, причем резисторные входы обеихсхем совпадения второго выявительногоблока подключены к выходу сетевого формирователя прямоугольных импульсов, емкостный вход первой схемы - к выходу генераторного формирователя прямоугольныхимпульсов, а вторые выходы триггеров двухвыявительных блоков соединены через дополнительно введенную схему совпаденияс дополнительно введенным реле времени,выход которого включен на вход вновь введенного элемента задержки нулевого сигнала,Сущность изобретения поясняется блок;схемой автосинхронизатора, представленной на фиг. 1, и временными диаграммаминапряжений на выходах соответствующихблоков фиг. 2, На фиг. 2 цифры без скобок относятся к случаю положительногоскольжения генератора относительно сети.а в скобках - к отрицательному скольжению.Логический автосинхронизатор содержитсетевой 1 и генераторный 2 формирователипрямоугольных импульсов, потенциально 73151465 импульсные схемы 3, 4 совпадения, которые подключены к выходам формирователей 1, 2 своими импульсными (емкостпыми) входами (С) соответственно, а управляющими (резисторными) входами (Р) - в обратном порядке, одновибраторы 5, 6, подсоединенные соответственно к выходам схем 3, 4, вторую пару потенциально-импульсных схем 7, 8 совпадения, подключенных своими импульсными входами к выходам одновибраторов 5, 6 соответственно, а управляющими входами соединенных с управляющими входами схем 3, 4 соответственно, триггеры 9, 10, у которых первые из раздельных входов подключены соответственно к выходам схем 3, 4, а вторые - к выходам схем 7, 8, реле 11, 12 времени, подсоединенные соответственно к тем первым выходам триггеров 9 и 10, которые устанавливаются в единицу сигналами схем 7,8. Элементы 3, 7, 9, 11 образуют первый выявительный блок, а элементы 4, 8, 10, 12 - второй выявительный блок. Кроме того, автосинхронизатор содержит потенциальную схему 13 совпадения, входы которой соединены с выходами триггеров, устанавливающимися в единицу сигналами схем 3 и 4, пороговый элемент 14 времени (реле времени), подключенный к выходу схемы 13, элемент 15 задержки нулевого сигнала, подсоединенный к выходу элемента 14,Принцип действия устройства основан на свойстве потенциально-импульсной схемы совпадения формировать на своем выходе остроугольные импульсы от заднего фронта прямоугольных импульсов, поступающих на импульсный вход схемы, при условии, что на ее управляющем входе имеется в это время разрешающий сигнал. Поясняющие диаграммы фиг, 2 даны применительно к емкостно-резистивно-диодной схеме совпадения, которая формирует дифференцированные импульсы положительной полярности только в те моменты времени, когда импульсы генератора отстают от импульсов сети на угол л2 л. При скольжении контролируемых импульсных последовательностей одна относительно другой это свойство потенциально-импульсной схемы совпадения позволяет получить на ее выходе серию импульсов, длительность которой пропорциональна периоду скольжения, Да. лее рассмотрим работу автосинхронизатора при равномерном скольжении и только при положительном знаке скольжения. Ввиду симметричности схемы автосинхронизатора все рассуждения идентичны для случая от. рицательного скольжения, который на диаграммах фиг. 2 обозначен скобками.Как видно из фиг. 2, длительность пульсации схемы 3 равна 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 где Т, - псриод изменения напряжениясети;Т - период скольжения;К, - коэффициент пропорциональности.Выходные сигналы схемы 3 управляют состоянием одповпбратора 5, который формирует прямоугольные импульсы заданной длительности то. Эти импульсы можно рассматривать как выходные импульсы формирователя 1, задний фронт которых отстает от заднего фронта выходных импульсов формирователя 1 на угол фо=тооэ,. Поэто. му длительность пульсации схемы 7, которая включена аналогично схеме 3, пропорциональна периоду скольжения аналогично длительности 1. Соответственно этому длительность , отсутствия пульсации на выходе схемы 7 равна 1,=К,Т Формула изобретения 1. Устройство для синхронизации и включения генератора переменного тока в сеть, содержащее генераторный и сетевой формирователи прямоугольных импульсов и выявительный блок, включающий в себя триггер, к выходу которого подключено реле времени, к каждому из входов подсосдпнена выходом потенциально-импульсная схема совпадения, при этом рсзисторпый и емкостный входы первой схемы совпадения подключены к выходам генераторного и сетевого формирователей соответственно, отличающееся тем, что, с целью получения постоянного опережения при включении в сеть, устройство снабжено одно. вибратором, резпсторный вход второй потенциально-импульсноц схемы совпадения соединен с генераторным формирователем, ее емкостный вход соединен через одновибратор с выходом первой схемы совпадения.2. Устройство по п. 1, отлпчающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено вторым аналогичным выявптельным блоком и одновпбратором, причем резпсторные входы обеих схем совпадения второго выяви. тельного блока подключены к выходу сетевого формирователя прямоугольных им. пульсов, емкостный вход первой схемы подключен к выходу генераторного формирователя прямоугольных импульсов, а вторые выходы триггеров двух выявительных блоков соединены через дополнительно введенную схему совпадения с дополнительно введенным реле времени, выход которого включен на вход вновь введенного элемента задержки нулевого сигнала,Источники информации,принятые вовнимание при экспертизе 1. Боборов И. И. Импульсный автосинхронизатор. Электричество, Мо 3, 1967,2. Авторское свидетельство по заявке Мз 1971434/07, кл, Н 02 Л 3/42, 1973,731514 7) Редактор рректор А Степанова Заказ 755/4 НПО Поиск Г Составитель К, ФотинТехред В, Серякова Изд Юф 279 Тираж 798арствеииого комитета СССР по делам изобре 13035, Москва, Ж, Раушская иаб д. 4/5 ипография, пр. Сапунова, 2 Подписноеий и открытий