ДАТЧИК ЧАСТОТЫ СЕТИ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА

Область техники
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована в качестве датчика частоты сети, например, в автоматизированной системе управления автономного ветро-дизельного комплекса.
Уровень техники
Известно устройство по патенту RU 362175, которое принято в качестве прототипа. Прототип позволяет получать сигналы для автоматизированных систем управления (АСУ) генераторами энергосистем и электростанций.
Недостаток прототипа - низкое быстродействие, так как согласно прототипу минимальное время определения частоты сети составляет период ее напряжения. Такое быстродействие, как правило, достаточно для работы АСУ больших (и инерционных) энергосистем, но не позволяет оперативно поддерживать частоту переменного напряжения, вырабатываемого небольшими автономными энергосистемами, например автономными ветродизельными комплексами, используемыми в удаленных населенных пунктах и для изолированных промышленных потребителей.
Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат полезной модели - повышение быстродействия оценки текущего значения частоты сети (за время меньшее одного периода напряжения сети), необходимой для работы АСУ генераторами небольших автономных энергосистем.
Предметом полезной модели является датчик частоты, содержащий синхронный двигатель, предназначенный для подключения к трехфазной сети, вращающийся индуктор в виде зубчатого ферромагнитного диска, кинематически связанного с валом указанного двигателя, и магниточувствительный элемент, установленный с зазором относительно поверхности вращения индуктора и снабженный сигнальной обмоткой, предназначенной для подключения к источнику намагничивающего тока.
Это позволяет получить указанный технический результат.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 и фиг. 2, иллюстрирующих осуществление полезной модели, показаны синхронный двигатель 1, вращающийся индуктор 2 и магниточувствительный элемент 3.
Индуктор 2 выполнен в виде зубчатого диска из ферромагнитного сплава. Элемент 3 установлен с зазором относительно поверхности вращения индуктора 1 и снабжен сигнальной обмоткой 4, предназначенной для подключения к источнику 5 намагничивающего тока.
Устройство работает следующим образом.
Постоянный ток от источника 5 тока (т.е. источника с большим внутренним сопротивлением) создает в обмотке 4 магнитное поле, замыкающееся через индуктор 2, вал и корпус двигателя 1. Для уменьшения магнитного сопротивления в эту магнитную цепь могут быть введены дополнительные конструктивные элементы из ферромагнитного материала.
При вращении вала двигателя 1 и кинематически связанного с ним зубчатого диска индуктора 2 (например, насаженного на вал двигателя 1) сопротивление магнитной цепи пульсирует и в обмотке 4 синхронно с вращением индуктора 2 наводятся импульсы ЭДС. Частота этих импульсов соответствует частоте трехфазной сети, питающей синхронный двигатель 1. Она может быть определена стандартным электронным частотомером. Кроме того, эти импульсы могут быть поданы в АСУ генераторами автономного энергетического комплекса (например, ветродизельного) для поддержания заданного значения частоты, вырабатываемого автономным комплексом напряжения.
Для измерения частоты требуется измерить длительности некоторого числа периодов контролируемого сигнала, зависящего от заданной точности. Время, необходимое для измерения частоты с заданной точностью, уменьшается при увеличении числа импульсов, индуктируемых в обмотке 4.
с
и
В случае, когда диск индуктора 2 насажен на вал двигателя 1, связь между частотой сети f и частотой импульсов f, снимаемых с обмотки 4, (т.е. числом импульсов, выдаваемых заявляемым устройством в течение одной секунды) определяется выражением:
н
с
f=Zf/р,
где Z - число зубьев на диске индуктора 2, р - число пар полюсов синхронного двигателя 1.
и
с
Кратность увеличения частоты f по сравнению с частотой сети f и соответствующее увеличение быстродействия измерений текущей частоты (без учета задержек в усилительных и преобразовательных элементах измерительного тракта) определяются отношением Z/p. Эксперименты (с учетом возможных задержек в измерительном тракте, равных 14-17 мс) показали, что при Z/р>16 время измерения не превышает одного периода промышленной частоты.