УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНОЙ АСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ
VOLTAGE IMBALANCE AMPLITUDE CONTROL UNIT

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНОЙ АСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ
Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями и может быть использовано в тиристорных регуляторах напряжения для «мягкого» пуска асинхронных электродвигателей, а также в устройствах измерительной техники и автоматики.
Известно устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от неполнофазного включения (патент RU 2131162 «Устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от неполнофазного включения», МПК Н02Н 7/09, опубл. 27.05.1999), которое содержит преобразователь однофазного напряжения в трехфазное и блок выбора неповрежденной фазы сети, который осуществляет автоматическое переключение электродвигателя от основной сети при неполнофазном режиме на преобразователь. Устройство содержит также релейно-контакторные схемы, диоды, резисторы.
К недостаткам известного технического решения следует отнести его низкую точность работы и недостаточно высокую надежность, обусловленную наличием контактов электромеханических реле.
Известно устройство (патент RU №2115988 «Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от асимметричного режима сети», МПК Н02Н 7/08, Н02Н 7/09, опубл. 20.07.1998), содержащее блок контроля фазных напряжений, выход которого соединен с тремя промежуточными реле, силовые контакты которых включены в цепь подключения электродвигателя к сети и фазосдвигающего блока к электродвигателю, фильтр напряжения обратной последовательности, контролирующий симметрию напряжения на выходе фазосдвигающего блока. Блок контроля фазных напряжений выполнен в виде трех компараторов напряжения, к неинвертирующим входам которых подключены через диоды и резисторные делители напряжения фазы сети, а к объединенным инвертирующим входам через диоды подключены источник опорного напряжения, задатчик уровня минимального напряжения сети и блок контроля напряжения обратной последовательности. К выходам компараторов напряжения подключены исполнительные органы, включающие в себя три однотранзисторных усилителя, в цепи которых включены три исполнительных реле.
Недостатком устройства также является сложность технической реализации, отрицательно влияющая на показатели его надежности, и низкая точность работы.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок (патент RU 2236738 «Устройство максимальной токовой защиты от перегрузки группы электроустановок», МПК Н02Н 3/087), содержащее датчик тока, преобразователь тока в напряжение, блок формирования модуля входного сигнала, последовательно соединенные между собой, два блока сравнения, исполнительный блок, блок задания уставки срабатывания, элемент ИЛИ, резистор и пассивный четырехполюсник с постоянным запаздыванием. Выходы первого и второго блоков сравнения через элемент ИЛИ подключены ко входу исполнительного блока. Последовательно соединенные между собой датчик тока, преобразователь тока в напряжение и блок формирования модуля входного сигнала установлены в цепь каждой электроустановки. Выходы каждого блока формирования модуля входного сигнала подсоединены к входу дополнительно введенного сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, с резистором и пассивным четырехполюсником с постоянным запаздыванием.
В основу изобретения положена техническая задача повышения точности работы и расширения функциональных возможностей устройства контроля амплитудной асимметрии напряжений.
Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений содержит последовательно включенные первый демодулятор, первый сглаживающий фильтр, а также первый пороговый элемент, причем вход первого демодулятора соединен с первой входной клеммой устройства, вторую и третью входные клеммы устройства, выходную клемму, согласно изобретению в него введены последовательно включенные второй демодулятор и второй сглаживающий фильтр, последовательно включенные третий демодулятор и третий сглаживающий фильтр, а также первый, второй и третий сумматоры, первый, второй и третий пороговые элементы, логический элемент «3И», при этом вход второго и третьего демодулятора подключен ко второй и третьей входной клемме устройства соответственно, выход логического элемента «3И» соединен с выходной клеммой устройства, выход первого сглаживающего фильтра соединен с первым входом первого сумматора и подключен ко второму входу третьего сумматора, выход второго сглаживающего фильтра подключен к первому входу второго сумматора и соединен со вторым входом первого сумматора, выход третьего сглаживающего фильтра подключен к первому входу третьего сумматора и соединен со вторым входом второго сумматора, выход первого, второго и третьего сумматоров подключены к входу первого, второго и третьего пороговых элементов соответственно, а выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу логического элемента «3И».
В результате предлагаемое устройство может работать с входными сигналами как постоянного, так и переменного тока различного уровня, включая «малые» сигналы, а перестройка его параметров при необходимости сводится к изменению коэффициентов передачи демодуляторов.
Существенным отличием предлагаемого устройства является его повышенная точность и расширенные функциональные возможности.
Изобретение поясняется структурной схемой устройства на фигуре.
В состав устройства входят первый 1, второй 2 и третий 3 демодуляторы, первый 4, второй 5 и третий 6 сглаживающие фильтры, первый 7, второй 8 и третий 9 сумматоры, первый 10, второй 11 и третий 12 пороговые элементы, логический элемент «3И» 13, первая 14, вторая 15 и третья 16 входные клеммы и выходная клемма 17.
Демодуляторы (выпрямители) 1-3 входных напряжений А, В, С имеют идентичные характеристики в общем случае с коэффициентом пропорционального усиления, равным 1,0.
Сглаживающие фильтры 4-6 выполнены с передаточной функцией апериодического звена первого порядка с постоянной времени Т.
Сумматоры 7-9 имеют коэффициент передачи 1,0 по каждому из входов.
Пороговые элементы 10, 11, 12 выполнены с порогами включения ±с. Их выходной сигнал при любом знаке входного сигнала может меняться дискретно от 0 до +А.
Принцип работы устройства следующий.
С помощью демодуляторов 1, 2, 3 соответствующее входное напряжение преобразуется в постоянное напряжения положительного знака.
За счет фильтров 4, 5, 6 осуществляется сглаживание выходного напряжения демодуляторов 1, 2, 3. Постоянная времени каждого из фильтров 4, 5, 6 выбирается таким образом, чтобы при допустимом уровне асимметрии входных сигналов на клеммах 14, 15, 16 пульсирующая составляющая выходных сигналов сумматоров 7, 8, 9 находилась бы «внутри» зоны нечувствительности ±с пороговых элементов 10, 11, 12.
Сумматоры 7, 8, 9 формируют на выходе сигналы разности напряжений [А]-|В|,
|В|-|С| и |С|-[А] соответственно, которые при симметрии входных напряжений равны нулю. При этом пороговые элементы 10, 11, 12 находятся в состоянии логического «0», что приводит к нулевому значению сигнала на выходе логического элемента «3И» 13.
При отклонении амплитуды напряжений на каком-либо из входов 14, 15, 16 выше заранее заданного допустимого уровня или исчезновении фазного напряжения сигнал на выходе соответствующего сумматора 7-9 превысит по модулю пороговый уровень ±с одного из пороговых элементов 10, 11, 12, что вызовет появление на выходе логического элемента «3И» 13 (выходная клемма 17) сигнала логической «1».
Рассмотренное устройство будет использовано в тиристорном регуляторе переменного напряжения для плавного пуска асинхронного электродвигателя.
Предложенное устройство по сравнению с известным обладает следующими преимуществами.
Устройство может работать как с переменными, так и постоянными сигналами любого знака, что расширяет функциональные возможности данного технического решения.
Устройство позволяет путем изменения (например, увеличения) коэффициента пропорционального усиления демодуляторов 1-3 работать с сигналами малого уровня, т.е. имеет повышенную точность.
Элементы 1-12 реализуются на однотипной элементной базе (операционных усилителя) общепромышленного назначения, устройство в целом не имеет специфических особенностей при настройке, что повышает показатели его серийноспособности.
Структура устройства такова, что она может быть распространена на любое количество входных сигналов.