Opublikowano: 14.V.1966 50886 KI. 21 e, 28/01 MKP G 01 r UKD Twórca wynalazku: dr inz. Wiktor Spirydonow Wlasciciel patentu: Politechnika Szczecinska, Szczecin (Polska) Sposób wytwarzania regulowanych przebiegów odksztalconych napiecia i pradu do przeprowadzania prób urzadzen energo- elektrycznych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Wyzsze harmoniczne napiecia i pradu wystepu¬ jace w systemie energoelektrycznym wplywaja szkodliwie na urzadzenia zainstalowane w sieci.Celem okreslenia wplywu wyzszych harmonicznych na prace urzadzen zachodzi potrzeba* przeprowa¬ dzenia prób w warunkach laboratoryjnych. Wyma¬ gane jest do tego zródlo regulowanego napiecia od¬ ksztalconego. Regulacja winna obejmowac ampli¬ tude oraz katy przesuniecia harmonicznych, skla¬ dajacych sie na przebieg wypadkowy. Przy prze¬ prowadzeniu prób wysokonapieciowych, nawet przy malej pojemnosci obiektu badanego, wymagana moc generatora jest stosunkowo duza. Przyklado¬ wo podaje sie zestawienie mocy pobieranej przez próbke o pojemnosci C = 1000 pF przy napieciu 50 kV. rzad harmo¬ nicznej moc VAr 1 800 3 2.400 9 7.200 12 9.600 Dodatkowym zagadnieniem w tego rodzaju ukla¬ dach jest problem synchronizacji poszczególnych harmonicznych skladajacych sie na przebieg wy¬ padkowy. Znane generatory przebiegów odksztal¬ conych sa oparte na zasadzie ukladu elektronicz¬ nego lub elektromaszynowego. W przypadku ukla¬ du elektronicznego wymagane jest stosowanie lamp duzej mocy i konieczna jest dokladna synchroni- 10 15 20 25 zacja poszczególnych przebiegów, co jest zagadnie¬ niem stosunkowo trudnym, zwlaszcza, ze czestotli¬ wosc generowanych przebiegów nie przekracza w zasadzie 1000 Hz.W ukladach elektromaszynowych (zastosowanych w Zwiazku Radzieckim — W. G. Awwakumow Elektrotechnika 2/64) wymagane jest stosowanie dla kazdego stopnia (kazdej harmonicznej) zespolu generatora z silnikiem o regulowanych obrotach.Równiez i w tym przypadku wymagana jest do¬ kladna synchronizacja poszczególnych przebiegów.Generatory przebiegów odksztalconych, oparte na zasadzie ukladu elektronicznego lub elektromaszy¬ nowego, sa urzadzeniami skomplikowanymi i kosz¬ townymi.Istota wynalazku polega na tym, ze otrzymywar ne z magnetycznych powielaczy czestotliwosci prze¬ biegi napiecia lub pradu o regulowanej amplitudzie i regulowanym kacie *przesuniecia naklada sie na sinusoidalny przebieg napiecia lub pradu o cze¬ stotliwosci podstawowej w wyniku czego otrzymu¬ je sie przebieg odksztalcony, zawierajacy obok podstawowej sinusoidy wyzsze harmoniczne. Zmia¬ na amplitudy oraz kata przesuniecia przebiegów otrzymywanych z poszczególnych powielaczy cze¬ stotliwosci — spelniajacych w tym przypadku ro* le zródel wyzszych harmonicznych — powoduje zmiane przebiegu wypadkowego.Regulacje amplitudy poszczególnych harmonicz¬ nych uzyskuje sie przez zmiane napiecia zasilania 501 ib3 powielaczy czestotliwosci lub przez zmiane jego przekladni, kat przesuniecia wzgledem sinusoidy podstawowej — za pomoca przesuwnika fazowego.W zaleznosci od przeznaczenia istnieje mozli¬ wosc laczenia szeregowego lub równoleglego ge¬ neratorów wyzszych harmonicznych (magnetycz¬ nych powielaczy czestotliwosci). Uklad szeregowy nalezy stosowac w przypadku malego obciazenia zblizonego do stanu jalowego (kiedy opornosc od¬ biornika Zodb= oo), uklad równolegly — w przy¬ padku malych wartosci opornosci odbiornika.W ukladzie szeregowym (przy Zodb = oo) istnieje mozliwosc bezposredniego pomiaru wielkosci po¬ szczególnych harmonicznych, wchodzacych w sklad wytwarzanego przebiegu odksztalconego.Magnetyczne powielacze czestotliwosci charak¬ teryzuja sie duza indukcyjna opornoscia wewne¬ trzna. W ukladach o obciazeniu majacym charak¬ ter czynny lub indukcyjny wymagaja one stosowa¬ nia dodatkowych kondensatorów szeregowych, wplywajacych na polepszenie charakterystyki ob¬ ciazeniowej. Istnieja szczególne wskazania zastoso¬ wania magnetycznych powielaczy czestotliwosci do budowy generatora przebiegów odksztalconych, za¬ silajacego uklad probierczy wysokiego napiecia, który z zasady posiada charakter pojemnosciowy.Dodatkowa zaleta stosowania magnetycznych po¬ wielacza 'Czestotliwosci jest unikniecie koniecznosci stosowania dodatkowych ukladów synchronizuja¬ cych. Poniewaz czestotliwosci generatorów poszcze¬ gólnych harmonicznych sa wynikiem powielania czestotliwosci podstawowej sieci, zmiana tej czesto¬ tliwosci powoduje zmiane czestotliwosci harmo¬ nicznych. Stosunek tych czestotliwosci pozostaje niezmieniony,i równy liczbie calkowitej, która jest równoznaczna z rzedem poszczególnej harmo¬ nicznej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, kt6rego fig. 1 przedstawia trójstopniowy magnetyczny generator przebiegów odksztalconych w ukladzie szeregowym (fig. 1A — uproszczony schemat generatora, fig.IB — schemat zastepczy), fig. 2 dwustopniowy ge¬ nerator przebiegów odksztalconych polaczony w ukladzie równoleglym, nasilajacy uklad probierczy wysokiego napiecia (fig. 2A — uproszczony schemat generatora, fig. 2B w. schemat zastepczy dla 3 har¬ monicznej, fig. 2Cw schemat zastepczy dla 1 har¬ monicznej). Trójstopniowy generator przebiegów odksztalconych, którego schemat* zostal podany na fig. 1, jest zasilany z trójfazowej sieci pradu zmiennego.Napiecie podstawowej harmonicznej o czestotli¬ wosci f jest regulowane za pomoca autotransfor¬ matora' -At ^ l. Drugi* stopien generatora sklada :sie z autotransformatora At ^- II, przesuwnika fa¬ zowego P.F, ^ II oraz" magnetycznego potrajacza czestotliwosci P'— .ST'— II. Regulacje amplitudy 3 harmonicznej uzyskuje sie za pomoca autotransfor¬ matora At— II lub zaczepami potrajacza p ^- 3f —r ii. Regulac*je przesuniecia fazowego uzyskuje sie za pomoca przesuwnika fazowego P.F.— II.Stopien III generatora przebiegów odksztalco¬ nych sklada sie z autotransformatora At — III, przesuwnika fazowego P.F.— III potrajacza cze- 20 25 50 886 4 stotliwosci P — tif — III. Regulacje amplitudy 6 harmonicznej uzyskuje sie za pomoca autotrans¬ formatora At — III lub zaczepami w P — 6f — III.Kat przesuniecia 6 harmonicznej zmienia sie za 5 pomoca przesuwnika P.F.— III. Na fig. IB jest po¬ dany schemat zastepczy generatora przebiegów od¬ ksztalconych polaczonego w ukladzie szeregowym.Sily elektromotoryczne Elf E3fl E6f, wytwarzane w poszczególnych stopniach generatora dodaja sie io do siebie, w wyniku czego wypadkowe napiecie przylozone do obiektu badanego o impedancji Z odbdf, 3f, 6f) 3est odksztalcone.Na schemacie, jest dodatkowo uwidoczniona: Zz-i (if, 3f, 6f) impendancja zastepcza pierwsze- 15 go stopnia generatora przy czestotliwosci odpowie¬ dnio lf, 3f, 6f; Z z-II (lf, 3f, 6f), Z z-ni (if, 3f, 6f) — jak wyzej, lecz odpowiednio II i III stopnia ge¬ neratora. Ogólnie nalezy zaznaczyc, ze do regu¬ lacji kata przesuniecia, zamiast przesuwników w poszczególnych stopniach moga byc stosowane kon¬ densatory o zmienianej pojemnosci. Opornosci bierne (indukcyjne lub pojemnosciowe) poszczegól¬ nych stopni generatora oraz odbiornika posiada¬ ja rózniace sie wartosci zalezne od rzedu harmo^ nicznej.Fig. 2A przedstawia schemat dwustopniowego magnetycznego generatora przebiegów odksztal¬ conych o równoleglym ukladzie polaczen zasilaja¬ cy uklad probierczy wysokiego napiecia. W celu 30 unikniecia zwarcia generatora 3 harmonicznej przy malych wartosciach napiecia 1 harmonicznej w stopniu I stosuje sie dodatkowo dlawik Dl — I o regulowanej indukcyjnosci. Przy zmniejszaniu napiecia qtrzymywanego z autotransformatora 35 At — I nalezy odpowiednio zwiekszyc indukcyj- nosc dlawika Dl — Iw celu utrzymania stalej (w przyblizeniu) wartosci oporu galezi równoleg¬ lej do generatora.Generator zasila transformator probierczy wy- 40 sokiego napiecia Tpr obciazony po stronie wtórnej odbiornikiem o pojemnosci C^. Na fig. 2B i 2C jest podany, w sposób uproszczony, schemat zastep¬ czy generatora polaczonego w ukladzie równoleg¬ lym. 45 Przyjeto nastepujace oznaczenia: Eif, E3f, — sily elektromotoryczne o czestotliwosci lf oraz 3f wytwarzane w poszczególnych stopniach genera¬ tora; ZZ_T (lf) zz-ii(if) — impedancje zastepcze pierwszego oraz drugiego stopnia generatora przy czestotliwosci if Zz-i (3f), Zz-n (3f) — jak wyzej lecz przy czestotliwosci 3f; Zt-m (if), Zt-m 3f) impedancja zwiazana z pradem magnesowania transformatora probierczego przy czestotliwosci odpowiednio lf 55 oraz 3f;_£T_r ZT_r^3f) — impedancja szerego¬ wa transformatora probierczego przy czestotliwosci lf oraz 3f; R — opornosc ograniczajaca ukladu wy¬ sokiego napiecia; ZC(lf)f Zc (3f) — impedancja próbki badanej przy czestotliwosci lf oraz 3f. 60 PL