SU1161888A1 - Способ измерени потерь мощности от высших гармоник - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ ОТ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, включающий выделение этих гармоник, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что с целью повьшени  точности и экономичности измерени , компенсируют магнитным потоком посто нного тоka посто нную составл ющую магнитного потока несинусоидального тока в сердечнике трансформатора тока, компенсируют первую гармонику несинусоидального тока синусоидальным током в активном сопротивлении вторичной цепи трансформатора , который получают от одного с несинусоидальным током питающего напр жени , по полученным мгновенным значени м высших гармоник тока и соответствующего несинусоидального напр жени  измер ют активную мощность высших гармоник.

Description

1 Изобретение относитс  к технике измерени  электрических величин и предназначено дат  измерени  потерь мощности от высших гармоник в сет  электроснабженил. Известен способ измерени  потер энергии от высших гармоник намагни чивающего тока, включающий измерен общих потерь от этого тока в нелинейном электромагнитном элементе и коэффициента гармоник тока и умножение обпщх потерь на квадрат коэффициента гармоник ll . Однако данньй способ имеет ограниченное применеиие, так как по нему измер ют потери только от выс ших гармоник намагничивающего тока .и только в нелинейных электромагнитных элементах (трансформаторах, дроссел х и т.п.). Кроме того, точ ность способа невысока, вследствие низкой точности измерени  коэффициента гармоник. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ определени  потерь мощности от высших гармоник, включакнций вьщеление каждой из них, измерение ее параметров (действующего значени  и начальной фазы), определение потерь от каждой гармоники и сумми рование этих потерь 2 , Однако известный .способ характе ризуетс  низкой точностью и большой труд о емкостью. Кроме того, он неэконо мичен, так как может быть реализован только с помощью дорогосто щего оборудовани ,, включа  ЭВМ. Способ учитывает ограниченное количество гармсшик. I;;,-соберу , il-R где Р потери мощности от высших гармоник, Вт} и ,1 - действующие значени  напр жени  и тока -и гармоники, .В и А; Cf-j - сдвиг по фазе между эти ми напр жением и токомJ номер гармоники, принимает значени  от двух до п i последн   учитьтаема  гармоника. 8 R - активное сопротивление элемента сети дл  - -и гармоники. Ом. Так как у любого несинусоидального напр жени  или тока р д гармонических составл ющих бесконечен, то погрешность способа из-за учета в нем ограниченного числа гармоник может быть сколь.угодно больщой. Измерение параметров дес тков гармоник имеет большую трудоемкость, так как прибор сначала настраивают на одну частоту, затем - на другую, третью и т.д., фиксиру  на каждой частоте долю этой гармоники в общем сигнале. Велика также может быть погрешность измерений из-за изменени  спектра исследуемых напр жени  и тока при подключении или отключении нагрузок, линий электропередачи и т.п. большую трудоемкость и погрешность имеет также данный способ при реализации его путем записи мгновенных значений тока и напр жени  на осциллограмму, ввода ее в ЭВМ и расчета на ней действующих значений и начальных фаз напр жени  и тока каждой из высших гармоник , и потерь от них (по выражению 1) . Целью изобретени   вл етс  повы-, шение точности и :экономичности измерени  потерь мощности от высших гармоник в сет х электроснабжени . Цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  потерь мощности от высших гармоник, включающему выделение этих гармоник, компенсируют магнитным потоком посто нного tOKa посто нную составл ющую магнитного потока несинусоидального тока в сердечнике трансформатора тока, компенсируют первую гармонику несинусоидального тока синусоидальным током в активном сопротивлении вторичной цепи трансформатора, который получают от одного с несинусоидальным током питающего напр жений, по полученным мгновенным значени м высших гармоник тока и соответствующего несинусоидального напр жени  измер ют активную мощность высших гармоник. На чертежеизображена схема устройств ч дл  измерени  потерь мощ ,ности от высших гармоник.

3

Схема включает последовательно соединенные линейный элемент 1 сети электроснабжени , нелинейный элемент 2 (потребитель), трансформатор 3 тока (ТТ), линейное активное измерительное сопротивление 4 с подключенным к нему вольтметром 5 посто нного тока, амперметры 6 и 7 (один из них - посто нного тока) и токовую обмотку 1ааттметра 8. Цепь компенсации посто нной составл ющей запитана от трансформатора 9 через ключ 10, вьшр митель 11, элементы 12 и 13 фильтра, регулируемое сопротивление 14, амперметр 15 и токовую обмотку ваттметра 16.

Цепь компенсации первой гармоники .питаетс  от трансформатора 17 через фильтр 18, ключ 19, линейные нагрузки 20, 21 и 22, амперметр 23 и токовую обмотку ваттметра 24. Эта цепь имеет с .вторичной цепью ТТ 3 общую ветвь, в которую включены линейное активное измерительное сопротивление 25, амперметр 26 и токова  обмотка ваттметра 27.

Обмотки напр жени  ваттметров 8, 16, 24 и 27 подключены к элементу 1, в котором необходимо измерить потери от высших гармоник.

Измерени  провод т в следующем пор дке. В цепи нелинейного потребител  2, которым может служить трансформатор, вьшр митель и т.п., протекает несинусридальный ток 1 не, создающий в элементе 1 несинусоидальное падение напр жени  Замыкают ключ 10 и регулировкой сопротивлени  1.4 измен ют посто нный ток j, в цепи компенсации так, чтобы он стал по величине равным посто нной составл ющей тока.. При этом показани  амперметров 7 и 15 (посто нного тока) должны быть одинаковыми, а показание вольтметра 5 - равным нулю. Пределы этого вольтметра с приближением его пока (Зани  к нулю переключают в сторону |уменьшени . (Если при увеличении 3ц показание вольтметра 5 возрастает, то измен ют напр жение ).

После этого по двум одинаковым первичным обмоткам ТТ 3 будут протекать Оцр и 3j, J равные по величине , но противоположные по знаку tTg . В сердечнике ТТ 3 магнитньй поток тока ц скомпенсирует посто нную составл ющую магнитного потока

618884

тока Зц.. Во вторичную цепь ТТ 3 трансформирует только переменную составл ющую 3 ngp тока 3 (без искажени  по спектральному составу). 5 Отношение 3 „ер ко вторичному току г равно коэффициенту транс ., формации KT- .

Затем замыкают ключ 19 и изменением нагрузок 20, 21 и 22 регулируют синусоидальный ток р в цепи компенсации так, чтобыон стал по амплитуде равным, а по фазе противоположным первой гармонике тока 2 При несинусоидальном питающем напр жении фильтр 18 пропускает только первую гармонику, создава  в цепи компенсации синусоидальной ток. Если питающее напр жение синусоидально, то фильтр 18

25 отключаетс .

В сопротивлении 25 ток и перва  гармоника тока g скомпенсируют друг друга, после чего по сопротивлению 25, амперметру 26

25 и ваттметру 27 будут протекать только высшие гармоники тока 3 д . С учетом коэффициента трансформации ТТ 3 они соответствуют высшим

гармоникам тока 3

НС

Таким образом, по токовой обмотке ваттметра 27 текут только высшие гармоники тока, на обмотку напр жени  подано напр жение с элемента 1. Ваттметр фиксирует активную мощность только тех гармоник , которые есть и в токе и в напр жении , т.е. активную мощность высших гармоник (потери ее в эле-. менте 1).

Чтобы увеличить количество получаемой одним способом информации (его информативность), амперметром 6 измер ют действующее значе- .ние 1ц ; амперметрами 7 и 15 его Зц J амперметрами 23 и 26 действующее значение первой гармоники и высших гармоник тока Зцс (при , учете коэффициента трансформации %).

Ваттметр 8 фиксирует общие по- 0 тери мощности в элементе 1, а ваттметры 16 и 24 (также при учете т)посто нную составл ющую общих. потерь и потери на частоте первой гармоники. По результатам этих S измерений можно проверить правильность измерений, так как общие потери в линейном элементе равны сумме потерь от посто нной составл ющей. S 116 первой гармоники и высших гармоник тока. . По отношению показаний амперметров 26 и 6 определ ют коэффициент гармоник тока, Полную компенсацию посто нной составл ющей магнитного потока в . сердечнике ТТ 3 фиксируют по равенству показаний амперметров 7 и 15, а также нулевому показанию вольтметра 5 (или амперметра посто нного тока, включаемого последовательно сопротивлению 4. На чертеже этот амперметр не показан). Компенсац)г1ю первой гармоники тока опред л ют по минимальному показанию амперметра 26 (так как J перва  гармоника тока 2 равны нулю, то по амперметру 26 течет минимальный ток - только ). В данном способе вьщел ютс  отдельно посто нна  составл юща , перва  гармоника и сумма высших гармоник тока. Это позвол ет зыбирать пределы измерительных приборов ( амперметров, ваттметров) по значению этих со.ставл ющих, а не всего тока. В этом случае приборы имеют меньшие значени  пределов и большую чувствительность. Дл  более удобной и быстрой компенсации посто нной составл ющей магнитного потока у ТТ 3 создают две одинаковые первичные обмотки, по одной из них течет несинусоидальный , а по второй - посто нный ток. Использование предлагаемого споco6a обеспечивает по сравнению с прототипом повышение точности измерений, выделение высших гармоник тока в чистом, естественном и неискаженном виде позвол ет измерить с- высокой точностью многие параметры их, а также повьшение экономичности за счет снижени  трудоемкости измерений и стоимости необходимой аппаратуры.

Claims (1)

1. ' СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ ОТ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, включающий выделение этих гармоник, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности и экономичности измерения, компенсируют магнитным потоком постоянного тоika постоянную составляющую магнитного потока несинусоидального тока в сердечнике трансформатора тока, компенсируют первую гармонику несинусоидального тока синусоидальным током в активном сопротивлении вторичной цепи трансформатора, который получают от одного с несинусоидальным током питающего ' напряжения, по полученным мгновенным значениям высших гармоник тока и соответствующего несинусоидального напряжения измеряют активную мощность высших гармоник.