SU789817A1 - Датчик активного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, в частности к устройствам измерени  активной мощности цепей переменного тока и может быть использовано в качестве датчиков нагрузки систем регулировани  частоты и активной мощности генераторных агрегатов, а также в качестве измерительньк элементов устройств защиты от перегрузок, контрол  величины сопротивлени  изол ции электроэнергетических установок и т.п. Известен датчик активного тока, содер жащий питающий трансформатор напр жени подключенный через делитель напр жени  на добавочных резисторах к трехфазному напр жению сети, фазочувствнтельный элемент, плечи которого образованы вто ричными полуобмотками питающего трансформатора напр жени  и первичными обмо ками разделительных трансформаторов, а в диагональ через трансформатор тока одной из фаз включен согласующий резистор , вьшр мительные мосты, питающиес  от вторичных обмоток разделительных трансформаторов и нагруженные на балластные резисторы l. Недостатс с этого датчика - низкий КПД, обусловленный применением резисторов в качестве делител  напр жени  и балластной нагрузки, а также существова ние методической ошибки измерени  и наличие пульсаций Б выходном сигнале, возникающих в св зи и использованием несовершенного фазочувствительного элемента. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  датчик активного тока, содержащий трансформатор напр жени , подключенный через последовательно соединенные с ним автотрансформатор и фазосдвигающую RC- цепь к грехфазному напр жению, сети, резистивный делитель, включенный через трансформатор тока в одну из фаз трехфазной сети, вьт- р мительные мосты, питающиес  от выхоДгных Зажимов трансформатора тока и нагруженные на транзисторные ключи, цепи управлени  которых подключены ко вторичным обмоткам трансформатора напр жени  2 J.

378

Однако недостатками этого датчика активного тока  вл ютс  неудовлетворитель-. ные массогабарнтные показатели, обусловленные использованием, избыточного числа трансформаторов иналичиемвьгар мительных мостов, а также существование напр женнвг пульсаций в выходном сигнале, возникающих в св зи с использованием несовершенного фазочувствительного элемента и принципа выделени  полезного скгналао

Цель изобретени  - упрощенне устройства и повышение точности воспроизведе

НИЯо

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в датчик активного тока, содержащий трансформатор тока, вкл1бченный в одну из фаз трехфазной сети, резистивньгй делитель, подключенньй к выходу транстформагора тока, трансформатор напр жени , включенный на линейное напр жение фаз, соседних с фазой, в которую включен трансформатор тока, и два основных ключа цепи управлени  которых подключены к вьссоду трансформатора напр жени , а нагрузка подключена одним концом к средней точке резистивного делител , введены дополнительные ключи, соединенные последовательно с основными ключами, и конденсаторы, включенные между выводами соединени  основных и дополнительных ключей и средним вьшодом резистив-ного делител , причем цепи управлени  дополнительных ключей подключены к выходу трансформатора напр жени , а нагрузка вторым выводом подключена к выводу соединени  дополннтельньк ключей.

На фиг. 1 изображена структурна  схема датчика активного тока; на фиг. 2 представлены временные диаграммы, по сн ющие его принцип действи ,

Датчик активного .тока состоит из трансформатора 1 тока, включенного в одну из фаз трехфазной сети, резистивного делител  2, подключенного к выходным .зажимам трансформатора тока, попарно- последовательно соединенных основных 3 и 4 и дополнительных 5 и 6 ключей, подключенных параллельно резистивному делителю, конденсаторов 7 и 8, включе1шых между выводами coeдшieни  основ ных и дополнительных ключей и средним вьшодом резидтивного делител , трансформатора 9 напр жени , включенного на линейное напр жение фаз, соседних с фазой зан той трансформатором тока, причем вторичные обмотки трансформатора напр жени  подключены к цеп м управлени  осиоиных и дополнительных ключей, а наг4

рузка 10 датчика включена между дом резистивного делител .

Принцип выделени  полезного сигнала в предлагаемом датчике активного тока основан ка следующих , свойствах однофазных и грехфазньк сетей переменного тока

Если прин ть за начало отсчета угол, дл  которого значение огшофазного напр  жени  равно нулю, то выражени  дл  фазного тока и напр жени  имеют вид

(1) (wt-Ч), ( 2)

где амплитугшые значени  напр жени  и тока в фазе

угол -сдвига фаз между током и напр жением

(jy - углова  частота;

Ь - врем .

Выражение дл  фазного тока можно представить в следующем виде

, d-.)

(3)

откуда следует, что мгновенное значение полного тока пропорционально его активной составл ющей в моменты времени, соответствующие углам

/С i-- - I ),(4

где К 0,1,2...: т.е.

(.гк..) (5

где К - коэффициент пропорциональности .

Если учесть, что в трехфазных сет х переменного тока сдвиг между любым фазным н пр жением и линейным напр жением двух других фаз составл ет угол, равный 1l|2L, то отсюда следует, что мгновенное значение полного тока в фазе пропорционально его/-- активной составл ющей в моменты времени, когда мгновенное значение соответствующего линейного напр жени  достигает своего нулевого значени  (фиг,2С1).

Датчик активного тока работает следующим образом.

Сигнал с трансформатора 1 тока поступает на резистивный делитель 2, где преобразуетс  в напр жение, пропорциональное полному току, которое делитс  пополам относительно среднего вывода резне- тивного делител  2. Последовательно сое- диненны:е основные 3 и 4 и дополнительные 5 и 6 ключи, управл емые напр жени ми вторичных обмоток трансффматора

57898

Э напр жени , коммутируютс  ск}1фазно с последовательно следующими полупериола- ми л.ннейного напр жени . Таким образом, на конденсаторах 7 и 8 при включенном состо нии осноЬных ключей 3 и 4 повто- j р етс  сигнал, имеющийс  на соответсг-вующем плече реэнстивного делител  2, а в момент переключени  основных 3 и 4 и дополнительных 5 и 6 ключей фиксируетс , напр жение пропсрциональное актив- 50 ной составл ющей полного тока в фазе, так как переключение ключей осуществл етс  при достижении линейным напр жением своего нулевого значени  (фиг.2). В последующий полупериод линейного нап р жени  дополнительные ключи 5 и 6 подключают нагрузку к конденсаторам 7 и 8, чем обеспечиваетс  вывод информации, зафиксированной в предьшущем полуперио де. Датчик построен по двухполупериодной 20 схеме со средним выводом, чем обеспечиваетс  параллельно-последовательный цикл папучени  и вывода информации, В результате на нагрузку 10 в каждый полупериод линейного напр жени  вьшодитс  посто н- 25 кое напр жение, величина которого пропс циснальна активной составл ющей полного тока фазы (фиг. 22.).

Исполь зование предлагаемого датчика позвол ет осуществл ть быстрое, с запаз- 30 дьтанием, но Ie превышающим один полупериод частоты сети, преобразование активной составл ющей полного тока фазы в п осто нное напр жение, улучшить массогабаритные показатели датчика активного 35 Тока за счет уменьшени  числа используемых трансформаторов, а также снизить пульсации в выходном сигнале датчика.

что ул чшает услови  работы устройств, использующих информацию об активной составл ющей полного тока 4)азы.

Claims (2)

1.Константинов В. Н. Системы и устройства автоматизации судовых электтроэнергетических установок. Л., Судостроение , 1972.

2.Авторское свндетельство СССР № 298988, кл. Н 02 J 3/46, 1967.

/7/2

Jfn-co f- y-aAf-7a

/7J/2/7

2Л

Фие.2