Устройство для измерения коэффициента несимметрии трехфазных энергетических систем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕСИМ№ЕТРИИ ТРЕХФАЗНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, .содержащее преобразователь числа фаз в многофазную систему напряжений/, фильтр, конденсатор и индикатор, прич входные зажимы соединены с тремя входами преобразователя числа фаз в многофазную систему напряжений, а выход фильтра соединен . первой . обкладкой, с конденсатором, отличающееся тем, что , с целью повышения точности измерения, быстродействия и надежности, в не . го введены преобразователь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов и пиковый детектор, причем, выход преобразователя числа фаз в многофазн5 систе: му напряжений соединен через преобразователь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов с фильтром, а вторая обклад- Щ ка конденсатора соединена через (Л пиковый детектор с индикатором. . О1 4 оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1054801

3(5!) С 01 R 29/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2961648/18-21 (22) 11,07.80 (46) 15.11.83. Вюл. Р 42 (72) H.Г.Поляков (71} Днепропетровский горный институт

{53) 621.317.322(088.8) (56} 1.Авторское свидетельство СССР

9 664125 кл. G Ol R 1979, 2.Авторское свидетельство СССР

Ф 473129 кл. G Ol В 29/16, 1975 (прототип) (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА НЕСИЩ4ЕТРИИ ТРЕХФАЗНЫХ

ЭНЕР1 ЕТИ 1ЕСКИХ СИСТЕМ, .содержащее преобразователь числа фаз в многофазную систему напряжений„ фильтр, конденсатор и индикатор, причем входные зажимы соединены с тремя входами преобразователя числа фаэ в многофазную систему напряжений, а выход фильтра соединен . первой обкладкой с конденсатором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с ! целью повышения точности измерения, быстродействия и надежности, в не. го введены преобразователь многофаэной системы напряжений в последовательность импульсов и пиковый детектор, причем выход преобразова теля числа фаз в многофаэную систему напряжений соединен через преобразователь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов с фильтром, а вторая обклад- Е

C ка конденсатора соединена через .пиковый детектор с индикатором.

1054801

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств для контроля несимметрии трехфазных систем напряжений и токов.

Известно устройство для измерения коэффициента несимметрии трехфазных систем напряжений..В устройстве предполагается .выделение и измерение симметрчиных составляющих прямой и обратной последовательностей с последующим определением по их отношению коэффициента несимметрии 1 3., Необходимость выделения симметричных составляющих прямой и. обратной последовательностей и последующего получения их отношения снижает надежность известных устройств в силу их сложности и быстродействие измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения коэффициента несимметрии многофаэной системы напряжений, содержащее преобразователь числа фаз в многофазную систему напряжений, фильтр, конден-. сатор и индикатор, причем входные зажимы соединены с тремя входами преобразователя числ@ фаз в многофазную систему напряжений, а выход фильтра соединен с конденсатором.

В устройстве при колебаниях и откло нениях.входных напряжений по уровню постоянной составляющей выпрямленного напряжения определяется вторая гармоника переменной составляющей этого напряжения. Величина переменной составляющей при колебаниях и отклонениях входных напряжений изменяется пропорционально постоянной составляющей. По величине второй гармоники переменной составляющей определяется коэффициент несимметрии 2 g.

Это устройство не обеспечивает точности измерений, так как постоянная составляющая напряжения на выходе многофазного выпрямителя, по которой осуществляется управление делителем, изменяется не только в функции колебаний и отклонений входных напряжений, но и в функции их несимметрии, кроме того, устройство не облацает высоким быстродействием, так как наличие управляемого делителя усложняет устройство и снижает era надежность.

Цель изобретения — повышение точности быстродействия и надежности измерений.

Поставленная цель достигается тем что ус-сройство для измерения коэф- фициента несммметрии трехфаэных энергетических систем, содержащее преобразователь числа фаз в много-., фазную систему напряжений, фильтр; обобщенного вектора, зависимость уг40

Ь и UÂ a uc

Обобщенный вектор можно представить вектором, вращающимся с, некоторой угловой скоростью. Если система напряжений U<,U@ и Uq симметрична, то угловая скорость вращения вектора будет постоянная и равна угловой частоте трехфазной системы напряжений. При несимметрии системы угловая скорость будет переменной, причем степень и характер ее изменения определяет-. ся величиной иесимметрии системы.

Определение коэффициента несиммет рии основывается на этом свойстве скорости обобщенного вектора.

При несимметрии трехфазной сис«

60 темы напряжений годограф обобщенного вектора .представляет собой эллипс. Примем прямоугольную систему. координат, совместив оси х и у с осями эллипса. для вектора, вращающегося в плоскости хоу,по5

35 конденсатор и индикатор, причем входные зажимы соединены с тремя входами преобразователя числа фаз в многофаэную систему напряжений, а выход фильтра соединен с первой об» кладкой конденсатора, введены преобразователь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов и пиковый детектор, причем выход преобразователя числа фаз в многофазную систему напряжений соединен через преобразоватедь многофазной системы напряжений в последовательность им- пульсов с фильтром, а вторая:обкладка конденсатора соединена через пиковый детектор с индикатором.

На фиг. 1 — 3 приведены годограф ловой скорости обобщенного вектора от коэффициента несимметрии и зависимость угловой скорости при коэффициенту несимметрии +40,1; на фиг. 4 — блок-схема устройства для измерения коэффициента несиметрии.

Устройство содержит последовательно. соединенные прербраэователь 1 числа фаз в многофазную систему напряжений, преобразователь 2 многофазной системы напряжений в последовательность импульсов, фильтр 3, разделительный конденсатор 4, пиковый детектор 5 и индикатор 6.

Воэможность измерений коэффициента несимметрии покажем иа примере трехфазной системы напряжений

Ц=Ч э1пы ; U -V упl,„ И.

tTt. Ь те которая описывается обобщенным вектором, определяемым как 1054801

4g8= — = — tg $, У А

15 при vent=À

30

40

50

60 (5)

65 ложение его конца в каждый момент времени определится уравнениями (фиг. 1)

x=Sc0s utt М=А81п Ю1

Ф ! гдето- угловая частота трехфазной системы напрях{Ьний (токов).

Угол,,образованный вектором и горизонтальной осью (осью х),запишем как (1), Мгновенное значение угловой скарости вектора определяем как производную (2)

d9 сИ

Для нахождения мгновенного значения угловой скорости продифференцируем по времени выражение (1) d «4 d < d8 а М)=В dt (Ф ),2 З = или сав нН

Учитывая (2),после преобразования получим ,А со 8 2мAS

cps а + (A + В )+ (,А - В ) cos 2 cot

Анализ последнего выражения показывает, что мгновенная угловая скорость вращения обобщенного вектора Я f(A,Â, mt) имеет постоянную составляющую равную угловой частоте Ы, т.е, Я +Я- . Откуда переменная составляющая угловойскбрости обобщенного вектора определится как (В-Ф +(В -А ) соз 2 м+

Я =Я-со = (3) (g +Ä2t+(В2 Д2)соз 2ы g

Степень несимметрии трехфаз ной системы напряжений оценивается по величине коэффициента несимметрии

М, K = — где V2 и V — значения симмет2 н 2

1 ричных составляющих соответственно обратной и прямой последовательностей. C другой стороны, анализ годографа обобщенного вектора, соответствукшего этой трехфазной сис.теме,. показываеТ, что A=V..-V2,В= 1

=V +V, Поэтому можно пределйть.

М-V 1-k

2 и

В 9 +9 (+К

1 2 н

Преобразуем выражение (3) с учетом соотношения (4) и получим

Кн+Кн соз 2 си1

Я =2ж

1+К +2К соэ2ЫФ

Исследуем полученную функцию на экстремальные значения, которые имеют место в моменты времени, когда = О.

dt

После соответствующих преобразова- ний выражения (5) получим уравнение вида

2ul(tit (v{1+K„)+8K„aujsin zwt = 0 (ь) Уравнение (б) позволяет определить, что экстремумы функции Q =f(K<,ы ) р - 1 имеют место при значенияхщ1 = 3 где m=1,2,3,4,5...

Запишем выражение для Я при wt=0 р

"вах

Я 2 wt

"тах

Кн

1+К„ и Кн

1-Кн

Проведенный анализ показывает, что функция Я„(Кн, &t) имеет чередующиеся экстремальные значения, причем

Й „ ЪЯ с,„ . Величина экстремальных значений является функцией коэффициента несимметрии, т.е. определяется степенью несимметрии исследуемой сястеьи напряжений, что показано на фиг. 2 °

На фиг. 3 построена зависимость й,,,о,„=й(КН) при ш 314 . AHaaHB графика показывает, что при значениях коэффициента несимметрии Кg30;1 зависимость Я „=Й{КН) весьма близка к линейной. Таким образом, измеряя пиковые значения напряжения U ß например, с помощью пикового детектора и индикатора, мы получим возможность осуществлять контроль степени несимметрии многофазных, в частности трехфазных, систем электрических величин (напряжений, токов).

Устройство работает следующим образом.

В преобразователе 1 трехфазная система, например напряжений, преобразуется в многофазную. Эта многофаэная система напряжений с выхода преобразователя 1 подается на вход преобразователя 2,на выходе которого . получают последовательность имйульсов. Каждый из импульсов формируется в момент перехода через нулевое значение напряжений, образующих многофазную систему . Значение временного интервала между импульсами определится как

2jI

1 и иМ2Н

1054801

Где Т вЂ . временной интервал между импульсами;

n — число фаз многофаэной системы напряжений на входе блока 2; 0„2Н мгновенная скорость обращения обобщенного .вектора.

На выходе конденсатора 4 определит-я как

Ю 7 и п — амплитуда и длитель в%Ъ импульсов соответственно.

В соответствии с приведенными вые Рассуждениями (формулы 5,6 и 7) максимальные значения переменной составляющей напряжений U„ä бу-... дут пропорциональйы гкоэф< ициенту несимметрии исходной системы напря-. жений. Поэтому,.выделив с помощью конденсатора 4 переменную составляющую напряжения 0,,на выходе пикового, детектора 5 получим аналоговое напряжение пропорциональное коэффициенте несимметрии. Подключенный

10 к выходу пикового детектора 5 индикатор б фиксирует величину коэф фициента- несимметрии, ЭконоМический эффект получен эа счет улучшения качества электричес$5 кой энергии и повышения надежности систем электроснабжения.

1054 801

Я

ЙР

f2

02

Составитель О. Панчерников

Редактор О.Колесникова Техред И.Метелева; Корректор О.Тигор

Подписное

Заказ 9100/52 Тираж 710

5HHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4