Способ измерения потерь мощности от высших гармоник

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ ОТ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, включающий выделение этих гармоник, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что с целью повьшения точности и экономичности измерения, компенсируют магнитным потоком постоянного тоka 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4ш G 01 R 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCQOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДА,СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3671689/24-21 (22) 15.12.83 (46) 15.06.85. Бюл. М 22 (72)"М.О.Осипов и В.В.Денисов (11) Оренбургский политехнический институт (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 691971, кл. G 01 R 21/00, 1975.

2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промьппленных предприятий. М., "Энергия", 1974, с. 68-73. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ

МОЩНОСТИ ОТ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, включающий выделение этих гармоник, о тл и ч а ю шийся тем, что с целью повьппения точности и экономичности измерения, компенсируют магнитным потоком постоянного то ка постоянную составляющую магнитного потока несинусоидального тока в сердечнике трансформатора тока, компенсируют первую гармонику несинусондального 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 соответствукяцего несинусоидального напряжения измеряют активную мощность высших гармоник.

1161888,П (1)

° Рв,=,(.у-,-, - ср,, 2 вг - . Rq с (z) потери мощности от высших гармоник, Вт действующие значения напряжения и тока Я -й гармоники, В и А; сдвиг по фазе между этими.напряжением и током, номер гармоники, принимает значения от двух до !l последняя учитываемая гармоника", Изобретение относится к технике измерения электрических величин и предназначено для измерения потерь мощности от высших гармоник в сетях электроснабжения.

Известен способ измерения потерь энергии от высших гармоник намагничивающего тока, включающий измерение общих потерь от этого тока в нелинейном электромагнитном элементе и коэффициента гармоник тока и умножение общих потерь на квадрат коэффициента гармоник P1) .

Однако данный способ имеет ограниченное применение, так как .по нему измеряют потери только от высших гармоник намагничивающего тока .и только в нелинейных электромагнитных элементах (трансформаторах, . дросселях и т.п.). Кроме того, точность способа невысока, вследствие низкой точности измерения коэффициента гармоник.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения потерь мощности от высших гармоник, включающий выделение каждой из них, измерение ее параметров (действующего значения и начальной фазы), определение потерь от каждой гармоники и суммирование этих потерь f2) .

Однако известный, способ характе.ризуется низкой точностью и большой трудоемкостью. Кроме того, он неэконо- мичен, так как может быть реализован только с помощью дорогостоящего оборудования,, включая ЗВИ.

Способ учитывает ограниченное количество гармоник. — активное сопротивление элемента сети для Э -й гармоники, Ом.

Так как у любого несинусоидаль5 ного напряжения или тока ряд гармонических составляющих бесконечен, то погрешность способа из-за учета в нем ограниченного числа гармоник может быть сколь. угодно большой. !

О

Измерение параметров десятков гармоник имеет большую трудоемкость, .так как прибор сначала настраивают на одну частоту, затем — на другую, третью и т.д., фиксируя на каждой частоте долю этой гармоники в общем сигнале. Велика также может быть погрешность измерений из-за изменения спектра исследуемых напряжения и тока при подключении или отключе- нии нагрузок, линий электропередачи и т,п, большую трудоемкость и погрешность имеет также данный способ при реализации его путем записи мгновенных значений тока и напряжения на осциллограмму, ввода ее в

ЭВМ и расчета на ней действующих значений и начальных фаз напряжения н тока каждой из высших гармо30 ник.и потерь от них (по выражению 1) .

Целью изобретения является повы-, шение точности и экономичности измерения потерь мощности от высших гармоник в сетях электроснабжения °

Цель достигается тем, что согласно способу измерения потерь мощности от высших гармоник, включающему выделение этих гармоник, компенсируют магнитным потоком постоянного

Фока 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.

И

На чертеже изображена схема устройствч для измерения потерь мощности от высших гармоник.

1161888 ф тока д . Во вторичную цепь ТТ 3 трансформирует только переменную составляющую 3„е . тока Зн (без искажения по спектральному составу).

Отношение ер Ко вторичному току равно коэффициенту трансформации К,Затем замыкают ключ 19 и изменением нагрузок 20, 21 и 22 регули16 руют синусоидальный ток J в цепи компенсации так, чтобы он стал по амплитуде равным, а по фазе— противоположным первой гармонике тока . При несинусоидальном питающем напряжении фильтр 18 пропускает только первую гармонику, создавая в цепи компенсации синусоидальной ток. Если питающее напряжение синусоидально, то фильтр 18 .З1 отключается.

В сопротивлении 25 ток 3 и первая гармоника тока J скомпенсируют друг друга, после чего по сопротивлению 25, амперметру 26 . д и ваттметру 27 будут протекать только высшие гармоники тока в„.

С учетом коэффициента трансформации ТТ 3 они соответствуют высшим гармоникам тока Знс.

Таким образом, по токовой обмот30 ке ваттметра 27 текут только высшие гармоники тока, на обмотку напряжения подано напряжение с элемента 1. Ваттметр фиксирует активную мощность только тех гармоник, которые есть и в токе и в напряжении, т.е. активную мощность высших гармоник (потери ее в эле-. менте 1).

Чтобы увеличить количество получаемой одним способом информации (его информативность), амперметром.б измеряют действующее значеI ,ние J," амперметрами 7 и 15— его 3 ; амперметрами 23 и 26 действующее значение первой гармоники и высших гармоник тока днс (при, учете коэффициента трансформации К-).

Схема включает последовательно соединенные линейный элемент 1 сети электроснабжения, нелинейный элемент 2 (потребитель), трансформатор 3 тока (ТТ), линейное активное измерительное сопротивление 4 с подключенным к нему вольтметром 5 постоянного тока, амперметры 6 и 7 (один из них — постоянного тока) и токовую обмотку ваттметра 8. Цепь компенсации постоянной составляющей запитана от трансформатора 9 через ключ 10, выпрямитель 11, элементы 12 и 13 фильтра, регулируемое сопротивление 14, амперметр 1.5 и токовую обмотку ваттметра 16.

Цепь компенсации первой гармоники ,питается 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 токовая обмотка ваттметра 27.

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

Измерения проводят в следующем порядке. В цепи нелинейного потребителя 2, которым может служить трансформатор, выпрямитель и т.п,, протекает несинусоидальный ток 1 нс создающий в элементе 1 несинусоидальное падение напряжения Oн

Замыкают ключ 10 и регулировкой сопротивления 1.4 изменяют постоянный ток Jä в цепи компенсации так, чтобы ок стал по величине равным посто янной составляющей 10 тока 3„

При этом показания амперметров 7 и

15 (постоянного тока) должны быть одинаковыми, а показание вольтметра 5 — равным нулю. Пределы этого. вольтметра с приближением его пока:зания к нулю переключают в сторону уменьшения. (Если при увеличении 3в показание вольтметра 5 возрастает, то изменяют напряжение 3> ).

После этого по двум одинаковым первичным обмоткам ТТ 3 будут протекать 3> и 3„ равные по величис ь не, но противоположные по знаку 3о .

В сердечнике,ТТ 3 магнитный поток тока J скомпенсирует постоянную составляющую магнитного потока

Ваттметр 8 фиксирует общие потери мощности в элементе f, а ваттметры 16 и 24 (также при учете kI)постоянную составляющую общих. потерь и потери на частоте первой гармоники. По результатам этих измерений можно проверить правильность измерений, так как общие потери в линейном элементе равны сумме потерь от постоянной составляющей, 1161888

Составитель А.Заборня

ТехредМ.Гергель Корректор Л.Пилипенко

Редактор М.Бандура

Заказ 3966/48 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 первой гармоники и высших гармоник тока.

По отношению показаний ампермет.ров 26 и 6 определяют коэффициент

Гармоник тока,:

Полную компенсацию постоянной составляющей магнитного потока в сердечнике ТТ 3 фиксируют по раненству показаний амперметров 7 и 15, а также нулевому показанию вольтметра.5 (или амперметра постоянного тока,. включаемого последовательно сопротивлению 4. На чертеже этот амперметр не показан) °

Компенсацию первой гармоники тока, определяют rio минимальному показанию амперметра 26 (так как 3, и .первая гармо:ника тока 1 равны нулю, то по амперметру 26 течет минимальный ток — только 3 „„ ).

В данном способе выделяются отдельно постоянная составляющая, первая гармоника и сумма высших гармоник тока. Это позволяет выбирать пределы измерительных приборов (амперметров, ваттметров) по значению этих составляющих, а не всего

5 тока. В этом случае приборы имеют меньшие значения пределов и большую чувствительность.

Для более удобной и быстрой компенсации постоянной составляющей магнитного потока у ТТ 3 создают две одинаковые первичные обмотки, по одной из них течет несинусоидальный, а по второй — постоянный ток.

Использование предлагаемого спо15 соба обеспечивает по сравнению с прототипом повышение точности измерений., так как выделение высших гармоник тока в чистом, естественном и неискаженном виде позволяет измерить с вы20 сокой точностью многие параметры их, а также повышение экономичности за счет снижения трудоемкости измерений и стоимости необходимой аппаратуры.