Устройство для измерения больших токов нагрузки вентильных преобразователей

 

Устройство предназначено для измерения постоянной составляющей полного тока выпрямительных преобразователей (ВП). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Для этого в его состав введены датчик 1 полного тока, последовательно соединенные фильтр 4, выпрямительный блок 5, управляемый функциональный преобразователь 6 и преобразователь 7 напряжения в ток. За счет введения указанных блоков осуществляется возможность, измеряя первую гармонику полного тока и вычисляя соотношение между сопротивлениями по постоянному току и первой гармоники с помощью датчика 10 характера нагрузки, входящего в состав функционального преобразователя 6, и учитывая параметры процесса выпрямления ВП с помощью опорного преобразователя 20, также входящего в состав функционального преобразователя, определить величину постоянной составляющей полного тока ВП. В состав датчика характера нагрузки входят два фильтра 19 и 15 постоянной составляющей и два фильтра 11 и 17 первой гармоники, два блока 12 и 18 выпрямления и три блока 13, 14 и 16 деления. Опорный преобразователь содержит тригонометрический анализатор 26, два блока 22 и 24 умножения, блок 23 определения модуля и два блока 25 и 21 деления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1597744 A 1 (19) 01>

y1) g 0 01 К 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4448863/24-21 (22) 27 ° 06.88 (46) 07. 10.90. Бюл. Р 37 (71) Таджикский политехнический институт (72) Ф.Ф.Уразон и И.А.Хатыпов (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 918865, кл. Г 01 R 19/00, 1982.

Андреев 1).А., Абрамзон Г.В. Преобразователи тока для измерений без разрыва цепи, — Л,: Энергия, 1979, с. 55. (54) УСТРОАСТВО ДЛЯ ИЭИЕРЕНИЯ БОЛЬNK 701((lB НАГРУЗКИ ВГНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Устройство предназначено для измерения постоя нной составляющей полного тока вылрямительных преобразователей (ВЛ) . Целью изобретения является расширение Аункциональных возможностей устройства. 1ля этого в его состав введены датчик 1 полного тока, последовательно соединенные AHJIbTp 4, выпрямительный блок 5, 2 управляемый Аункциональный преобразователь 6 и преобразователь 7 напряжения в ток,За счет введения укаэанных блоков осуществляется BosMoEHoc Tb измеряя первую гармонику полного тока и вычисляя соотнощение месяцу сопротивлениями по постоянному току и первой гармоники с помощью датчика 10 характера нагрузки, входящего в состав Аункционального преобразователя 6, и учитывая параметры процесса выпрямленна

ВЛ с ломощью опорного преобраэов:теля 20, также в содящего в состав

Аункционального преобразователя, определить величину постоянной составлянн ей полного тока ВЛ. В состав датчика характера нагрузки входят два Аильтра 19 и 15 постоянной составляющей и два 11ильтра 11 и 17 первой гармоники, два блока 12 и ";8 вь прямления и три блока 13, 14 и 16 деления. Опорный преобразователь со дерм т тригонометрический анализатор

26, два блока 22 и 24 умножения, блок 23 определения модуля и два блока 25 и 21.деления. 3 з ° и. A-лы, 1 ил.

° Я

8,1.Q

Яп

М

fr (4) ши

UÄ= Иу, К, (6) 30 ц „1Я щ,(cosy) К „

"о р 4

2!!

x — — — - — ——

ln (11„ ln в) (10) za

3, 15977

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к контролю и измерению токов шинопроводов электролизных серий, электролизеров крем5 ниево-преобразовательных подстанций электроиеталлургичееких заводов.

Цель изобретения - расширение

Аункциональных возможностей устройства, 10

На чертеже представлена Аункциональная схема устройства для измерения больших токов нагрузки вентильных преобразователеч.

Устройство состоит из датчика 1.

Полного тока нагрузки и из последовательно соединенных воздушного трансФорь атора 2 переменного тока, усилителя 3, АильтРа 4 первой гармоники, вынряиительного блока 5, управляемого Аункционяльного преобразователя 6, преобразователя 7 напряжение — ток и регистрирующего блока 8.

Выход датчика 1 соединен с вторым входом Аункциональноro преобразователя 6, первый вход которого соединен с пеРвым выходом вентильного преобразователя (ВП) 9, а четвертый вход преобразователя 6 соединен с вторым выходом ВП 9. Преобразователь 6 содержит датчик 10 характера нагрузки, в состав которого входят первый фильтр 11 первой гармоники, первый блок 12 детектирования, первый блок 13 деления, второй блок

14 деления, первый Аильтр 15 постоянной составляющей, третий блок 16 деления, второй Аильтр 17 первой гармоники, второй блок 18 детектирования и второй фильтр 19 постоянной составляющей и основной преобразователь 20, который содержит. блок 21 деления, первый блок 22 умножения, блок 23 определения модуля, второй блок 24 умножения, второй блок

25 деления и тригонометрический анализатор 26.

Устройство работает следующим образом.

Выпрямленное напряжение Ug, получаемое от ВП 9, содержит рабочую составляющую Up, и сумму гармонических составляющих 11,1,, т.е оно может быть представлено для числа пульсности

mI, ) 1 в виде ряда Фурье: 55

U = U, + > и,1„(1)

0,1, = F, К созо/; (2)

Ug< = U sin(tent + у„); (3) ) з 1 соз(и) + cos(-ß)

К (=

1" (vm)

1 (m„tgaO, „2 и Ес1 (7)

Yq= arctg(" — — --), (8) Vm„ tgd где  — амплитудное значение симметричногого íàпряжения пита ния ВП 9, В; угол открывания и угол регулирования сим.етрично управляемого ВЛ 9; — порядок члена разложения ряда Фурье;

f †. частота сети питания ВП 9, Гц, Под действием такого напряжения

U приложенного к нагрузке, через последнюю будет протекать ток который для непрерывного режима работы ВП 9 может быть представлен своим рядом Фурье °

,1 = 1С1 + (9)

Основная гармоника этого ряда в случае линейной нагрузки и независимости действия противоЩС нагрузки от действия гармоник тока iy будет в точности соответствовать основной гармонике ряда (1).

При прохождении тока х$ IIO IUHHOпроводу вблизи него в линейной среде (воздух) возникает (закон полного тока) магнитный поток ф 1, гарионические составляющие которого будут индуцировать (закон электромагнитной индукции) 3gC в витках обмотки, охватывающей иинопровод на немагнитнои каркасе. Фильтрация из этой ЭДС основной гармоники Е,позволяет по последней определить средневыпрямленное значение большого тока нагрузки, получаемого от ВП 9 в режиме непрерывного тока.

Например, в случае круглой *ориы сечения шинопровода для установившегося режима работы и допущении, что угол коммутации в RII 9 весьма мал (у= О) имееи:.

В сВЯзи с тем что датчик 10 формирует только отношение сигналов, то и качестве датчика 1 полного тока нагрузки может быть использована часть шинопронода в виде отрезка ши55 ны.

Использование предлагаемого устройства наиболее эЫ ектинно JIJIJI шинопроводов с большими токами от 3 до

300 кА..15 где i< — нулевая (постоянная) сосо тавляющая или средневыпрямленное значение большого тока, А;

Е 1 — действующее значение ЭДС, отАильтрованное на частоте

4 основной гармоники из всей

ЭДС индуктированной во всех нитках обмотки, В; абсолютная магнитная проницаемость материала каркаса, на котором намотана обмотка, Гн/м, Pр = 4 II 1 0 ГI»/M

Ч вЂ” число последовательно соединенных витков обмотки;

Ь вЂ” линейньг» размер каркаса обмотки вдоль шинопровода, му м = 2 tf < = 2Р(4ч f ) — угловая частота, Гц;

m „ — число пульсности, зависящее ot схемы выпрямления

BII 9;

I1m порядок основной гармони-. ки при = 1 и частоте и с. — угол между направлением оси шинопровода круглого сечения и нормалью к среднеч плоскости продольного сеиения тороида каркаса обмотки

D„,11 — наружный и внутренний диаметры тороида каркаса обмотки охватывающего шинопровода,м; х,я — модули комплексных сопро1 о тинлений нагрузки .на частоте основной гармоники с учетом поверхностного эААекта и на нулевой частоте (постоянный ток).

ЭДС индуциронанная во вторичной обмотке трансАорматора 2, охватывающей HR немагнитном разъемном каркасе шинопронод с определяемым током, воспринимается диААеренциальным усилителем 3, AHJlhTpyeTcH по основной гарМоННКе фильтром 4, выпрямляется в ныпрямительном блоке 5 и подается на второй вход преобразователя 20, т.е. на один иэ входов второго блока 24 умножения. На другой его вход или первьп» вход преобразователя 20 подается сигнал с датчика 10 характера нагрузки, а сигнал блока 24 умножения подается на второй блок 25 деления. Последний осуществляет деление

97744 6

1величины, полученной от блока 24 ум-! ножения, на величину, зависящую от угла открывания ВЛ 9 и получаемую от блока 23 определения модуля, а результат подается на вход преобразователя

7 напряженче - ток,.который в свою, очередь подает вь»ходную величину на регистрирующий блок 8, где отображается величина постоянной составляющей тока нагрузки ВП 9.

На третий вход преобразователя 20, т.е. на тригонометрический анализатор

26, подается напряжение от системы.. управления ВП 9, пропорциональное углу, и напряжение единичного сигнала.

Выход анализатора 26 в виде двух сигналов, пропорциональных sin a(и совр(, подается на первый блок 21

20 деления, который формирует tga(и подает его на первый блок 22 умножения. Последний получает также величину задания П, пропорциональную

4т„, и результат умножения подается

25 на один вход блока 23 определения модуля, на другой вход которого поступает единичный сигнал. С выхода вь|числителя 23 сигнал, пропорциональньп» К,1р, поДаетсЯ на втоРой вхоД

30 второго блока 25 деления. Датчик (преобразователь) 10 характера нагрузки получает одновременно дна сигнала, пропорциональные U t u

Ло каждому иэ этих каналов осуществляется двумя ларами AHJIbTpoB

11, 15 и 19, 17 нь»деление постоянной составляющей и гармоники, а последние еще и выпрямляются блоками 12 и 18 детектирования. Затем эти сигналы подаются на третий и первый блоки 16

40 и 13 деления, сигнал с выхода которых подается на вход первого блока деления, Делитель Аормирует отношение сигналон гармоники H постоянной составляющей .и выдает его на второй вход блока 24 умножения и преобразователе 20, т,е. на первьп» управляющий вход лреобра.юнателя 20.

1597744.Формула изобретения характера нагрузки содержит два фильтра постоянной боставляющей и два фильтра первой гармоники,. два блока детектирования и три блока деления, причем первый вход датчика характера нагрузки соединен с последовательно соединенными первым . фильтром первой гармоники, первым ненными вторым фильтром первой гармоники, вторым блоком детектирования и вторым фильтром постоянной сос-тавляющей, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, первый вход которого соединен с выходом первого фильтра постоянной составляющей, а выход первого блока деления соединен с вторым входом третьего блока деления, первый вход которого соединен с выходом второго блока деления, входы которого соедиго блока деления .соединен с выходом датчика характеристики нагрузки.

Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что основной преобразователь содержит последовательно соединенные тригонометрический анализатор, первый блок деления, первый блок умножения, блок определения модуля, а также второй блок деления и второй. блок умножения, причем вход тригонометрического анализатора соединен с третьим нходом основного преобразователя, а первый вход основного преобразователя соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого связан с вторым входом основного преобразователя, а выход — с первым входом второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока определения модуля, а выход второго блока деления соединен с вьжо», дом основн6го преобразователя.

Корректор В.Гирняк

Тираж 558

Заказ 3050

Подписное

РЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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

Производственно- издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

1 - 1. Устройство для измерения больших токов нагрузки вентильных преобразователей, содержащее последователь5 но соединенные воздушный трансформатор переменного тока и усилитель, а также регистрирующий блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения. функциональных возможностей, в него дополнительно введены последовательно соединенные фильтр первой гармоники, ныпрямительный блок, управляемый функциональный пре- 15 образователь, преобразователь напряжение — ток и датчик полного тока нагрузки, причем вход фильтра первой гармоники соединен с выходом усилиФ теля, первый вход управляемого функционального преобразователя соединен с выходом вентильного преобразователя, второй вход — с зажимами датчика пол1 ного тока нагрузки, а четвертый вход соединен с выходом блока управления 25 вентильным преобразователем, выход преобразователя напряжение — ток сое— динен с входом регистрирующего блока.

2 ° Устройство по и. 1, о т л и- 30 ч а ю щ е е с я тем, что управляемьп функциональный преобразователь содержит основной преобразователь и датчик. характера нагрузки, выход . которого соединен с первым входом основного преобразователя, второй

35 вход которого соединен с третьим входом управляемого функционального преобразователя, а его третий вход соединен с четвертым входом управляе- 40 мого функционального преобразователя, выход основного преобразователя соединен с выходом управляемого функционального преобразователя, а первый и второй входы датчика характера нагрузки соединены с первым и вторым ,входами управляемого функционального преобразователя.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю m е е с я тем, что датчик

Составитель А.Цыпляко

Редактор Н.Яцола Техред И.Дидык блоком детектирования и первым фильтром постоянной составляющей, а второй вход датчика характера нагрузки соединен с последовательно соединены с выходами первого и второго блоков детектирования, а выход третье