Датчик активного тока

 

Союз Советскии

Социалистическик

Республик ii>789817

Ф ф= (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.02,79(2! ) 2725942/18 2 (5! )М. Кл.

Q 01 Я, 19/06 с присоединением заявки №

Государотвнннь и комитет (23) Приоритет

Опубликовано 23. 12.80. Бюллетень ¹ 47

Лата опубликования описания 25. 12.80 ао делам изобретений и открытий (5З) >Д К 621.З17..7 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. M. Зайцев, А. Я. Котовщиков и Э. Г. Могелевский (71) Заявитель (54) ДАТЧИК АКТИВНОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам измерения активной мощности цепей переменного тока и может быть использовано в качестве датчиков нагрузки систем регулирования частоты и активной мощности генераторных агрегатов, а также в качестве измерительных элементов устройств защиты от перегрузок, контроля величины сопротивления изоляции электро10 энергетических установок и т.п.

Известен датчик активного тока, содержащий питающий трансформатор напряжения подключенный через делитель напряжения на добавочных резисторах к трехфазному

cs напряжению сети, фазочувствительный элемент, плечи которого образованы вторичными полуобмотками питающего трансформатора напряжения и первичными обмотками разделительных трансформаторов, а в диагональ через трансформатор тока одной иэ фаэ включен согласующий резистор, выпрямительные мосты, питающиеся от вторичных обмоток разделительных

2 трансформаторов я нагруженные на балластные резисторы (1).

Недостаток этого датчика — низкий

К!!Д, обусловленный применением резисторов в качестве делителя напряжения и балластной нагрузки, а также существование методической ошибки измерения и на« личие пульсаций в выходном сигнале, возникающих в связи и использованием несовершенного фазочувствительного элемента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик активного тока, содержащий трансформатор

-напряжения, подключенный через последовательно соединенные с ним автотрансформатор и фазосдвигающую КС вЂ” цепь к трехфазному напряжению сети, резистивиый делитель, включенный через трансформатор тока в одну из фаз трехфазной сети, выпрямительные мосты, питающиеся от выход ных зажимов трансформатора тока и нагруженные на транзисторные ключи, цепи управления которых подключены ко вторичным обмоткам трансформатора напряжения (2 J.

78с 8 1

Однако недостатками этого датчика активного тока являются неудовлетворительные массогабаритные показатели, обусловленные использованием избыточного числа тРансформаторов и кал ичием вып рямител ьиы х мостов, а также существование напряжения. пульсаций в выходном сигнале, возникающих в связи с использованием несовершенного фазочувствитепьного элемента и принципа выделения полезного сигнала. 10

Лель изобретения — упрощение устройства и повышение точности воспроизведения.

Поставленная цепь достигается тем, что в датчик активного тока„содержащий 1с трансформатор тока, включенный в одну из фаэ трехфазной сети, резистивный делитель, подключенный к выходу транс,форматора тока, трансформатор напряжения, включенный на пикейное напряжение 20 фаз, соседних с фазой, в которую включен трансформатор тока, и два основных ключа,. цепи управления которых подключены к выходу трансформатора напряжения, а нагрузка подключена одним концом к сред-25 ней точке резистивного делителя, введены дополнительные ключи, соединенные последовательно с основными ключами, и конденсаторы, включенные между выво= дами соединения основных и дополнитель- 30 ных ключей и средним выводом резистивного делителя, причем цепи управления дополнительных ключей подключены к выходу трансформатора напряжения, а нагрузка вторым выводом подключена к выводу соединения дополнительных ключей.

На фиг.1 изображена структурная схема датчика активного тока; на фиг.2 представлены временные диаграммы, поясняющие его принцип действия. 40

Йатчик активного . тока состоит иэ трансформатора 1 тока, включенного в одну из фаз трехфазной сети, резистивного делителя 2, подключенного к выходным .зажимам трансформатора тока, попарно- 4s последовательно соединенных основных

3 и 4 и дополнительных 5 и 6 ключей, подключенных параллельно резистивному делителю, конденсаторов 7 и 8, включенных между выводами соединения основ- so ных и дополнительных ключей и средним выводом резистивного делителя, трансформатора 9 напряжения, включенного на пикейное напряжение фаэ, соседних с фазой занятой трансформатором тока, причем 55 вторичные обмотки трансформатора напряжения подключены к цепям управления основных и дополнительных ключей, а наг4 рузка 10 датчика включена между выводом резистивкого делителя.

Принцип выделения полезного сигнала в предлагаемом датчике активного тока основан ка следующих, свойствах одкофазкых и трехфазных сетей переменного тока.

Если принять за начало отсчета угол, дпя которого значение однофаэкого напряжения равко нулю, то выражения для фазного тока и напряжения имеют вид 1ALL с (1)

" © - I. „ и (au <- ) (2) где Q,Ë; — амплитудные значения напряжены и тока в фазе

Ц - угол. сдвига фаз между током и напряжением; — угловая частота;

Ь вЂ” время.

Выражение для фаэкого тока можно представить в следующем виде (3) со - — - ups y м откуда следует, что мгновенное значение полного тока пропорционально его активной составляющей в моменты времени, соответствующие углам 2 (И (= (к, (4) где К = О,1,2...: т.е.

1(p (ю ) fi =К,,7 сОБ Ч= L (5)

2 где К< — коэффициент пропорциональности.

Если учесть, что в трехфаэных сетях переменного тока сдвиг между любым фазным няпряжением и линейным напряжением двух других фаз составляет угол, равный )2, то отсюда следует, что мгновенное значение полного тока в фазе пропорционально его.-.. активной составляющей в моменты времени, когда мгновенное значение соответствующего линейного напряжения достигает своего нулевого значения (фиг.2> ). датчик активного тока работает следующим образом.

Сигнал с трансформатора 1 тока поступает на резистивный делитель 2, rae цреобразуется в напряжение, пропорциональное полкому току, которое делится пополам относительно средмего вывода резистивного делителя 2, Последовательно соединенные основные 3 и 4 и дополнительные 5 и 6ключи,,управляемые напряжениями вторичных обмоток трансформатора

789817 что улучшает использующих оставляющей

9 напряжения, коммутируются синфазно с последовательно следующими полупериодами линейного напряжения. Таким образом, на конаенсаторах 7 и 8 при включенном состоянии основных ключей 3 к 4 повтс ряется сигнал, имеющийся на соответствующем плече резистквного делителя 2, а в момент переключения основных 3 и 4 и дополнительчых 5 и 6 ключей фиксируется, напряженке пропорциональное активной составляющей полного тока в фазе, так как переключение ключей осуществляется при достижении линейным напряжением своего нулевого значения (фиг.2/4).

B последующий полупериод линейного напряжения дополнительные ключи 5 и 6 подключают нагрузку к конденсаторам 7 и 8, чем обеспечивается вывод информации, зафиксированной в предыдущем полуперисае. датчик построен по двухполупериодной 20 схеме со средним выводом, чем обеспечивается параллельно-последовательный цикл получения и вывода информации. В результате на нагрузку 10 в каждый полупериод линейного напряжения выводится постоянное напряжение, величина которого пропорциональна активной составляющей полного тока фазы (фиг.22,).

Использование предлагаемого датчика позволяет осуществлять быстрое, с запаз-30 дыванием, но 1е превышающим олин полупериод частоты сети, преобразование активной составляющей полного тока фазы в постоянное напряжение, улучшить массогабаритные показатели датчика активного 35 тока за счет уменьшения числа используемых трансформаторов, а также снизить пульсации в выходном сигнале датчиКа, 6 условия работы устройств, информацию об активной полного тока фазы, Формула изобретения

Латчик активного тока, содержащий трансформатор тока, включенный в одну з фаз трехфазной сети, ра резистивный делитель; подключенный к выходу трансформатора тока, трансформатор напряжения, включенный на линейное напряжение фаз, соседних с фазой, в которую включен трансформатор тока, и два основных ключа, цепи управления которых поаключены к выходу трансформатора напряжения, а нагрузка подключена одним выводом к среднему выводу резистивного делителя, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности воспроизведения в него введены дополнительные ключи, соединенные последовательно с основными ключами, и конденсаторы, включенные меЖду выводами соединения основных и дополнительных ключей и средним выводом резкстивного аелителя, причем цепи управления аополнительных ключей поаключены к выходу трансформатора .напряжения,а нагрузка вторым выводом подключена к выводу соединения дополнительных ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2. Авторское свидетельство СССР

Nã 298988, кл. Н 02 J Э/46, 1967.

789817

Составитель В. Костин

Редактор О. Малец Техред Н.Ковалева Корректор Н. Швыакая

Заказ 9028/41 Тираж 1019 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