Датчик активной или реактивной составляющих синусоидального тока

 

А.А. Кардашов, Г.С. Корниевич, А.A. Никерясрв, А.Г. Пономаренко и А.Д. Белянский

Львовский ордена Ленина политехнический инин им. Ленинского комсомола и Новолипецкий металлургичес завод

) Авторы изобретения (71) Заявители (54) ДАТЧИК АКТИВНОЙ ИЛИ РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯОЩИХ

СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Изобретение относится к электроиэ1мерительной технике и предназначено для измерения активной или реактивной составляющих синусоидального тока.

Известен датчик активной или реактивной составляющих синусоидального тока, содержащий трансформаторы тока и напряжения, сумматор и два транзисторных ключа, управляющие входы которых соединены с противофаэны-. ми выводами вторичной обмотки трансформатора напряжения, выходы через резистор связаны с вторичной обмоткой трансформатора тока, средний вывод которой соединен с первым входом сумматора, а ее противофаэные выводы через выпрямительные диоды присоединены к выходам соответствующих транзисторных ключей и второму и третьему входам сумматора fl) .

Известный датчик сложен по конструкции и имеет недостаточную надеж,ность.

Наиболее близким техническим ре-, шением к предлагаемому является датчик активной или реактивной составляющих синусоидального тока, содержащий трансформатор тока, выпрямительный мост, вход которого присоединен к вторичной обмотке трансформатора .тока, резистор нагрузки и цепь иэ последовательно соединенных транзисторного ключа и запоминающего конle денсатора, присоединенные параллельно к выходу выпрямительного моста и последовательно соединенные сельсин и блокинг-генератор, выход которого

1S соединен с управляющим входом транзисторного ключа (2).

Недостаток известного датчикасложность его конструкции и настройки на режим измерения активной или о реактивной составляющих синусоидального тока, что снижает надежность датчика.

Цель изобретения - упрощение датчика и повышение его надежности.

92459

Поставленная цель достигается тем, что в датчике активной или реактивной составляющих синусоидального тока, содержащем трансформатор тока, ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫИ МОСТ, ВХОД КОТОРОГО связан с вторичной обмоткой трансформатора тока, цепь из последовательно соединенных транзисторного ключа и запоминающего конденсатора, присоединенную к выходу выпрямитель- lO ного моста, и ждущий блокинг-генератор, выход которого соединен с управляющим входом транзисторного ключа, дополнительно введены цепочка, имеющая последовательно соединенные И резистор и конденсатор, присоединенная к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, и переключатель, неподвижные контакты которого включены параллельно указанной цепочке, щ а вход выпрямительного моста присоединен к подвижному контакту переклю- . чателя и общему выводу соединения резистора и конденсатора цепочки.

На фиг. 1 изображена блок-схема датчика; на фиг, 2 вЂ,линейные диаграммы, иллюстрирующие работу датчика соответственно при измерении активной и реактивной составляющих сину30 соидального тока.

Датчик содержит трансформатор 1 тока с первичной обмоткой 2, включенной в цепь контролируемого синусоидального тока сети переменного тока, и вторичной обмоткой 3, цепочку из последовательно соединенных резистора 4 и конденсатора.5, присоединенную к выводам вторичной обмотки 3 трансформатора 1 тока, переключатель 6, имеющий неподвижные контак- 4В ты 7 и 8, которые включены параллельно этой цепочке, и подвижный контакт

9, выпрямительный мост 10, вход которого присоединен к подвижному контакту 9 переключателя 6 и общему выводу соединения резистора 4 и конденсатора 5, цепь из последовательно соединенных транзисторного ключа ll u запоминающего конденсатора 12, присоединенную к выходу выпрямительного моста 10, и ждущий блокинг-генератор 13, выход которого соединен с управляющим входом транзисторного ключа 11, а вход, связан с сетью переменного тока контролируемого синусоидального тока.

Датчи к работает следующим образом.

2 4

При наличии контролируемого синусоидального тока 3, в первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока в его вторичной обмотке 3 индуктируется ток i, пропорциональный току 3 в первичной обмотке 2 и совпадающий с ним по фазе. Этот вторичный ток протекает по цепочке, образованной последовательно соединенными резистором 4 и конденсатором 5 и являющейся нагрузкой трансформатора 1 тока. При этом на резисторе 4 формируется напряжение U4, пропорциональное контролируемому току и совпадающее с ним по фазе, которое (с учетом наличия сдвига фаз между контролируемым током и напряжением сети переменного тока) равно

0 = — к s in (dt q), 4 пт где 3,„ - амплитудное значение контролируемого синусоидального тока, и - коэффициент трансформации трансформатора 1 тока;

Ч - угол сдвига фаз между напряжением сети U переменного тока и контролируемым током "J .

В то же время на конденсаторе 5 цепочки формируется напряжение Ur„, пропорциональное контролируемому току I, но сдвинутое относительно его по фазе на угол 7i/2, которое (с учетом наличия сдвига фаз между контролируемым током и напряжением сети переменного тока) равно

Ur, = . Хс з1n(t × - †), ПЧ °

"т

Ф. где х — емкосткое сопротивление конденсатора 5 на частоте контролируемого тока.

Вход выпрямительного моста 10 в зависимости от того измеряют ли активную или реактивную составляющие контролируемого синусоидального тока с помощью переключателя 6 присоединяют параллельно конденсатору 5 (замкнуты контакты 8 и 9 переключателя 6) или параллельно резистору 4 (замкнуты контакты 7 и 9 переключателя 6). При этом на выходе выпрямительного моста 10 формируется выпрямленное напряжение 0 (фиг. 2), пропорциональное соответственно напряжению 0 на конденсаторе 5 или

5 924592 6 напряжению 04 на резисторе 4, кото- чивается простой и практически мгнорое прикладывается к цепи, состоя- венный переход датчика из режима изщей из последовательно соединенных мерения одной, например активной, в транзисторного ключа 11 и запоминаю- режим измерения другой - реактивной щего конденсатора 12 (фиг. 1). В мо- 5 составляющих контролируемого синусоменты времени, соответствующие момен- идального тока. При этом эа счет там перехода напряжения Uz сети пе- исключения сельсина конструкция датременного тока (фиг. 2), поступающе- чика существенно упрощается и повыго на вход ждущего блокинг-генерато- шается его надежность по сравнению ра 13 через нулевые значения, бло- 10 с прототипом, а также исключается кинг-генератор 13 запускается и фор- необходимость предварительной настмирует на своем выходе прямоуголь- ройки датчика на требуемый режим иэФ ные импульсы U (фиг. 2) малой дли- мерений, связанной в прототипе с истельности.Эти импульсы имеют частоту, пользованием дополнительной аппаратуравную двукратной частоте контроли- 15 ры, фиксирующей фазу выходного напряруемого тока сети переменного тока, жения сельсина, и значительной затраи с выхода блокинг-генератора 13 той времени. поступает на управляющий вход транзисторного ключа 11, который краткоДатчик имеет также повышенн ю повременно замыкается с частотой им- 20 е повышенную по пульсов: мехоустойчивость при изменении активной составляющей тока, обусловленн ю

Так как кратковременною периодищ, у ловленную шунтированием высокочастотных гармоческое замыкание транзисторного клюнических составляющих, содержа ихся ча 11 совпадает с нулевыми значениящ, одержащихся ми напряжения U сети переменного 25 во вторичном токе трансформато а тор р нсформатора то ка конденсатором 5. тока, то при присоединении входа выпрямительного моста 10 параллельно конденсатору 5 на запоминающем Применение датчика для. измерения конденсаторе 12 включенном последо- активной или реактивной составляющих рным ключом 11, 30 синУсоидально -о тока овы ае надежформируется напряжение постоянного ность систем автоматики, используютока U

Uäg = х4 ° сов, пт т..е.ïðoïîðöèoíàëüíoå активной состав- 35 Формула изобретения ляющей контролируемого синусоидального тока.

Датчик активнои или реактивнои тветственно при присоединении составляющих синусоидального тока ° входа выпрямительного моста 10 пос- содержащии трансформатор тока, выпряредством переключателя 6 параллельно 40 мительный мост, вход которого связан резистору 4 на запоминающем конденса- с вторичной обмоткой трансформатора торе 12 формируется напряжение 0 тока цепль из последовательно соедипостоянного тока, равное ненных транзисторного ключа и запоминающего конденсатора, присоединенную

3-tYl 45 к выходу выпрямительного моста, и

U — — --- - F q ° з пЧ, ждущий блокинг-генератор, выход которого соединен с управляющим входом т.е. пропорциональное реактивной транзисторного ключа, о т л и ч а юсоставляющей контролируемого синусо- шийся тем, что, с целью упрощеидального тока. ния и повышения надежности датчика, Таким образом, благодаря дополни- дополнительно введены цепочка, имею50 тельной цепочке, состоящей из после" щая последовательно соединенные редовательно соединенных резистора 4 зистор и конденсатор, присоединени конденсатора 5, формирующей два . ная к выводам вторичной обмотки синусоидальных напряжения, пропорци- трансформатора тока, и переключатель ональных контролируемому току и сдви- неподвижные контакты которого вклюнутых по фазе относительно друг дру- чены параллельно указанной цепочке, га на угол, равный 7i 2, и наличию до" вход выпрямительного моста присоедиполнитепьного переключателя .обеспе- нен к подвижному контакту переключа924592

ВНИИПИ Заказ 2808/61 Тираж 719 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 теля и общему выводу соединения резистора и конденсатора цепочки, Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

Н 431458, кп, G

2. Авторское

11 414536, кл. 6

$ (прототип).

Е

f/q

8 свидетельство СССР

01 R 19/Об, 27.03.72 свидетельство СССР

01 R 19/22, 1974