SU1185255A1 - Датчик активного (реактивного) тока - Google Patents

Abstract

ДАТЧИК АКТИВНОГО (РЕАКТИВНОГО ) ТОКА, содержащий трансформатор тока, первична  обмотка которого включена в цепь фазы контролируемой сети, фазочувствительный преобразователь , выполненный на основе симистора, первый из анодно-катодных выводов которого через токоограничивающий резистор подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, формирователь импульсов управлени , выход которого соединен с цепью управл ющего электрода симистора, переключатель, включенный между фазами контролируемой сети и входом формировател  импульсов управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы и быстродействи , в фазочувствительный преобразователь введены масштабирующий резистор, измерительный и запоминаюш 1й конденсаторы, причем масштабирующий резистор и измерительный конденсатор включены параллельно между первым анодно-катодньш вьшодом си (С мистора и вторым выводом вторичной (Л обмотки трансформатора тока, а запоминающий конденсатор включен между вторым анодно-катодньм выводом симистора и вторым выводом вторичной обмотки трансформатора тока и своими обкладками соединен с выходными клеммами датчика.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  использовани  в системах автоматизации производства и распределени  электроэнергии.

Цель изобретени  - повышение надежности работы датчика за счет исключени  из его конструкции специального переключател , след щего за характером нагрузки, и повышение быстродействи  путем безынерционного формировани  выходного сигнала.

На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема предложенного датчика активного (реактивного ) тока; на фиг. 2-4 - временные диаграммы сигналов, по сн ющие его работу.

Устройство содержит трансформато 1 (фиг.1) тока, фазочувствительньш преобразователь, состо щий из токоограничивающего резистора 2 и масштабирующего резистора 3, образующи делитель напр жени , а также измерительного конденсатора 4, симистора 5 и запоминающего конденсатора 6, формирователь 7 импульсов управлени , переключатель 8. Позицией 9 на схеме обозначена нагрузка сети.

Первична  обмотка трансформатора 1 тока включена в цепь фазы (например , с) контролируемой сети. Первый из анодно-катодных выводов симистора 5 через токоограничивающий .резистор 12 подключен к первому выво ду вторичной обмотки трансформатора Т тока. Выход формировател  7 импулсов управлени  соединен с цепью управл ющего электрода симистора 5. Переключатель 8 включен между фазами контролируемой сети и входом формировател  7 импульсов управлени . Масштабирующий резистор 3 и измерительньй конденсатор 4 включены параллель ,но между первым анодно-катодным выводом симистора 5 и вторым Ёыводом вторичной обмотки трансформатора 1 тока. Запоминающий конденсатор 6 включен между вторым аноднокатодным выводом симистора 5 и вторым выводом вторичной обмотки трансформатора 1 тока и своими обкладками соединен с выходными клеммами датчика. . ,

Если трансформатор 1 тока включен в цепь фазы С, то в положении А переключател  8 вход формировател  7 импульсов управлени  оказываетс  св занным с фазой С и нейтралью о трехфазной сети, а в положении Р - с фазами А и В трехфазной сети.

Резисторы 2 и 3, конденсаторы 4 и 6 имеют параметры, которые удовлетвор ют следующим услови м.

Посто нна  времени цепи перезар да конденсаторов 4 и 6 через сопротивление открытого симистора Rj, должна быть не менее, чем на пор док меньше длительности управл ющего

1 формировател  7, т.е. импульса t

г ,

Сб

4

О, 1 t

(1)

R,

-и С.

С,+

где С. и С. - емкости

конденсаторов 4 и 6.

В результате симистор 5 после окончани  действи  управл ющего импульса закроетс , поскольку оба его анодно-катодных вывода будут иметь одинаковьй потенциал, а ток, протекающий через симистор 5, к моменту окончани  действи  управл ющего импульса будет равен нулю.

Вьтолнение услови  (1) позвол ет расширить диапазон измерени  активной (реактивной) составл ющей тока по углу Ч разности фаз между током и напр жением сети от О до F без дополнительных переключений в схеме датчика, т.е. в конечном счете обеспечивает повышение надежности работы датчика.

Посто нна  времени цепи зар да конденсатора 4 через резистор 2 должна быть не менее, чем на пор док меньше длительности периода Т сетевого напр жени :

(2)

0,1 Т,.

Выполнение услови  (2) обеспечивает требуемое быстродействие.датчика .

Датчик активного (реактивного) тока работает следующим образом.

При наличии контролируемого переменного тока i в первичной обмотке трансформатора 1 тока, в цепи его вторичной обмотки через конденсатор 4 также протекает ток, пропорциональный контролируемому первичному току. При этом на конденсаторе 4 формируетс  напр жение Uy, пропорциональное контролируемому току i, но сдвинутое по его фазе на3 угол 77/2. Это напр жение с учетом наличи  угла Ч сдвига фаз между током i и напр жением контролируемой фазы сети равно: sin(uit ± f - -), (3) и -п X где X. - сопротивление конденсатор 4 на частоте контролируемого тока; I - амплитудное значение конт ролируемого тока i; К - коэффициент трансформации трансформатора 1 тока. При измерении активной составл ю щей фазного тока i контролируемой трехфазной сети переключатель 8 находитс  в положении А. При этом на вход формировател  7 управл ющих импульсов через переключатель 8 поступает фазное напр жение U,.. сети, из которого в формирователе 7 форми руетс  опорное напр жение и, сдв нутое на угол li относительно напр жени  и фазы с, где находитс  трансформатор 1 тока. В моменты про хождени  опорного напр жени  и,., че рез нулевые значени  при нарастающей кривой этого напр жени  формирователь 7 импульсов управлени  фор мирует на своем выходе разнопол рные импульсы, следующие с интервалом , равным периоду опорного напр жени  Upf, , которые поступают на управл ющий электрод симистора 5 и открывают его. Если измерительное напр жение опережает, опорное напр жение UPP на угол ( i Ч ) (фиг.2а,б), то управл ющий импульс отпирает симистор 5 с опережением на угол по отношению к моменту перехода нарастающей кривой измерительного напр жени  U. через максимальное значение. Поскольку кратковременное включение симистора 5 сов падает с нулевыми значени ми опорно го напр жени  Up, на запоминающем конденсаторе 6, включенном последов тельно с симистором 5, формируетс  напр жение посто нного тока U. и 1 Х sinCiot - + -|- - и ) Ь Х„со8 f , , где Kj - коэффициент пропорциональ ности. 54 Из выражени  (4) следует, что напр жение LJ, пропорционально активной составл ющей контролируемого переменного тока i при активно-индуктивном характере нагрузки 9 (фиг.2а,б,в,г) . Работа датчика происходит аналогично , если измерительное напр жение и, опережает опорное напр жение и, на угол ( I ) (фиг. 2д ,е,ж.з) . При этом управл ющий импульс поступает на симистор 5 и отпирает его с задержкой на угол Ч по отношению к моменту перехода нарастающей кривой измерительного напр жени  U через максимальное значение. Согласно (4) на конденсаторе формируетс  положительное напр жение, пропорциональное активной составл ющей контролируемого тока i при активно-емкостном характере нагрузки 9 (фиг.2з). При измерении реактивной составл ющей контролируемого тока i переключатель 8 переводитс  в положение Р. В этом случае на вход формировател  7 управл ющих импульсов поступает апр жение U, ,  вл ющеес  опорным в данном случае, сдвинутое на угол Т7/2 относительно напр жени  и . Управл ющие импульсы отпирают симистор 5 в момент прохождени  нарастающей кривой опорного напр жени  через нулевое значение (фиг.3в,ж) . Если измерительное напр жение U опережает опорное U на угол V (фиг. За, б), управл ющий импульс отпирает симистор 5 с задержкой на угол S цо отношению к моменту перехода нарастающей кривой измерительного напр жени  U через нулевое значение. При этом на,к нденсаторе 6 формируетс  напр жение U положительной пол рности (фиг.Зг), равное U, J Х,„ sin(a,t - V- -1f-) X .sin t Kg 1 и пропорциональное реактивной составл ющей контролируемого тока i при активно-индуктивной нагрузке. Если же измерительное напр жение и отстает от опорного напр жени  UQ на угол V , то управл ющий импульс отпирает симистор 5 с опережением на угол относительно момента перехода нарастающей кривой управл емого напр жени  через нулевое значение ,;.иг, Зд ,е) . В этом случае на конденсаторе 6 форм} рует )трнцательной пос  напр жение i t л рности (фиг,3з) IjTi „ si ( W - --- - 2 (6) Х, Sin Ч

которое пропорционально р.окчиано:; составл ющей контролируемого токь i при активно-емкостной нагрузке. 5 Таким образом, благодар  введению в схему датчика конденсатора 4 запоминающего конденсатора 6, на его выходе имеем напр жение, пропорциональное активной или реактивto ной составл ющей контролируемого тока i.

Claims (1)

1. ДАТЧИК АКТИВНОГО (РЕАКТИВНОГО) ТОКА, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь фазы контролируемой сети, фазочувствительный преобразователь, выполненный на основе симистора, первый из анодно-катодных выводов которого через токоограничивающий резистор подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, формирователь импульсов управления, выход которого соединен с цепью управляющего электрода симистора, переключатель, включенный между фазами контролируемой сети и входом формирователя импульсов управления, о т л и чага щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы и быстродействия, в фазочувствительный преобразователь введены масштабирующий резистор, измерительный и запоминающий конденсаторы, причем масштабирующий резистор и измерительный конденсатор включены параллельно между первым анодно-катодным выводом симистора и вторым выводом вторичной обмотки трансформатора тока, а запоминающий конденсатор включен между вторым анодно-катодным выводом симистора и вторым выводом вторичной обмотки трансформатора тока и своими обкладками соединен с выходными клеммами датчика.

   S и „„1185255