СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ ТРЕХПРОВОДНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2005 года по МПК G01R21/00 

Описание патента на изобретение RU2263322C1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в автоматике и энергетике, например для реализации измерителей коэффициента мощности, применительно к задачам контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ).

Известен [Лаппе Р., Фишер Ф. Измерения в энергетической электронике. - М.: Энергоатомиздат, 1986.] способ определения коэффициента мощности для трехпроводных цепей, в синусоидальных режимах с помощью трехфазного фазометра.

Известен [АС СССР 2038603, Способ определения коэффициента мощности] способ определения коэффициента мощности для однофазных цепей, при котором в произвольный момент измеряют мгновенные значения напряжения и тока и дополнительно их значения со сдвигом фазы относительно первых углов на угол , в сторону опережения, а коэффициент мощности определяют по формуле

Задача изобретения - определение коэффициента мощности трехфазной трехпроводной цепи в несинусоидальных режимах.

Поставленная задача достигается тем, что для определения коэффициента мощности трехфазной трехпроводной цепи переменного тока согласно изобретению, измеряют мгновенные значения токов двух фаз и значения напряжений между этими фазами и третьей фазы, взаимно перемножают эти значения и получают мгновенные мощности, затем выделяют переменные составляющие, этих произведений и интегрируют их с момента перехода междуфазных напряжений через ноль в течение интервала времени, равного 1/4 периода входных сигналов, и с момента, времени через полпериода после перехода через ноль и в течении интервала времени равного 1/4 периода входных сигналов, суммируют полученные значения и определяют суммарную реактивную мощность трехфазной трехпроводной системы, одновременно определяют суммарную активную мощность трехфазной трехпроводной системы, и определяют коэффициент мощности как отношение суммарной реактивной мощности к суммарной активной мощности трехфазной трехпроводной системы.

Известно, что коэффициент мощности является одним из основных энергетических параметров, характеризующих работу электротехнических устройств.

Известно [Лаппе Р., Фишер Ф. Измерения в энергетической электронике. - М.: Энергоатомиздат, 1986.], что коэффициент мощности трехфазной системы можно определить по формуле

где QΣ и РΣ - суммарные реактивная и активная мощности трехфазной системы.

В трехфазных трехпроводных цепях нулевая точка обычно недоступна. Этим и обусловлена сложность определения коэффициента мощности в таких цепях по известным формулам. Поэтому при определении коэффициента мощности по формуле (2) предлагается рассчитывать суммарные значения активной и реактивной мощностей, рассматривая трехфазную трехпроводную систему как двухфазную с нулевым проводом, роль которой играет третья фаза.

Суммарную активную мощность трехфазной трехпроводной системы определяют известной схемой двух ваттметров [Лаппе Р., Фишер Ф. Измерения в энергетической электронике. - М.: Энергоатомиздат, 1986].

Для определения суммарной реактивной мощности, можно использовать подобной включение измерителей, но при этом можно использовать только такие способы определения реактивной мощности, при которых используется интегрирование. Например - использовать работы Бакова [Баков Ю.В. Мощность переменного тока. - Иваново: Изд. Ивановского государственного энергетического университета, 1999 г.]. При этом если интегрирование переменной составляющей производить за интервалы времени, равные четверти периода и с момента перехода через ноль напряжения, то

где - результаты интегрирования на первом, втором, третьем и четвертом интервалах времени по 1/4 периода питающего напряжения каждый.

Способ измерения коэффициента мощности в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока может быть реализован с помощью устройства (фиг.1), которое включает в себя первый перемножитель 1, первый фильтр низких частот 2 (ФНЧ 1), первый сумматор 3, первый ключ 4, первый интегратор 5, второй сумматор 6, второй перемножитель 7, второй фильтр низких частот 8 (ФНЧ 2), третий сумматор 9, второй ключ 10, второй интегратор 11, блок управления 12 (БУ), четвертый сумматор 13, делитель 14.

Входные шины устройства подключены ко входам первого 1 и второго 7 перемножителей, выходы которых соединены со входами первого 2 и второго 8 фильтров низких частот и с вторыми входами первого 3 и третьего 9 сумматоров. Выходы фильтров низких частот 2 и 8 подключены к первым входам первого 3 и третьего 9 сумматоров, а также ко входам четвертого сумматора 13. Выходы первого 3 и второго сумматоров подключены к входам первого 4 и второго 10 ключей, выходы которых присоединены к входам первого 5 и второго 11 интеграторов, выходы которых связаны с входами второго сумматора 6. Выход второго сумматора 6 подключен к первому входу делителя 14, к второму входу которого подключен выход четвертого сумматора 13. Входы блока управления 12 подключен к двум входным шинам, а его выходы соединены с управляющими входами первого 4 и второго 10 ключей.

В качестве первого 1 и второго 7 перемножителей, а также делителя 14 могут быть выбраны микросхемы 525ПС3. Первый 3, второй 6, третий 9 и четвертый 14 сумматоры могут быть реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Ключи 4 и 10 могут быть реализован на микросхеме 590КН5. Первый 5 и второй 11 интеграторы могут быть реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Блок управления 12 может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.

Устройство работает следующим образом. При подачи на входные шины измеренных сигналов iA(t), uAC(t) и iB(t), uBC(t) на выходе первого 1 и второго 7 перемножителей появляются сигналы, пропорциональные мгновенным мощностям pAC(t), pBC(t), а на выходе фильтров низких частот 2 и 8 сигналы, пропорциональные активным мощностям РAC и РBC. В сумматорах 3 и 9 происходит выделение переменных составляющих мгновенной мощности путем вычитания из сигналов мгновенной мощности значения активной мощности. В первом 5 и втором 11 интеграторах происходит интегрирование переменных составляющих мгновенной мощности на интервале времени замыкания ключей 4 и 10. Ключи 4 и 10 управляются блоком управления 12 и замыкаются на время, равное четверти периода основной частоты, два раза за период, причем первое замыкание начинается с момента перехода соответствующего напряжения через ноль, второе замыкание через четверть периода после завершения первого замыкания. На выходе интеграторов формируется сигналы, пропорциональные полным реактивным мощностям QAC и QBC, которые подаются на сумматор 6, на выходе которого получается суммарная полная реактивная мощность трехфазной системы QΣ. На сумматор 13 подаются сигналы активных мощностей РAC и РBC, с фильтров низких частот 2 и 8. На выходе сумматора 13 получается сигнал, пропорциональный суммарной активной мощности трехфазной системы PΣ. На вход делителя 14 подаются сигналы QΣ, с сумматора 6 и РΣ с сумматора 13. На выходе делителя 14 получается сигнал, равный коэффициенту мощности трехфазной системы

Например для случая (табл. 1), коэффициент мощности равен

Таблица 1.Напряжения, ВНагрузка, ОмНагрузка, ГнПримечаниеUamUbmUcmR1R2R3L1L2L3В фазе А третья гармоника Ua3=30sin(wt-60)2503113112020200,150,10,1

Изобретение дает возможность измерять коэффициент мощность в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока, при синусоидальных и несинусоидальных режимах, в широком диапазоне токов и напряжений, не имея доступа к нулевой точке трехфазной системы.

Похожие патенты RU2263322C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО ИНВЕРТОРА 2013
  • Китаев Александр Михайлович
RU2554319C1
ТРЕХФАЗНЫЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 2010
  • Кулинич Юрий Михайлович
  • Духовников Вячеслав Константинович
RU2420848C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНЫХ ТРЕХПРОВОДНЫХ ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2011
  • Чижма Сергей Николаевич
RU2463613C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКА ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ СЕТИ 1991
  • Малафеев Сергей Иванович
RU2093840C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ИСКАЖЕНИЯ В ОДНОФАЗНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2002
  • Гольдштейн Е.И.
  • Сулайманов А.О.
RU2223509C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОГО КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2016
  • Бондаренко Александр Евгеньевич
  • Вилесов Дмитрий Васильевич
  • Крохмаль Эдуард Романович
RU2627986C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В МНОГОФАЗНЫХ СЕТЯХ С ЗАЩИТОЙ ОТ ХИЩЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ИХ ВАРИАНТЫ) 1995
  • Самокиш Вячеслав Васильевич
RU2094809C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ 2016
  • Бондаренко Александр Евгеньевич
RU2644034C1
Устройство для измерения электрической мощности трехфазных сетей 1990
  • Кизилов Владимир Ульянович
  • Смилянский Игорь Исаакович
SU1798714A1
Преобразователь активной мощности многофазной цепи в напряжение 1983
  • Кизилов Владимир Ульянович
  • Смилянский Игорь Исаакович
SU1132248A1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ ТРЕХПРОВОДНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к измерительной технике приборостроения, а именно к технике измерения реактивной мощности в трехфазных сетях переменного тока. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата измеряют мгновенные значения токов двух фаз и мгновенные значения напряжений между этими фазами и третьей фазой. Перемножают эти значения и получают мгновенные мощности. Затем выделяют переменные составляющие этих произведений и интегрируют их с момента перехода междуфазных напряжений через ноль в течение заданного интервала времени. 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 263 322 C1

Способ определение реактивной мощности в трехфазной трехпроводной цепи переменного тока, отличающийся тем, что измеряют мгновенные значения токов двух фаз и мгновенные значения напряжений между этими фазами и третьей фазы, взаимно перемножают эти значения и получают мгновенные мощности, затем выделяют переменные составляющие этих произведений и интегрируют их с момента перехода междуфазных напряжений через ноль в течение интервала времени, равного 1/4 периода входных сигналов, и с момента времени через полпериода после перехода через ноль и в течение интервала времени, равного 1/4 периода входных сигналов, суммируют полученные значения и определяют суммарную реактивную мощность трехфазной трехпроводной системы, одновременно определяют суммарную активную мощность трехфазной трехпроводной системы и определяют коэффициент мощности как отношения суммарной реактивной мощности к суммарной активной мощности трехфазной трехпроводной системы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2263322C1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ 1991
  • Мелентьев В.С.
  • Шутов В.С.
  • Баскаков В.С.
RU2038603C1
Цифровой измеритель коэффициента мощности 1981
  • Чинков Виктор Николаевич
  • Войтенков Владимир Григорьевич
  • Кравченко Сергей Александрович
  • Курганцев Игорь Юрьевич
SU951165A1
Электрическая часть станций и подстанций / А.А.Васильев, И.П.Крючков, Е.Ф.Наяшкова и др
- М.: Энергоатомиздат, 1990
Устройство для питания цепи накала катодного генератора 1924
  • Львович Р.В.
SU576A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Электронные устройства промышленной автоматики: Учебник/ Под общ
Ред
А.А.Краснопрошиной
- К.: Выща шк., 1989, с.69-79
Способ определения тока утечки 1987
  • Шурин Эдуард Соломонович
SU1483408A1

RU 2 263 322 C1

Авторы

Гольдштейн Е.И.

Сулайманов А.О.

Даты

2005-10-27Публикация

2004-06-07Подача