Изобретение относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.
Известен способ определения индуктивности намагничивания однофазного трансформатора [Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Энергия, 1974. - 840 с., ил.; с.292-294], основанный на проведении опыта холостого хода. При этом измеряют потери холостого хода и полное сопротивление холостого хода, определяют индуктивное сопротивление холостого хода и по нему рассчитывают значение индуктивности намагничивания однофазного трансформатора. Этот способ позволяет определять только среднее значение индуктивности намагничивания и не позволяет определять ее мгновенные значения. Кроме того, этот способ применим только для опыта холостого хода и не применим для рабочего режима трансформатора.
Известен способ определения индуктивности намагничивания однофазного трансформатора с одной ненагруженной обмоткой [Функциональный контроль и диагностика электротехнических и электромеханических систем и устройств по цифровым отсчетам мгновенных значений тока и напряжения / B.C.Аврамчук, Н.Л.Бацева, Е.И.Гольдштейн, И.Н.Исаченко, Д.В.Ли, А.О.Сулайманов, И.В.Цапко // Под ред. Е.И.Гольдштейна. Томск: Печатная мануфактура, 2003. - 240 с.]. При известной частоте питающей сети и коэффициентах трансформации трансформатора в рабочем режиме регистрируют массив мгновенных значений напряжения на его ненагруженной обмотке и массивы мгновенных значений токов в обеих нагруженных обмотках. Далее приводят эти токи и напряжение к первичной цепи. Затем определяют массив мгновенных значений тока намагничивания как разность мгновенных значений входного тока и приведенного выходного тока. Определяют площадь вольтамперной характеристики, построенной для тока намагничивания и напряжения на ненагруженной обмотке, с ее помощью рассчитывают индуктивное сопротивление намагничивания и индуктивность намагничивания однофазного трансформатора. Этот способ позволяет определять только среднее значение индуктивности намагничивания и не позволяет определять ее мгновенные значения.
Не известен способ определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора.
Задачей изобретения является разработка способа определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.
Это достигается тем, что в способе определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора при известной частоте питающей сети и коэффициентах трансформации регистрируют массивы мгновенных значений напряжений и токов обмоток трансформатора, приводят эти напряжения и токи к первичной цепи. Одновременно определяют мгновенные значения напряжения намагничивания и тока намагничивания, причем мгновенные значения напряжения намагничивания определяют как среднеарифметическое значение мгновенных значений приведенных напряжений на обмотках трансформатора, а мгновенные значения тока намагничивания определяют как разность мгновенных значений входного тока и приведенного выходного тока. Затем определяют активное сопротивление ветви намагничивания. Далее определяют индуктивную составляющую напряжения намагничивания, интегрируют ее и находят мгновенные значения индуктивности намагничивания как отношение мгновенных значений интеграла индуктивной составляющей напряжения намагничивания и тока намагничивания.
При нормальных режимах работы трансформатора приведенные напряжения на его обмотках мало отличаются друг от друга, и можно считать, что среднеарифметическое значение этих напряжений примерно равно напряжению намагничивания трансформатора. Электродвижущая сила (ЭДС) намагничивания с учетом потерь в магнитопроводе может быть найдена как разность полной ЭДС и ее активной составляющей от R. По закону электромагнитной индукции имеем
где ψ0(t) - потокосцепление.
При этом
где i0(t) - ток намагничивания;
L0(t) - индуктивность намагничивания.
Проинтегрировав уравнение (1), подставив в уравнение (2) полученное выражение для потокосцепления и решив его относительно индуктивности намагничивания, имеем
где u0(t)=-Еi - напряжение намагничивания;
R0 - активное сопротивление ветви намагничивания.
Таким образом, предложенный способ позволяет определять мгновенные значения индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.
На фиг.1 - представлена аппаратная схема устройства, реализующая рассматриваемый способ.
На фиг.2 - представлена схема измерений однофазного трансформатора в рабочем режиме.
На фиг.3 - представлена характеристика изменения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора ПОБС-5М от времени на протяжении двух периодов.
В табл.1 приведены результаты эксперимента и вычислений.
Способ может быть осуществлен с помощью схемы (фиг.1), содержащей блок приведения 1 (БПр), блок вычисления разности 2 (БВР), блок усреднения 3 (БУс), блок определения сопротивления 4 (БОС), блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок интегрирования 6 (БИнт), блок вычисления индуктивности 7 (БВИ).
Вход блока приведения 1 (БПр) соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) (на фиг.1 не показан), подключенным через коммутатор к датчикам токов и напряжений схемы измерений (фиг.2). Соответствующие выходы блока приведения 1 (БПр) соединены с входом блока вычисления разности 2 (БВР) и с входом блока усреднения 3 (БУс), выходы которых соединены с входом блока определения сопротивления 4 (БОС). К блоку вычисления сопротивления 4 (БОС) последовательно подключены блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок интегрирования 6 (БИнт) и блок вычисления индуктивности 7 (БВИ). Выход блока вычисления индуктивности 7 (БВИ) соединен с сегментным индикатором, не показанным на фиг.1.
Блок приведения 1 (БПр), блок вычисления разности 2 (БВР), блок усреднения 3 (БУс), блок определения сопротивления 4 (БОС), блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок интегрирования 6 (БИнт) и блок вычисления индуктивности 7 (БВИ) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53.
В качестве примера рассмотрим случай, когда на первичную обмотку W1=380 однофазного трансформатора подают входное напряжение uВХ (t) с частотой f=50 Гц, а вторичную обмотку W2=62 подключают к нагрузке ZH (см. фиг.2). При этом по первичной обмотке трансформатора протекает ток i1(t), по вторичной - ток i1(t). Напряжение на вторичной обмотке равно uH(t).
Входные и выходные токи и напряжения i1(t), i2(t), uВХ(t) и uH(t) через коммутатор поступают на АЦП, где их оцифровывают с дискретностью по времени Δt=0,000625 с, что соответствует числу отсчетов на периоде N=32. Полученные для моментов времени
tj=tj-1+Δt,
массивы мгновенных значений |i1(tj)|, |i2(tj)|, |uBX(tj)| и |uH(tj)| представлены в таблице 1.
Далее массивы мгновенных значений входного тока |i1(tj)|, выходного тока |i2(tj)|, входного напряжения |uBX(tj)| и выходного напряжения |uH(tj)| поступают на вход блока приведения 1 (БПр) (фиг.1). В блоке приведения 1 (БПр) вторичный ток и выходное напряжение приводят к первичной цепи
Затем одновременно массивы мгновенных значений входного тока |i1(tj)| и приведенного выходного тока поступают на вход блок вычисления разности 2 (БВР), и массивы мгновенных значений входного и приведенного выходного напряжений |uBX(tj)| и поступают на вход блока усреднения 3 (БУс).
В блоке вычисления разности 2 (БВР) вычисляют массив мгновенных значений тока намагничивания трансформатора, приведенный в таблице 1
В блоке усреднения 3 (БУс) определяют массив мгновенных значений напряжения намагничивания
Массив мгновенных значений напряжения намагничивания |u0(tj)| и массив мгновенных значений тока намагничивания |i0(tj)| одновременно поступают на вход блока определения сопротивления 4 (БОС).
В блоке определения сопротивления 4 (БОС) определяют активные потери намагничивания
Затем определяют действующее значение тока намагничивания
и рассчитывают активное сопротивление ветви намагничивания
Массивы |u0(tj)|, |i0(tj)| вместе со значением активного сопротивления R0=1584,6 Ом поступают на вход блока вычисления напряжения 5 (БВН), в котором определяют мгновенные значения индуктивной составляющей напряжения намагничивания трансформатора
uL(tj)=u0(tj)-i0(tj)·R0.
Далее массивы |i0(tj)| и |uL(tj)|, приведенные в таблице 1, поступают на вход блока интегрирования 6 (БИнт). В блоке интегрирования 6 (БИнт) определяют массив мгновенных значений интеграла индуктивной составляющей индуктивности намагничивания |∫uL(tj)dt| численным интегрированием массива |uL(tj)|. При этом может быть использован следующий алгоритм численного интегрирования. Сначала находят промежуточный массив |m(tj)| значений интеграла в точках 1...N, постоянная составляющая которого не равна нулю. Для этого принимают, что |m(t1)|=0. Значения |m(tj)| в остальных точках рассчитывают по формуле:
Этот массив имеет некоторую постоянную составляющую. Поэтому далее находят массив значений интеграла |∫uL(tj)dt|, приведенный в таблице 1, в точках 1...N, вычитая из массива |m(tj)| его постоянную составляющую М:
∫uL(tj)dt=m(tj)-M,
где - среднее за период значение массива |m(tj)|.
Далее массивы |i0(tj)| и |∫uL(tj)dt| поступают на вход блока вычисления индуктивности 7 (БВИ), в котором определяют мгновенные значения индуктивности
Полученные значения индуктивности однофазного трансформатора приведены в таблице 1 и на фиг.3. Таким образом, предложенный способ позволил определить мгновенные значения индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме.
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата регистрируют мгновенные значения напряжений и токов обмоток трансформатора. Приводят эти напряжения и токи к первичной цепи. Одновременно определяют мгновенные значения напряжения намагничивания и тока намагничивания. Мгновенные значения напряжения намагничивания определяют как среднеарифметическое значение мгновенных значений приведенных напряжений на обмотках трансформатора. Мгновенные значения тока намагничивания определяют как разность мгновенных значений входного тока и приведенного выходного тока. Затем определяют активное сопротивление ветви намагничивания. 3 ил., 1 табл.
Способ определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора при известной частоте питающей сети и коэффициентах трансформации, отличающийся тем, что регистрируют массивы мгновенных значений напряжений и токов обмоток трансформатора, приводят эти напряжения и токи к первичной цепи, одновременно определяют мгновенные значения напряжения намагничивания и тока намагничивания, причем мгновенные значения напряжения намагничивания определяют как среднеарифметическое значение мгновенных значений приведенных напряжений на обмотках трансформатора, а мгновенные значения тока намагничивания определяют как разность мгновенных значений входного тока и приведенного выходного тока, затем определяют активное сопротивление ветви намагничивания, далее определяют индуктивную составляющую напряжения намагничивания, интегрируют ее и находят мгновенные значения индуктивности намагничивания как отношение мгновенных значений интеграла индуктивной составляющей напряжения намагничивания и тока намагничивания.
Функциональный контроль и диагностика электротехнических и электромеханических систем и устройств по цифровым отсчетам мгновенных значений тока и напряжения | |||
В.С.Аврамчук, Н.Л.Бацева, Е.И.Гольдштейн, И.Н.Исаченко, Д.В | |||
Ли, А.О.Сулайманов, И.В.Цапко /Под ред | |||
Е.И.Гольдштейна | |||
- Томск: Печатная мануфактура, 2003, 240 с | |||
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ МНОГООБМОТОЧНОГО ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С ОДНОЙ НЕНАГРУЖЕННОЙ ОБМОТКОЙ В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ | 2005 |
|
RU2296339C1 |
RU |
Авторы
Даты
2008-12-10—Публикация
2007-08-10—Подача