Датчик активного тока для устройства защиты генератора Советский патент 1984 года по МПК G01R19/06 H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите генераторов автономных энергосистем. Известен датчик активного тока, содержащий преобразователь тока в напряжение, промежуточный трансформа тор напряжения, фазочувствительный выпрямитель, выполненный на интегральных прерывателях, и сглаживающий фильтр C11. В связи с тем, что в данном датчике преобразователь тока в напряжение выполнен на резисторах, мощность потребляемая им по входу, сравнительно велика. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является датчик активного тока, в котором преобразователь тока в напряжение выполнен на операционном усилителе и дополнительно введен вычитатель, подключенный к вы ходу сглаживающего фильтра . Так как в известном датчике фазочувствительный выпрямитель выполнен на транзисторных прерывателях, то он обнаруживает все недостатки, присущие устройству на транзисторах. В частности, используемые в датчике аналоговые ключи управляются током, протекающим через база-коллекторный переход их транзисторов. В результате его потребление по цепи управляющего напряжения не может быть ниже определенной величины, достаточной большой, и, кроме того, цепь управления аналоговыми ключами имеет свое образную гальваническую связь с коммутируемой цепью. В связи с этим источник управляющего напряжения не должен иметь общей точки с другими источниками входных сигналов и питания. Работоспособностьдатчика в этом случае обеспечивается внесением в цепь управления ключами промежуточ ного трансформатора напряжения, вторичная обмотка которого включена таким образом, что указанная связь меж ду цепями в каждую полуволну управляющего напряжения имела место лишь в одной точке.Эти меры ухудшают весо габаритные показатели датчика. Цель изобретения - снижение потребления мощности по цепи управляюще го напряжения. Поставленная цель достигается тем что в датчик активного тока для устройства защиты генератора, содержащи преобразователь тока в напряжение. 3662 подключенный выходом к одним входам двух управляемых ключей, выходы которых подключены к входам вычитателя, и сглаживающий фильтр, дополнительно введены блок нечувствительности, делитель напряжения источника питания и инвертор, при этом выход блока нечувствительности подключен к входу делителя напряжения, один выход которого подключен через инвертор к управляющему входу одного управляемого ключа, другой выход упомянутого делителя напряжения подключен к управляющему входу второго управляемого ключа, а выход вычитателя подключен к входу сглаживающего фильтра. На фиг. 1 изображена функциональная схема датчикаi на фиг. 2 - выходная характеристика блока нечувствительности; на фиг. 3 - диаграмма работы датчика; на фиг. 4 - график зависимости относительной погрешности датчика от кратности управляющего напряжения. Датчик активного тока содержит преобразователь тока в напряжение 1, выход которого соединен с основным входом фазочувствительного выпрямителя, выполненного на управляемых (аналоговых) ключах 2 и 3 с изолированными входами управления, и блок нечувствительности 4. Выход блока нечувствительности 4 соединен с входом делителя напряжения 5, один вывод которого через инвертор 6 соединен с управляющим входом первого ключа 2,,а другой вывод непосредст-ч венно - с управляющим входом второго ключа 3, а выходы ключей 2.,и 3 через вычитатель 7 соединены с входом сглаживающего фильтра 8. Устройство работает следующим образом. Если к датчику входные величины не подведены, оба аналоговых ключа 2 и 3 закрыты и напряжение на его выходе равно нулю. Такое состояние схемы обеспечивается тем, что при понижении напряжения (по абсолютному значению) на входе блока нечувствительности 4 до порога нечувствиUQ (фиг. 3, t i ) тельности ряжение на его выходе снижается до нуля. При этом к управляющему входу каждого из аналоговых ключей 2 и 3 приложено отрицательно запирающее напряжение. Порог нечувствительности выбирается превалирующим над уровнем 3 помех, действующих на входе блока 4, и несоизмеримо меньше управляющего напряжения, подводимого к датчику Если напряжение U на управляющем входе датчика достаточно велико (фиг. 3, t / to ) О интервалах времени, где оно по абсолютному значению превышает порог Ug , сигнал на выходе блока нечувствительности 4 скачком принимает высокий уровень (по абсолютному значению), оставаясь нултевым в остальное время. Положительный импульс напряжения 0 еще выще поднимает потенциал одного вывода делителя напряжения и скачком изменяет знак потенциала другого вывода. При этом ключ 2 сохраняет закрытое состояние, а ключ 3, приобретая проводимость по основному кана лу, подключает выход преобразователя тока 1 к первому входу вычитателя- 7. Отрицательный импульс напряжения, и наоборот запирает ключ 3. Как видно из фиг. 3, в каждый полупериод управляющего напряжения UrV Sinuot ключи 2 и 3 попеременно открыты в течение интервала 9 л - оЛ , где сЛ oircsin v . (1) 66 При этом среднее значение напряения и. на выходе вычитателя 7, выделяемое сглаживающ11м фильтром 8, Jf- A-c/Yl t U cluJtl 1, 11/1.„. пропорционально активной составляющей тока сети. Из (1) и (2) видно, что датчик обладает методической погрешностью, вызванной наличием в кривой напряжения и безтоковых пауз длительностью, равной сА . Но ее величина уже при m /Г 4 (фиг. 4)практически не оказывает влияния на точность измерения активного тока. Таким образом, введение в датчик активного тока дополнительных элементов и новые конструктивные связи, установленные между ними, позволили исключить из него промежуточный трансформатор напряжения и, как следствие, уменьшить потребление по цепи управляющего напряжения и улучшить его весогабаритные показатели.

ДАТЧИК АКТИВНОГО ТОКА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТ. ГЕНЕРАТОРА, содержащий преобразователь тока в напряжение, подключенный выходом к одним входам двух управляемых ключей, выходы которых подключены к входам вычитателя, и сглаживающий фильтр, отличающийся тем, что, с целью снижения потребления мощности по цепи напряжения, в него дополнительно введены блок нечувствительности, делитель напряжения источника питания и инвертор, при этом выход блока нечувствительности подключён к входу делителя напряжения, один выход которого подключен через инвертор к управляющему входу одного управляемого ключа, другой выход упомянутого делителя напряжения подключен к управляющему входу второго | управляемого ключа, а выход вычитателя подключен к входу сглаживающего фильтра.