Устройство для измерения коэффициента мощности цепи в переходном режиме Советский патент 1987 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к измерению коэффициента мощности цепи в переходном режиме, в частности при испытании электрических аппаратов.

Цепь для испытания: электрических аппаратов в режиме короткого замыкания представляет собой последовательное В1слючение источньиса электрической энергии, индуктивного и активного регулируемых сопротивлений, испытуемого аппарата, включающего аппарата и измерительного шунта игш трансформатора тока. Во время опыта испытуемый аппарат предварительно может быть включен. Переходный процесс в испытательной цепи возникает после включения включающего аппарата. В испытательной цепи протекает при этом ток создающий периодическую и апериодическую составляющие. Максимальное мгновенное значение тока и коэф(1)ициент мощности цепи определяются параметрами источника энергии и сопротивлением испытательной цепи во время опыта,,

Точность поддержания параметров испытательных цепей определяет однообразие условий испытания и дает возможность сопоставить результаты испы- аниЙ5 проводимых в разное время и на разных установках.

Величины коэффициента мощности испытательной цепи в значительной мере влияют на условия гашения дуги в комг мутационном аппарате.

Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном повышении надежности.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения коэффициента мощности испытательной цепи; на фиг. 2 .- временные диаграммы в различных точках схемы устройства; ни фиг. 3 - зависимость коэффициента мощности от времени наступления удара в испытательной цепи.

Устройство содержит датчик 1, выполненный в виде воздушного трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в цепь тока, а вторичная пoдкJпoчeнa к входу нуль-органа 2, выход которого присоединен через инвертор 3 к S-входу ЕЗ- триггера 4 . и непосредственно к 8 входу RS-тригге- ра 5, а инверсный выход триггера 4 и прямой выход триггера 5 присоединены к входам элемента 6 совпадения, выход которого подключен к индикатору 7, R-входы триггеров 4 и 5 соединены с

5

о

5

0

5

0

5

первым контактом кнопки 8 Сброс, второй контакт которой соединен с источником 9 (+Е), и резистор 10.

Кривой 1 (фиг. 2) обозначена зависимость тока в испытательной цепи от времени; кривой i2 - зависимость выходного сигнала датчика 1 от времени; кривой 13 - зависимость выходного сигнала нуль-органа 2 от времени; кривой 14 - зависимость выходного напряжения триггера А от времени; кривой 15 - зависимость выходного напряжения триггера 5 от времени; кривой 16 - зависимость выходного напряжения элемента 6 совпадения от времени (все кривые выполнены в одинаковом масштабе времени); кривой 17 (фиг. 3) зависимость коэффициента мощности от времени удара. Резистор 10 обеспечивает привязку S-входов триггеров к нулевому уровню.

Устройство работает следующим образом.

Для подготовки устройства к работе нажимают кнопку 8 Сброс и сбрасывают в нуль показания индикатора 7. При этом на инверсном выходе триггера 4 устанавливается 1, а на прямом выходе триггера 5 - О. Далее проводят опыт короткого замыкания, для чего в испытательной цепи замыкают контакты включающего аппарата. В испытательной цепи начинает протекать ток (кривая П, фиг. 2) переходного процесса, который можно описать уравнением

i (o3t+VK) -sinv e- ,(l)

где I - амплитуда установившегося тока в цепи;

фаза тока в момент замыкания

включающего аппарата; („ - фаза напряжения в момент замыкания ;

сдвиг фаз между напряжением источника и периодической составляющей тока цепи;

Ч 0

5

L

:: « :

R

iif

со

постоянная времени затухания апериодической составляющей тока переходного режима. Государственным стандартом регламентирована методика определения коэффициента мощности по апериодической составляющей тока переходного режима с использованием формулы

4 arctg arctgut. (2) R

313221

На выходе датчика 1 - воздушного трансформатора тока возникает сигнал, пропорциональный производной тока (кривая 12, фиг, 2):

I cocos(Qt+v)-H sinv4 (3) 5

Этот сигнал поступает на вход нуль- органа 2, где усиливается и ограничивается (кривая 13, фиг. 2). С выхода нуль-органа 2 сигнал прямоугольной fO формы поступает на S-вход триггера 5, На выходе которого- формируется перепад напряжения, соответствующий моменту появления тока в цепи (кривая 15, фиг. 2). Через инвертор 3 сигнал f5 с выхода нуль-органа 2 поступает на S-вход триггера 4, который формирует перепад напряжения в момент перехода производной тока через нуль (кривая 14, фиг. 2). Сигналы с выходов тригге- О ров 4 и 5 поступают на входы элемента 6 совпадения, который формирует из перепадов напряжений (кривые 15 и 14, фиг. 2) прямоугольный импульс.

25

равный по длительности времени t

t

от момента появления тока в цепи до момента перехода производной тока через нуль (кривая 16, . 2). Ударный коэффициент определяется выражением

-tpr

п

- sin(ot,|a-tj )+sin(/e .W

где tua - время наступления ударного тока.

Ударный ток достигает своего максимального значения, когда производная тока равна нулю, а синусоидальное напряжение источника питания испытательной цепи проходит через нуль.

221

5

fO f5

25

30

35

4а

654

Решая совместно (4) и (3) с учетом (2), получают

cos (f (5)

K,jj

Таким образом, между коэффициентом мощности СО6 ц и временем удара для постоянной частоты Q 2 ui имеется однозначная зависимость (фиг. 3, кривая 17), поэтому шкала индикатора, в качестве которого применяют осциллограф-мул ьтиметр, частотомер и другие, может быть отградуирована в значениях коэффициента мощности в соответствии с выражением (5).

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента мощности цепи в переходном режиме, содержащее датчик, включенный в цепь тока, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при одновременном повыщении надежности, в него введены нуль-орган, инвертор, два RS-тригге- ра, резистор, элемент совпадения, причем выполнен в виде воздушного трансформатора тока, выход которого соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с S-входом первого триггера и через инвертор с S-входом второго триггера, а резистор и R-BXO- ды триггеров соединены с первым контактом кнопки Сброс, инверсный выход второго триггера и прямой выход первого триггера соединены с входами элемента совпадения, выход которого соединен с входом индикатора, второй контакт кнопки Сброс соединен с плюсом источника питания, а второй вывод резистора заземлен.

0Фия.Ъ

Составитель Ю. Макаревич Редактор И. Николайчук Техред ЛоОлейник Корректор Г. Решетник

Заказ 2853/40 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

J

i

Щ

iS

НС

tya

Подписное

Изобретение позволяет повысить точность и надежность измерений коэф фициента мощности. Устройство содер-. жит датчик I, выполненный в виде воздушного трансформатора тока, индикатор 7, источник 9 (+Е), инвертор 3, нуль-орган 2, RS-триггеры 4 и 5 и элемент 6 совпадения. Точность поддержания параметров испытателышх цепей определяется однообразием условий испытания и дает возможность сопоставить результаты испытаний, проводш-ых в разное время и на разных устаяов-- как. 3 ил. в t сброс 9 Й/г./