Трехфазный кольцевой фазовый детектор Советский патент 1987 года по МПК H02M7/06 G01R19/22 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для получения синусоидальной зависимости выходного напряжения от угла сдвига фаз (f двух симметричных систем трехфазного тока, определейия реактивной или активной составлякшщх тока нагрузки, а также определения реактивной или активной мощности в одной системе трехфазного тока.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей трехфазного кольцевого фазового да- тектора путем обеспечения возможности определения реактивной или активной мощности в одной системе трехфазного тока.

На чертеже приведена принципиаль- ная электрическая схема трехфазного кольцевого фазового детектора.

Трехфазный -кольцевой фазовый де;- тектор (ТКФД) содержит первый трехфазный трансформатор 1 напряжения,первич- ные обмотки которого соединяются посредством первого переключателя 2 в звезду или в треугольник, трансформаторы 3 тока, первичные обмотки которых включены в каждую фазу системы А, В, С, а вторичные зашунтированы резисторами 4 и соединены в звезду, кольцевую диодную схему 5, состоящую из двух шестиугольных диодных колец с дополнительными резисторами в каждом плече, причем диоды одного кольца включены противоположно диодам друго ,го и три симметричные веригины одного кольца, а оставшиеся пары вершин колец непосредственно или с помощью вт рого переключателя 6 подключены к противофазным зажимам вторичной обмотки трансформатора 1 напряжения, которая выполнена шестифазной и соединена в звезду. Объединенные вершин диодной схемы 5 посредством третьего переключателя 7 подключены к второму трансформатору 8 или трансформатору 3. Резистор 9 нагрузки включен между нулевыми точками вторичных обмоток трансформаторов 1 и 8 или 1 и 3. ТКФД содержит также третий трехфазный трансформатор 10 напряжения, первичные и вторичные обмотки которого соединены в звезду, перемножающий блок 11, выпрямительньш блок 12, вхо которого соединен с вторичными обмотками третьего -трехфазного трансформатора 10 нап)яжения, соединенные параллельно второй резистор 13 нагрузки и сглаживающий конденсатор 14, которые соединены с выходом выпрямительного блока 12 и вторым входам перемножающего блока 11, выключатель 15, соединяющш1 первый резистор 9 нагрузки с первым входом перемножающег блока 11 и первичные обмотки третьег трансформатора 10 напряжения с системой трехфазного тока А, В, С.

ТКФД работает следующим образом.

Когда переключатель 2 в левом положении, переключатель 7 - в нижнем, тогда первичная обмотка трансформатора 1 напряжения соединена в звезду, а кольцевая диодная схема 5 - с двумя системами трехфазного тока А, В, С и а, Ъ, с (исходное положение схемы показано на чертеже. Подсоединение трансформатора 1 напряжения к системе А, В, С показаАо пунктирными линиями). В этом случае через трансформаторы 1 и 8 гармонические величины, пропорциональные напряжениям систем А, Б, С и а, Ь, с, подводятся к кольцевой диодной схеме 5, которая в зависимости от угла сдвига фаз сГ входных напряжений преобразует угол сГ в выходное напряжение на резисторе 9, изменяющееся по гармоническому закону при любых соотношениях амплитуд входных напряжений.

Для определения реактивной или активной составляющих тока нагрузк;: в одной системе А, В, С к кольцевой диодной схеме 5 необходимо в первую очередь подсоединить вместо второго трансформатора 8 напряжения трансформаторы 3 тока при включенном выключателе 15, что достигается путем переключения третьего переключателя 7 в верхнее положение. В дальнейшем работу ТКФД будем рассматривать при неизменном положении переключателя 7 в верхнем положении. В этом случае через трансформаторы 1 и 3 гармонические величины, пропорциональные напряжению и току , подводятся к кольцевой диодной схеме 5. (К и Kjj - коэффициенты трансформации трансформаторов 1 и 3 соответственно; и и I - напряжение и ток системы А, В, С). При выполнении условия на выходном резисторе 9 вьщеляется напряжение Ug, которое определяется по формуле

Ue .RIsin(f, +f), (1) где Ко - коэффициент, определяемый

1345295

параметрами кольцевой диод.в . .н

%ной схемы 5;

R - сопротивление выходного резистора 9;

угол первоначального сдвига Фазы Ug, зависящий от порядка подключения трансформатора 1 напряжения к кольцевой диодной схеме.5 и системе А, В, С;

V- угол сдвига фаз между величинами I и и системы А,В,С. При соединении первичных обмоток трансформаторов 1 и 3 в звезду и в зависимости от порядка Подсоединения вторичных обмоток трансформатора 1 к кольцевой диодной схеме 5 в соответствии с основным свойством ТКФД теоретически можно получить шесть значений , изменяющихся в пределах О,..., 360 через 60% т.е. Ч. п бо, где п 075.

На выходном резисторе 9 будет выделяться напряжение, пропорциональное реактивной составляющей нагрузки (isinV), в том случае, если величина Ve 0° или 180. Достичь, например, величины Vj О можно путем переключения первого 2 переключателя в левое зо Вых узлов расширяет его функциональположение, второго 6 - в нижнее. В этом случае в зависимости от величины и характера нагрузки в системе А, В, С напряжение, вьщеляемое на выходном резисторе 9, в соответствии с выражением (1) определяется по формуле

Ug KaK RIsinY. На выходном резисторе 9 будет вьщеляться напряжение, пропорциональное активной составляющей нагрузки (ТсозЧ ), в том случае, если величина Ч „ 90° или 270. Это достигается, например, установкой второго 6 переключателя в верхнее положение, чем обеспечивается значение fp 60 () Дополнительное смещение выходного напряжения на угол % 30 достигается переключением первичной обмотки трансформатора 1 со звезды на треугольник путем переключения первого переключателя 2 в правое положение. Таким образом обеспечивается результирующее значение V % + Уд 60+30 90 и напряжение, вьщеляемое на выходном резисторе 9, в соответствии с выражением (1) определяется по фор- му.пе

и K KiRIsin(f+90 ) KoKiRIcosf.

Выделение реактивной или активной мощности в одной системе трехфазного тока производится путем перемножения .в блоке 11 (при включенном выключателе 15) реактивной или активной составляющих тока нагрузки, выделяемых .на первом резисторе 9 нагрузки по

описанному выше способу, на выпрям- ленное на втором резисторе 13 нагрузки напряжение системы трехфазного Тока.

Реактивная или активная мощность определяется на выходе перемножающе- го б47ока 11, причем эта мощность может выделяться на резисторе, устанавливаемом на выходе блока 11, или фиксироваться с помощью вольтметра постоянного тока в зависимости от функционального назначения ТКФД.

Точность определения реактивной или активной мощности зависит, в основном, от величины соотношения f К . При ir 1 ошибка максима- льная и составляет 8%, при (Г 0,5 эта ошибка менее 1%, а при 0,4 - менее 0,3%.

Таким образом, введение в ТКФД но

ные возможности, что позволяет наряду с получением синусоидальной зависимости выходного напряжения от угла сдвига фаз яву симметричных систем трехфазного тока и определением в одной системе трехфазного тока реактивной или активной составляющих тока нагрузки. определять реактивную или активную мощности, что расширяет сферу применения ТКФД.

Формула изобретения

Трехфазный кольцевой фазовый де- тектор по авт. св. № 1157471, о т - личающийся тем, что, с

целью расширения функциональных возможностей, в него введены третий трехфазный трансформатор напряжения, первичные и вторичные обмотки которого соединены в звезду, перемножающий блок, вьшрямительный блок, вход которого соединен с вторичными обмотками третьего трехфазного трансфор- матора напряжения, соединенные па- ралл.ельно второй резистор нагрузки и сглаживающий конденсатор, которые соединены с выходом выпрямительного блока и первым входом перемножающе513452956

го блока, выключатель, соединяющий ные обмотки третьего трансформатора первый резистор нагрузки с вторым напряжения с системой трехфазного входом перемножающего блока и первич- тока.

Трехфазный кольцевой фазовьп детектор содержит трехфазный трансформатор (т) 1 напряжения, переключатели 2, 6, 7, Т 3, 8, 10 тока, резисторы (Р) 4, кольцевую диодную схему 5, Р 9, 13 нагрузки, перемножающий блок (Б) 11, выпрямительный Б 12, сглаживающий конденсатор 14, выключатель 15. Изобретение позволяет определить реактивную или активную мощность в одной из систем трехфазного тока. 1 ил. (Л 14)