Развитие автоматизации и телемехаКИзации энергосистем кыдвигает задачу прейбразования различных физических -величик, подлежащих телеизмерению или автолтатическому регулированию, из сдного вад-а в другой вид, доиускающик удобное сравИеиие Измеряемых величин между собой и передачу их значения на расстояние. Разнообразие физических величин, подлежащих измерению (положение, момент, ток, напряжение, частота, мощность, сдвиг фаз, ускорение и т. д.), }К позв оляет дать общее решение для случаев Из величин, представ;ляющих наибольшие трудности прИ измерении и преобразовании В условиях эие1эгс;систем, 1следует отметить мощность, сдвиг фаз , частоту и ускорение. Решение нреобразован«я этих величин в TO же вре.мя весьма: актуально, та:к как оно является и ключом к поатроению аетю маггических регуляторов частоть и мощности, систем телеуправления (суммирозаше и телепередача псказаеий мощности) и т. д. В зависимости от сиособ; решения задачи, велйчинсми, в которые преобразуется измеряемая физическая величина, могут быть: пepe reщeниe, .мсмент, ток, напряжепие, частота и т. п. Зада.чу такого преобразо-ваеия выполняют различные тйны измерительных элементсв.
Одним из пг.иболее удобных «носителей измеряемо) величины яаляются электрически) ток и.чи 1;а1(, донусккюп;ие лёгкое суммирование л передачу i;a расстояние. Поэтому среди обширного ряда из герительных элементов больнюе место занимают измерительные зле генты, преобразччощио физнческ :о величину в ток илг. напряжение(фстокомпексаторы.
сумлщрующпх ycTpoiicrn. болометрические и термоэлектрические преобразователи п пр.).
CnoikiB., которыми должны обладать подобные измерительные элеме ть, могут быть сведены, в l:;ci oв o, к следующим: надёжиост, 1 :остота изготовления л нг.стРОЙКИ, боЛЬПЮ С)ОК СЛужбьГ.
П.О ст() тно п;;рг.:Метров, в csMoi -; ность ио.тучения идентичных характеристик .ДЛЯ .неекольки.х однотипкых а И1а ;:тов, отсутствие подзижных частей, малая пнерпио:гассть. достаточ 1ая величина выходно .HapaN eTpa.
Целью нестоящего пзобретен 1Я .«Е.чяется ссздап.ие измерительпого элемент;:, ссчетглощего в себе персчисленные выше свой-ства и Jioryщего быть использоваиным в различных условиях зксплоатации энергосистем для автоматического регулирования, телензмереикй и оумми.рования. .
Предлагаемое устройство дюжег быть применено во всех случаях, когда необхо;1ИМо получиттз постоянный или переменный ток или налряжепие,пропорциОНальиые
среднему значению произведения двух перемепргых токов , как ttanijKMCp, при измерений или югули}оова5- Ии мощн0 сти, сдвига фаз и к других случаев. То же устройство может быть использова.но для преобразования частоты в- напряжение н для измерения производных от МОЩности п от частоты.
Единствекное необходимое условие для применения предлагаемого устройства состоит в том, чтобы измеряемые (величины могли- быть поданы через измерительные трансформаторы или разделяющие ёмкости. Как известно, это условие В1Ыполняется практически во всех современных энергетических установках.
Предлагаемое устройство для получения ианряжения или тока, нропорционального произведению двух электрических |Величин, основа;но ИЛ использовании проводников, сопроти вление которых меняется ai задратЕч«ой .зависимости от протекающего по пи .м тока Проводники включены и схему таким образом, что по одному из них протекает ток, пропорциональный сумме, а по другому-разности обеих электрических велич-ин. Оба эти сопротивления являются ветвя1 п лгостика, получающего питание от вспомогательного источника тока и имеющего в диагонали измерительный прибор.
Сущность изобретения состоит в применении, о целью предотвраП1епия попадания im измерительный прибор токов, обусловливаемых пе емН|ОЖаемыми величинами, двух дополнительных переменных сопротивлений, включённых е цепь мостика последователько и попарно с основными, а IB цепь сравниваемых
напря 5че Ип-параллельно, таким обравом, чтобы протекающие в них токи были направлены навстречу друг другу.
На чертеже фиг. I-6 изображают |В1а1рианты предлагаемого з- стройства.
Устройство, предназначенное для преобразования мощности в напряжеиие, содержит два сонротивле шя 1 и 2 (фиг. 1), величина которых меняется В квадратичной зависимости от протекающего по umi тока и которые образуют вместе с сонротиВлепиями 3 и 4 измерительлый мост, питаемый от зажимов 5- 6 по1стояпным напряжением или пе;:-еменным напряжением промышлен;:ой частоты, прошедшим двухполукериодное выпрямление (фильтрация выпрямленного напряжения не сбязательна).
К зажЕ:Ма-м 7-8 через фильт) приключается измерительный прибор.
Реохорд, вк;ноченный между зажимами 9-10, |служнт для балансировки места до нодачи «а пего измеряемых величин.
Сопротивления I и 2 обравованы металлическими проводника1МИ1. Наибольшие удобст:Ва представляют проводпики из металлов , не окисляющихся при высокой температуре. Это позволяет располагать сопро1ивлени Я в воздухе, что значительно облегчает их изготовление н калибровку.
Основные требования, которым должиы удовлетв орять сопротивления, следующие: 1) га рабочей области - квадратичность характеристики (1зф1, где ДК - К -- R,. т. е. R К„ (1 + kIэф); 2) стабильность сопротивления, т. е. неизменность во времени значеН1ия Кц.
Сопротивления 1 и 2, кроме указанных выше цепей, замыкают цепи трёхобмоточных измерительных трапсформатороВ 11 « 12 напрялсения (U) и тока (I), включаемых в цепи станционных измерительных трансформаторов;
Трансформатор 11 имеет две одинаковые вторичные обмотки 13 и И, которые через равные сопротивлеи.ик 15 я 1G приключоиы к )Тивления.м 1 я 2. Направления обмоток выбираются так, чтобы в то Время, когда в сопротивлении I потенциал у зажима 7 вын1е потенциала у з.жкма 9, в сопротивлении 2 потенциал у зажима 10 был выше нотенциала 1 зажима. 8. Трансформатор 12 приключён своими обмоткамк 17 и 18 через сопротивления 19 iH 20 аналогично, с той разницей, что направление токл от трансформатора в обоих прюмежутках одинаково, т. е. в то время, когда потенциал у зажи.ма 7 выше потенциала у зажима 9, потенциа.ч у зажима 8 нотенциала у зажима 10. Если НО: сопротивлению 1 проходит т(ж, п|к;норциалы ы;1А1 --|-BI, То но сопротивлению ,дит ток Аи - BJ, где Л и В -коэфициенты пронорциопальиости. При этом разность сопротизлениГ ироводпиков 1 и 2 пронорциоиплыш АВЬЧ. Для ноннжегшя ииерцк()П1(;сти €опротнвленн1 1 и 2 Н1:(:в(;диик прокатывается к .1еит;:чкн. Од-гако, для практических приме1 еиии этс ие обязательно. Область нри.менения этоГ схемы ограпичнв-ается наличне.м иеремеи1ЮН составляющей в диа., требуюш,ей фильтрации напряжения не баланса. Для устранения этого недостатка применяются дополпительные переменные сопротивления 1 и 2, BKJHOчённые на: обмотки измерительных трансформаторов так же, как сопротивления 1 и 2, а именно через равные сопротивления 21 н 22 - к обмоткам 13 и 14 тргнсформатсра И и через разные сопротиздення 23 и 24 - к обмоткам Г7 и 18 тр.аисфор.мато)а 12. Поэтому но сонротнвлению 1 протекает сумма токсв, г. по сопротивлению 2 - разность токоз, пропорциональных и и I. Однако, если какой-либо ток в данный момент :В сопроткйлении 1 или 2 протекает сверху вниз, то в тот же момент в сопротивлении Г пли 2 равный ему ток протекает сНИзу вверх, и наоборот. T;iKi M образо 1г, результирующее адение напрях е ия а плечг.-х 7-9 ли 8-10 от измеряемых токов -iiSiio нулю при любом режиме змеряемо моЩПости, и в диагин; и не ноявл.чет:я напр.чженг:::, енссред:твенно зависящих ог Г ли от 1. ИапряженНе liC баланса па за/глах 7-8 появляется только под действиега тока ст зсточннка 5-о, вследствие неразенств;; сонротнвле.чий плеч 7-9 и 8-10. Как легко показать, э. д. с. не баланч-а п 1снорциональна пктaющe y ПаафяжеаНЮ V н акТИ-БНО ЛГ.ШНОСТК, Сбр;:зуемоГ; токо.м I и пг.еряжепием Г, при условии, что вспо.могательное напряжение V не образует активн;. .;ощности ни с I, ни с U. т. е. соБнадает с нгиш по частоте. Это легко осуществить, зыбирпя для V постоянное напряжение J5, чётные гармоннкн. Отсутствие и диагонали 7-8 э. д. с. основной ч ;стоты позволяет использовать электронные реле 5:ли кс;,н1енсаторы и прнменить ;1втоматнческого регули1Х)вания. На фиг. 2 нредставлен;- устро cTi:o, нреобрпзующее отклонение частоты в напряжение, основанное на Смп.читудиолг принц1-1пе. Здесь I н II - резинавсные контуры, настроенные на ча.стоту Bbinie и ниже помпнально, пнтаемые от нанряжения ;змеряемоГ частоты через стабилизатор S; 11и И - - разделительные трансформаторы, вкл1 4ei: Hbie В резонансные контуры, питающие санротивлен гя 1, 2. Г li 2. Напряжение AU BI диагопп.-;:; пропорционально отклопенню част1 ты от номинального значеиия. На фиг. 3 представлено устройстзо, нреобр :зующее отклонення частоты Б нанрялсение, о:нсванное Нй фазово), принципе. Здесь I - ёмкостпая цепь, ток в котор1:Г1 опережает напряжение па угол, близкий к 90. Цепь П обр;.зуется из резОНансного контура. 1 :;ч:троегного на номииальную частоту сети. Обе цени связапы с сопротивлениями }, 2, 1-п2 через разъедипнтельные трансформаторы 11 н 12, логично схеме но фиг. J. ействпе.
схемы ссновамо на повороге вектор,. Т(Жа контура П при переходе через с I :С:То я н,Ие р е 3 о н-аис а.
Уетройство, изображённое пл фиг. 4, отличается от схемы по фиг. 1 тем, что 1сумма и , ТОКОВ получаются В; первичных обмотках разделительных тра нсформаторов 1И и И, в то время как и предыдущих схемлх такое сложение достига.ласЕ с-онротивлепнях.
Схел1а Д( фиг. 4 в некоторых случаях может дать эконамню железа и .меди, так как отпааас т не обход и.чость в однюм из asMejinтельных трансформаторов (нанри.Alep U), а трансформаторы IF и 11 л-югут быть сделапы с малым количеством активных материалов, так как их погрепгность пе з-начегн я. Режем тран:сф,ормл1торов 1Г и F должен быть выбра так, чтобы при перегрузках в liepвичной цени они насыщались, ограничивая ток во вторичной пени. В тех случаях, когда по техническим условиям иримепепие двух измерительных трансформаторов I к I .всё же необходимо, п восьмидвенадца Ти-кратиая перегрузочпая спсообнюсть переменных сонротив.тений достаточна, целесообразнее применв№ие схемы фИ1г. 1.
Hai фиг. 5 покгваи вариант устройства, основанного па; фазовом принципе. Здесь, в отличие ют схемы по фпг. 3, суммиров атже, производится в первичных обмютка-х ра.зделительных трансфор.маторов.
Трапсформаторы 11 11 имеют по две одипаковые первичные обмотки, а, b и с, d, образующие . включаемый одной дмагоп лью п резонансную цепь CiLiRi, а, другой - через трапсформйтор в ёмкостную цепь CL. Благодаря перекрёстпому включению обмоток а и с по об.моткам а и b транСформатора- IP протекает разнг-сть токов ii п I,, я по обмоткам с и d трапсфорА{аТора II - сумма этих токов.
Назнаяеняе трансформатора создапие наивыгоднейших ре}кимоВ в-о всех частях схемы и компенсация угловой погрешности цени Со. В схеме по фиг. 3 та) же цель долотигается разделительным тралсфор.матором 12.
Преи.муществсм схемы по фиг. о является лучшее Использова.кие эталонной ёмкости Ci, что даёт воз-можиоеть получения больншх выходных «апряжений, чем В схеме но фиг. 3.
Для преобразо.вапия в напряжение производных от мощпости, частоты « т. д. последовательпо соедипяются двй преобразователя, дачощие & стациюна рно.м реж-име раеные, но обратные по паправле;шю, «гапряження: НЯ выходе.
При этом В; преобразователях используются лити различпого диаметра, что приводит к различной их тепловой инерции.
В результате, при переходных режимах ко.мнепсация выходных папряжений обоих преобразователей будет 1 арушаться и па -выходе появится )да|пряжен1ие, приближёнпо нропорциональнюе произв:одиой от измеряемой вели1чипы.
Hat фиг. 6 показйна схема комбиниройаппогс) регулятора частоты, использующего в ка.честве измерительпых opra.Hos предлагаемые преобразователи мощности :и. частотьг. Здесь Р - преобразователь мощности регулируемой машины, Af - преобразователь отклонений частоты. Воздейк;твпе сТ: иптегрального углй системы До и от зада1НйОЙ средней .мощности мепшны Рсо (которая может шмепяться по графику механизмом П) осуществляется иутё.м введения в цепь главного измерительного мостд подвижных потенциометров .
Воздействие от обменной; мощпости или какого-либо иного криггерия может быть аведено: или, как показано иа схеме, в цепь (нуль-ипдикаторя, или, е случае если/ для измерений используются также переменные в зависимости от протекающего тока сопротивления или иные переменные сопротивления, - виедением этих сопротивлений последовательно с преобразователями Р и Af в цепь главного .моста.
На фиг. б показала схе.м-а( регулятора при измерениях «а постояином TfiKe. Здесь К - конвертор, ;реобр; зующиГ| постоянный ток небалнн-с; :.госта в нг.иряжение. В качестве конвертора может быть применён икрофои, магiinTHbiii усилитель, нрерыватель и пр. ПрН измерительного моста на переменном токе дво) частоты конвертор становится ненужен. К - электронны нуль-индикахор нере генного тока с фазнровлпным выхс-тс-м. управляющий нснолнлтелыи 1,П )f:ie, измениюнтим мошность ЧсгСТ(;Т|;()й мг.пшны.
П р с д мет н 3 о б р е т е н 11 я
Устройство для получения напряжения клп тока, нронорционалыюго произведению двух электрических величин, ас 1ован ное па нснользоваlUiH проЕоддИков, сопротивление которых :ч еняется в квадратично заbHCH fiCT:j от протекаюнхего но ним
тока и включённых :В схему таким (юразс-м, что по одному пз них протекает ток, пропорт;иоплльньн сумме, а по другому - разности обеих электрических велнчип, причём оба соиротивления одповременно также ветвя.п1 мо-стика, пред азначепного для ннт-аипя от вспомогательного источнпка тока и имеошего в дпагона.тИ из 1е М1тельHbiii нрибор. О т л ii ч а ю щ е е с, я тем, что, с дель|0 н зедотвращеппя пспадапия в измерительный прибор токов, обусловливаемых перемно;каемыми величигами. при-мепены д;ва донолнитель П1 х неременных сонротнвлення, включенные в день мостика носледовч1тельно и попарно с основными, а в пепь сравнивае.мых напряжет) - нара.тлельно, таки.м образом, чтобы протекающие в них токи были на.ираВлены навстречу друг другу.
Фиг. 2
Мuj
S 7 (, UiufiAuJ
ягтер
Фиг. 3
V
V
Ц-шЧ1 I
т,
Фиг. 4
