Фильтр симметричных составляющих Советский патент 1980 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть испольэовано для выделения симметричных составляющих напряжений и токов прямой и обратной последовательностей в трех фазных электрических сетях. Известен фильтр симметричных составляющих с активно-емкостными плечами 1. Недостатком этого фильтра являются температурная и временная погрещности вьщелення симметричных составляющих, обусловленные зависимостью реактивных сопротивлений фильтра от температуры и времени (погрешностью из-за температурной зависимости актансов можно пренебречь ввиду малых температур ных коэффициентов сопротивлений ТКС - резисторов из манганина). Известен также фильтр симметричных состав ляющих, состоящий из активно-емкостного и активно-индуктивного плеч 2. Он обладает теми же недостатками. Наиболее близким к предлагаемому фильтру по технической сущности является фильтр симметричных составляющих, плечи которого состоят из активных сопротивлений и индуктивностей (3. Недостатком этого фильтра является существенная погрещность выделения симметричных составляющих, обусловленная значительными изменениями активного сопротивления обмоток катушек индуктивности при изменении температуры. Цель изобретения - снижение температурной погрещности фильтра. Поставленная цель достигается тем, что в фильтр симметричных составляющих, содержащий два плеча, каждое из которых выполнено в виде последовательно включенных резистора и катушки индуктивности, точки соединения которых являются выходами фильтра, а другой вывод катущки индуктивности одного из плеч является одиим из его входов, дополнительно введены три резистора, причем первый и второй резисторы включены последовательно, их средняя точка является другим входом фильтра, и подключены к другому выводу резистора одного плеча и другому выводу катушки индуктивности другого плеча фильтра 3 к выводу резистора которого подключен третий из вновь введенных резисторов, вывод которого является третьим входом фильтра. В предлагаемом фильтре первый резистор выполнен из того же материала, что и резисто pbf плеч фильтра, а второй и третий резисторы выполнены из того же материала, что и обмот ки катушек индуктивности и имеют значения сопротивлений, равные удвое1шым значениям активных сопротивлений указанных обмоток. На чертеже изображена принципиальная схема фильтра симметричных составляющих. Фильтр состоит из плеч 1 и 2, катушек 3 и 4 индуктивности плеч, резисторов 5 и 6 плеч, первого 7, второго 8 и третьего 9 резис торов. Катушка 3 индуктивности, резисторы 5, 8, 7, катушка 4 индуктивности, резисторы 6 и 9 включены последовательно. Один вывод катушки индуктивности 3 является одним из входов фильтра, средняя точка резисторов 7 и 8 - другим входом, а вывод резистора 9 является третьим входом фильтра. Средняя точка катушки индуктивности 3 и резистора 5, а также средняя точка катушки индуктивности 4 и резистора 6 являются выходами фильтра. Выходное напряжение фильтра равно

rra r -jcob

.и

АВ г 4 г,4

(1)

и

ftCl))r jl«;U

где линейные напряжения подводимые к фильтру;

- сопротивление элемента 6 фильтра;

- то же злемента 7;

h - активное сопротивление катушки 3 (4) индуктивности;

Ь- - сопротивление злемента 5.

Выразив линейные напряжения через снимет ричные составляющие и сгруппировав коэффициенты при соответствующих составляющих, имеем

.. .Гг241г - Ц .Q JrVgrDl in.,

V2.

t-g-vrn - -j b ciier).)

(2)

и I

U;L-(V-,, (5)

Из (5) следует, что температурная погрешность фильтра может быть исключена при подборе одинаковых по знаку и значению температурных приращений индуктивного сопротивления, определяемого температурным коэффициентом магнитной проницаемости (ТК) сердечника кзтушкк и суммарного активного

сопротивления (Г.) , определяемого ТКС материала обмоток катушек. Если 21 выполнено из материала с малым ТКС (K)t°-vavCOnst выполняется равенство (4) и Т1 подобрано таким образом, чтобы

выполнялось равенство (5), изменение температуры окружающей среды приведет к погрешности измерения симметричных составляюицсс, обусловленной изменением f ).

Относительная погрешность измерения напряжения обратной последовательности расчитывается ю следующего вьтражения

U.U,«.2M,

(6)

иТГ 2Wu U

6,2 кОм,

при заданных сиЬ -lib50 20 гн

« .« .-- 700 Ом, Ij - 2,5%, изменении температуры на 10 С и использованш медного обмоточного привода - (ТКС 0,4 j) относи - напряжения соответственно прямой и обратной последовательностей .N3 - оператор трехфазной системы напряжений. одстановки значений а и а получим . k - ir - v- +iCwU -i-r . (Y- 4.2. 2 Ъ К J 2 Ъ r,, ,)U n,.jfcy,, 4- 4- i видно, что для выделения на выходе апряжения только обратной последои необходимо выполнение следующих - г ; - - I v J

тельная погрецлюсть определения напряже1шя обратной последовательности при помощи извесного фильтра из (6) равна

0.4 г- оЪ-7000м

в2-6800 Ом 4-О-8/0,

В данном фильтре сопротивление 2h выполнено,из того же материала, что и обмотка катушки индуктивности. Поэтому /t -vav- 4r/|t« -Xar,a fikV его. Тогда из (6) следует, что у - 0.

В предлагаемом фильтре уменьшается составляющая погрешности, обусловленная температурной зависимостью активных сопротивлений, обмоток катушек индуктивности, в результате чего на порядок увеличена точность определения симметричных составляющих и расширена область рабочих температур, что позволяет увеличить сферу применения фильтра.

Формула изобретения

1. Фильтр симметричных составляющих,

содержащий два плеча, каждое из которых выполнено в виде последовательно включенных резистора и катушки индуктивности, точки соединения которых являются выходами фильтра, а другой вывод кйтушки индуктивности одного из плеч является одним из его входов, отличающийся тем, что, с целью снижения температурной погрешности фильтра, в него дополнительно введены при резистора, причем первый и второй резисторы включены последовательно, их средняя точка является другим входом фильтра, и подключены к другому выводу резистора одного плеча и другому выводу катушки индуктивности другого плеча фильтра, к выводу резистора которого подключен третий из вновь введенных резисторов, вывод которого является третьим входом фильтра

2. Фильтр по п. 1, отличающийс я тем, что первый резистор выполнен из того же материала, что и резисторы плеч фильтра, а второй и третий резисторы выполнены из того же материала, что и обмотки катушек индуктивности и имеют значения сопротивлений, равные удвоенным значениям активных сопротивлений указанных обмоток. Источники информаюш,

принятые во внимание при зкспертизе

1.Фабрикант В. Л. Фильтры симметричных составляющих, ГЭИ, 1%2, фиг. 2.

2.Фабрикант В. Л. Фильтры симметричных составляющих, ГЭИ, 1962, фиг. 3.

3.Фабрикант В. Л. Фильтры симметричней составляющих, ГЭИ, 1962, фиг. 6.

0Х

0У