Устройство для автоматической компенсации емкостного тока утечки Советский патент 1980 года по МПК H02H3/16 H02J3/18 

не контролируется его состояние. Неучет напряжения на компенсирующем дросселе и индукции в его магнитопроводе приводит к существенным погрешностям при настройке компенсирующей цепи при различных видах и величинах сопротивления утечки.

Указанные недостатки устранены в устройстве автокомпенсации, взятом в качестве прототипа, содержащем источник питания, управляемое усилителем постоянного тока компенсирующее звено, подключенное к сети через искусственную нулевую точку, на магнитопроводах которого расположены рабочие, управляющие и измерительные обмотки, блок измерения индуктивности указанного компенсирующего звена и емкости сети, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока. В таком устройстве измерение емкости сети и эквивалентной индуктивности компенсирующего дросселя осуществляется с помощью наложенного на рабочую сеть и обмотки указанного дросселя тока оперативного источника, а настройка компенсирующей цепи в резонанс с емкостью сети на рабочей частоте производится замкнутой на компенсирующий дроссель системой автоматического регулирования, которая отрабатывает сигнал рассогласования изменения индуктивности компенсирующей цепи, т.е. при настройке компенсирующей цепи учитывается состояние компенсирующего дросселя. В свя зи с этимточность настройки оказывается достаточно высокой 3} .

Однако известное устройство обладает другими недостатками, которые заключаются в следующем. Для настройки компенсирующей цепи ток оперативного источника накладывается на емкость сети на рабочие и на измерительные сгбмотки компенсирующего дросселя. При этом преобладание индуктивного и емкостного характера оперативного тока определяет работу датчика настройки - фазочувствительного детектора. Наложение тока оперативного источника и на рабочие, и на измерительные обмотки приводит к тому, что ток управления фазочувствительного детектора определяется не только емкостью сети и индуктивностью измерительной обмотки компенсирующего дросселя, но и индуктивностью рабочих его обмоток. Кроме того, электрическая связь между измерительными и рабочими обмотками дросселя обуславливают необх9Димость дополнительных мероприятий для исключения влияния напряжения смещения нейтраши промышленной частоты на работу системы автоматического регулирования и уменьшения влияния изменения индуктивности рабочих обмоток на индуктивность измерительных обмоток. Такими мероприятиями служит кключение в цепь измерительных обмоток дополнительного дросселя с воздушным зазором и фильтра присоединения их к Земле. Однако такое техническое решение наряду с усложнением устройств компенсации не позволяет получить стабильные характеристики настройки цепи компенсации. Это вызвано тем, что параметры дросселей, особенно с регулируемым воздушным зазором, имеют, как правило, значительный разброс, которые изменяются как при изготовлении (штамповка, термообработка магнитопроводов), так и в процессе эксплуатации (колебание напряжения в сети, строение, механические воздействия). Если изменения параметров при изготовлении могут быть учтены индивидуальной настройкой устройств компенсации, то изменения параметров в процессе эксплуатации учесть не представляется возможным. Этот недостаток особенно проявляется при настроке цепи компенсации указанного устройства, так как условием настройки в резонанс с емкостью сетки на промышленной частоте со индуктивности 1дррабочих обмоток компенсирующего дросселя является настройка индуктивности Ly,j измерительных обмоток в резонанс с емкостью сети на частоте оперативного источника ( В результате этого

даже небольшая расстройка индуктивности в цепи измерительных обмоток приводит к существенным погрешностям в настройке компенсирующего дросселя.

Целью изобретения является повышение точности компенсации емкостных токов утечки.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для компенсации емкостного тока утечки, содержащем подключенное к сети через присоединительный трансформатор компенсирующее звено, на магнитопроводах которого расположены измерительные обмотки и обмотки управления, соединенные через усилитель постоянного тока с выходом, органа сравнения, генератор оперативного тока, выход которого соединен с входом органа сравнения, измерительные обмотки компенсирующего звена и присоединительный трансформатор генератора оперативного тока подключены к пер.вому входу органа сравнения, генератор оперативного тока через выходной трансформатор и присоединительный фильтр подключен к сети, причем вторичная обмотка выходного трасформатора подключена ко второму входу органа сравнения, выполненному по схеме сравнения токов,

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство состоит из компенсирующего эвена, содержа1т1его присоединительный дроссель-трансформатор 1 и компенсирующий дроссель, на магнитопроводах которого расположены рабочие 2, 3, 4, 5, управляющие 6, 7 и измерительные 8, 9 обмотки, и блока измерения емкости сети и индуктиности указанного компенсирующего звна.

Блок измерения выполнен на генераторе оперативного тока 10, нагрузкой которого является цепь измерения емкости сети, состоящая из присоединительного емкостного фильтра 11, емкости фаз сети относительно земли 12, конденсатора 13 и выходного трансформатора 14, и цепь измерения индуктивности компенсирующего звена, состоящая из последовательно включенных измерительных обмоток 8, 9 и присоединительного трансформатора 15.

Выходной трансформатор 14 и присоединительный трансформатор 15 через схему сравнения токов, выполненную на транзисторе 16, подключены к транзисторному усилителю постоянного тока 17, нагрузкой которого являются обмотки управления 6, 7 компенсирующего дросселя.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал, снимаемый с нагрузки генератора оперативного тока 10 поступает на колебательный контур, одним из элементов которого является емкость сети 12, и на измерительные обмотки 8, 9 компенсирукзщего дросселя.

При изменении емкости сети от нулевого до максимально возможного значения сигнал, снимаемый с выходного трансформатора 14, изменяется. Величина этого сигнала зависи от степени рассогласования частоты собственных колебаний-контура, образованного емкостью сети 12, присоединительным емкостным фильтром 11, конденсатором 13. и выходным трансформатором 14, и частоты наложенного на него напряжения. Для получения однозначной зависимости: сигнала, снимаемого с выходного трансформатора 14, частоту автогенератора выбирают не превышающей ча.стоты собственных колебаний вышеуказанного контура при максимально возможной емкости сети (используется восходящая ветвь резонансной кривой). Поэтому при приближении частоты собственных колебаний упомянутого контура при увеличении емкости сети 12 и частоты автоколебаний генератора 10 амплитуда снимаемого

с выходного органа сигнала растет. Ток, пропорциональный указанному сигналу, и ток в цепи измерительных обмоток 8, 9 поступает на схему сравнения, выполненную на транзисторе 16.

Сигнал рассогласования указанных токов управляет током подмагничивания компенсирующего дросселя в его обмотках управления 6, 7с помощью релейного усилителя 17. При появлении сигнала рассогласования,

0 например, из-за увеличения емкости сети, релейный усилитель замыкает цепь постоянного тока в обмотках управления. В результате чего обеспечивается подмагничивание магни5топровода дросселя, и индуктивность его рабочих обмоток 2, 3, 4, 5 уменьшается. Вследствие этого ток в измерительных обмотках дросселя увеличивается до тех пор, пока не до0стигнет тока, пропорционального сигналу, снимаемого с элемента контура, являющегося функцией измеряемой емкости сети. Сигнал рассогласования в этом случае становится равным нулю и релейный усилитель

5 17 разрывает цепь тока в обмотках управления 6, 7. В результате индуктивность компенсирующего дросселя увеличивается, а следовательно, ток в измерительных обмотках

0 уменьшается. При этом на выходе схемы сравнения токов появляется сигнал рассогласования, приводящий цепь постоянного тока в обмотках управления в состояние прово5димости. Цикл повторяется. Таким образом, условием резонансной настройки с емкостью сети 12 цепи компенсации, состоящей из рабочих обмоток 2, 3, 4, 5 дросселя и при0соединительного дроссель-трансформатора 1, является равенство тока, пропорционального сигналу, являющегося функцией емкости сети, и тока, пропорционального индуктивности измерительных обмоток.

5

Электрическое разделение цепи измерения емкости сети и индуктивности компенсирующего дросселя позволяет значительно упростить устройство, так в нем отсутствуют спе0циальные функциональные узлы для устранения влияния напряжения смещения нейтрали промышленной частоты на работу автоматического регулирования и уменьшения влияния из5менения индуктивности рабочих обмоток на параметры измерительных обмоток. При этом измерение емкости сети осуществляется достаточно точно, и сигнал, являющийся функци0ей измеряемой емкости, при внесении в контур активных проводимостей изоляции в широком диапазоне их изменения практически остается неизменньом. Это объясняется тем, что

5 внесение в контур активных прово