Трехфазный фильтр симметричных составляющих Советский патент 1981 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано для вьщеления симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей в трехфазных электрических сетях. Известен трехфазный фильтр сим- , метричных составляющих, состоящий из трех одинаковых.фильтров симметри ных составляющих, содержащих по два активно-реактивных плеча р }Недостатками фильтра являются погрешность выделения симметричных составляющих, обусловленная зависимостью реактансов плеч фильтра от частоты и температуры, а также громоздкость, обусловленная избыточностью элементо фильтра. Наиболее близкий к предлагаемому по технической с тцности - трехфазный шьтр симметричных составлягацих, состояний из трех плеч, в состав которых входят последовательно соединенные конденсатор и два резистора. точки соединения которых образуют три 1зыходных зажима фильтра, а точки соединения конденсаторов и резисторов различных плеч образуют три вход1-1ЫХ зажима, подключаемых к фазам А,В и С сети (2. . Недостаток этого фильтра - погрешность выделения симметричных составляЮ1ЦИХ прямой последовательности, обусловленная температурной и частотной зависимостью реактансов плеч фильтра, что приводив к попаданию на выходные зажимы фильтра симметричных составляющих других поепедовательностей, приводяп их к погрешности измерений, достигающей 100%. Кроме того, этот фильтр имеет ограниченные функциональные возможности. Цепь изобретения - повьпиение точности определения симметричных составляющих и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный фильтр симмет3ричяых составляющих, состоящий из трех плеч, содержащих последовательно соединенные конденсатор и резисто причем точка соединения резистора и обкладки конденсатора подключена к трем выходным зажимам фильтра, а вторые обкладки конденсаторов подключены к трем входным зажимам, вве дены переключатель и три цепи из последовательно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и сумматора, причем первые выводы катушек индуктивности подключе1гы ко вторым выводам трех резисторов, вторые выходы сумматоров подключены к первым обкладка конденсаторов, точки соединения конденсаторов и резисторов соединены со вторыми неподвижшз1ми контактами переключателя, точки соединения катушек индуктивности и конденсаторов соединены с первыми неподвижными контактами переключателя, и вторыми выходными зажимами, первый подвижный KOFITHKT перекпючате ля подключен к третьим выходам зторо го и третьего сумматора, второй подвижный контакт - к четвертым выходам первого и третьего сумматора, третий контакт - к третьему выходу первого сумматора и к четвертому выходу второго сумматора. На фиг.1 представлена принципиал ная схема устройства; на фиг.2 - век торная диаграмма напряжений. Устройство содержит конденсатор резистор 2, катушку индуктивности 3 конденсатор 4, сумматор 5, конденсатор 6, резистор 7, катушку индуктивности 8, конденсатор 9, сумматор 10, конденсатор И, резистор 12, ка тушку индуктивности 13, конденсатор 14, сумматор 15, переключатель 16, входные зажимы 17 - 19, выходные за жимы 20-25. Устройство работает следуюо м об зом. Наличие переключателя 16 предполагает два режима работы фильтра: ре:{ким выделения напряжения обратной последовательности (переключатель 16 находится в положении II) ирежим выделения напряжения прямой после-довательности .(переключатель находится в положении 1). В первои режиме напрялсение на выходных зажимах 20 и 21 фильтра равно а,,п-№„,)-|0, .,„ t, B, линейные напряжения трехфазной сети; - I.1 напряжения на выходах сумматоров 5 и 10; 1 1) сопротивления актансов и реактансов плеч фильт ра, выбранные в COOTкошении на Х-Ий -i-Xa - ) Q- о - Ь номинальной час1 2- 1 тоте сети ,-, Й2-Сг - 1 3 8 1г ,f4. ( I Напр шения Ugg и равны ряжениям на парах зажимов 24,25 5,23: l3H9T -l3.U . .nzirm n,s 2a5u, /V4 -4После вырал ения линейных напряий . 0, И ,7 через метричные составляющие прямой и обратной и последовательное-и несложных преобразований из ажений (2), (З) получаем: :.. Подстановка значений и выражение линейных напряжений , 18 ,9 симметричные тавлякицие 04. и 0 приводит при лонении частоты сети к следующему ажению: «1+5(3+4 с(У-1 о5ц Чо.. значение , выходного напряжения фильтра при номинальном значении частоты сети; Т/З uUJb - абсолютная погреш 10Д1 гоб-ц ность опрпвделения напряжения обратной последователь кости, ди; отклонение частот сети от номинальн го значения, номинальное значе ние частоты сети - оператор поворота Относительная погрешность опреде ления напряжения обратной последова тельности с помощью такого фильтра при й 0,2 Гц равна ,11 ТЗдши диз 1 л -- 7ГТ -100% :;100% 10 п lYTujA 2u)o -100-0,1% . Для известных фильтров обратной последовательности относительная погрешность при отклонении частоты ,2 Гц составляет 8%, что обусловлено присутствием составляющей аддитивной погрешности фильтра, опр деляемой напряжением прямой последо вательности Иц., которая в. данном фильтре компенсируется. Во втором режиме работы фильтра напряжение на выходных зажимах филь ра 23 и 24 равно --ча n,.ie is,g, Путем аналогичных преобразований можно показать, что относительная погрешность определе шя напряжения прямой последовательности -Jfj , равна uuu (Tgf 100% ОД %. (9) Из векторной диаграммы (фиг.2) .видно, что векторы линейных напряжений сети раскладываются на следую щие суммы напряжений: 1Т,1в -CC-i дa - j,l4,a5).в,,,02 . а так как напряже аадо гди .а - дг -чЬД пропорциональны напряжениям соответ ственно обратной и прямой последова тельностей, то при вычитании с помощью сумматоров одной из этих симметричных систем трехфазиого напряжения, снимаемого с трех пар зажимо (в) 10t 21 и 22 (24 и 25); 22 и 20 (25 и 23); 20 и 21 (23 и 24) из трехфазного наг пряжения сети, с других трех пар выходных зажимов снимается трехфазное напряжение прямой или обратной последовательности со скомпенсированной аддитивной погрешностью. Таким образом, введение в плечи трехфазного фильтра симметричных составляющих трех последовательных цепей, состоящих из сумматоров, катушки индуктивности и конденсатора, а также переключателя позволяет выделять трехфазные напряжения прямой и обратной последовательностей с компенсацией аддитивной .погрешности фильтра, что приводит к повышению на порядок точности определения симметричных составляю1а 1х обратной и прямой последовательностей и дает возможность использовать фильтр как прецизионный источник симметричного трехфазного напряжения, расширить область применелтя фильтра. Формула изобретения Трехфазный фильтр симметричных составляю1аих, состоящий из трех плеч, содержа:цих- последовательно соединенные конденсатор и резистор, причем точка соединения резистора и обкладки конденсатора подключена к трем выходным зажимам фильтра, а вторые обкпадки конденсаторов подключены 1 к трем входным зажимам о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения симметричных со-ставляю цих и расширения функциональных возможностей, в него введены переключатель и три цепи из последоват.ельно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и сумматора, причем первые выводы катушек индуктивности подключены ко вторым выводам трех резисторов, вторые выходы сумматоров подключены к первым обкладкам конденсаторов, точки соединения конденсаторов и резисторов соедине1а1 со вторыми неподвижными контактами переключателя, точки соединения катушек индуктивности и конденсаторов соединены с первыми неподвижными контактами переключав теля и вторыми выходными зажимами, первый подвижный контакт переключателя подключен к третьим выходам второго и третьего сумматора-, второй подвижный контакт - к четвертым