Датчик активной или реактивной составляющих синусоидального тока Советский патент 1982 года по МПК G01R19/06 

I

Изобретение относится к электроиэ мерительной технике и предназначено для измерения активной или реактивной составляющих синусоидального тока.

Известен датчик активной или реактивной составляющих синусоидального, тока, содержащий трансформаторы тока и напряжения, сумматор и два транзисторных ключа, управляющие входы которых соединены с противофазными выводами вторичной обмотки трансформатора напряжения, выходы через резистор связаны с вторичной обмоткой трансформатора токч, средний вывод которой соединен с первым входом сумматора, а ее противофазные выводы через выпрямительные диоды присоединены к выходам соответствующих транзисторных ключей и второму и третьему входам сумматора l .

Известный датчик сложен по конструкции и имеет недостаточную надеж.ность.

2

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является датчик активной или реактивной составляющих синусоидального тока, содержащий трансформатор тока, выпрймительный мост, вход которого присоединен к вторичной обмотке трансформатора ока, резистор нагрузки и цепь из последовательно соединенных транзисторного ключа и запоминающего кон10денсатора, присоединенные параллельно к выходу выпрямительного моста и последовательно соединенные сельсин и блокинг-генератор, выход которого соединен с управляющим входом тран15зисторного ключа 2.

Недостаток известного датчика сложность его конструкции и настройки на режим измерения активной или реактивной составляющих синусоидаль20ного тока, что снижает надежность датчика.

Цель изобретения - упрощение датчика и повышение его надежности. 39 Поставленная цель достигается тем что в датчике активной или реактивной составляющих синусоидального тока, содержащем трансформатор тока, выпрямительный мост, вход которого связан с вторичной обмоткой трансформатора тока, цепь из последовательно соединенных транзисторного ключа .и запоминающего конденсатора, присоединенную к выходу выпрямительного моста, и ждущий блокинг-генератор, выход которого соединен с управляющим входом транзисторного ключа, дополнительно введены цепочка, имеющая последовательно соединенные резистор и конденсатор, присоединенная к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, и переключатель неподвижные контакты которого включе ны параллельно указанной цепочке, а вход выпрямительного моста присоединен к подвижному контакту переключателя и общему выводу соединения ре зистора и конденсатора цепочки. На фиг. 1 изображена блок-схема датчика; на фиг. 2 -.линейные диаграммы, иллюстрирующие работу датчика соответственно при измерении активной и реактивной составляющих синусоидального тока. Датчик содержит трансформатор 1 тока с первичной обмоткой 2, включен ной в Lienb контролируемого синусоидального тока сети переменного тока, и вторичной обмоткой 3 цепочку из последовательно соединенных резистора k и конденсатора-5 присоединенную к выводам вторичной обмотки 3 трансформатора 1 тока, переключатель 6, имеющий неподвижные контак ты 7 и 8, которые включены параллель но этой цепочке, и подвижный контакт 9, выпрямительный мост 10, вход кото рого присоединен к подвижному контак ту 9 переключателя 6 и общему выводу соединения резистора k и конденса тора 5«цепь из последовательно соединенных транзисторного ключа 11 и запоминающего конденсатора 12, присоединенную к Выходу выпрямительного моста 10, и ждущий блокинг-генера тор 13 выход которого соединен с уп равляющим входом транзисторного ключа 11, а вход,связан с сетью перемен ного тока контролируемого синусоидального тока. Датчик работает следующим образом. 2 При наличии контролируемого синусоидального тока 1. в первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока в его вторичной обмотке 3 индуктируется ток i, пропорциональный току 1 в первичной обмотке 2 и совпадающий с ним по фазе. Этот вторичный ток i протекает по цепочке, образованной последовательно соединенными резистором k и конденсатором 5 и являющейс й нагрузкой трансформатора 1 тока. При этом на резисторе 4 формируется напряжение и, пропорциональное контролируемому току и совпадающее с ним по фазе, которое (с учетом наличия сдвига фаз между контролируемым током и напряжением сети переменного тока) равно R sin (u)t-«f), где 3,71 - амплитудное значение контролируемого синусоидального тока, п-г - коэффициент трансформации трансформатора 1 тока; 9 - угол сдвига фаз между напряжением сети DC переменного тока и контролируемым током 3 . В то же время на конденсаторе 5 цепочки формируется напряжение 1)5, пропорциональное контролируемому току 3 , но сдвинутое относительно его по фазе на угол Я/2, которое (с учетом наличия сдвига фаз между контролируемым током и напряжением сети переменного тока) равно sin(aJt-4 - 1), Uc -ii -Х где X - емкосткое сопротивление конденсатора 5 на частоте контролируемого тока. Вход выпрямительного моста 10 в зависимости от того измеряют ли активную или реактивную составляющие контролируемого синусоидального тока с помощью переключателя 6 присоединяют параллельно конденсатору 5 (замкнуты контакты 8 и 9 переключателя 6) или параллельно резистору k (замкнуты контакты 7 и 9 переключателя 6). При этом на выходе выпрямительного моста 10 формируется выпрямленное напряжение UJQ (фиг. 2), пропорциональное соответственно напряжению Ug на конденсаторе 5 или напряжению U4 на резисторе k, которое прикладывается к цепи, состоящей из последовательно соединенных транзисторного ключа 11 и запоминаю щего конденсатора 12 (фиг. 1). В мо менты времени, соответствующие моме там перехода напряжения DC сети переменного тока (фиг. 2), поступающе го на вход ждущего блокинг-генерато ра 13 через нулевые значения, блокинг-генератор 13 запускается и фор мирует на своем выходе прямоуголь.ные импульсы Уц (фиг. 2) малой длительности . Эти импульсы имеют частоту равную двукратной частоте контролируемого тока сети переменного тока, и с выхода блокинг-генератора 13 поступает на управляющий вход транзисторного ключа 11, который кратко временно замыкается с частотой импульсов;Так как кратковременное/ периодическое замыкание транзисторного клю ча 11 совпадает с нулевыми значения ми напряжения УС. сети переменного тока, то при присоединении входа выпрямительного моста 10 параллель но конденсатору 5 на запоминающем конденсаторе 12, включенном последо вательно с транзисторным ключом 11, формируется напряжение постоянного тока U|2,равное Ut2 - 5 Т..е.пропорциональное активной соста ляющей контролируемого синусоидального тока. Соответственно при присоединении входа выпрямительного моста 10 посредством переключателя 6 параллельно резистору на запоминающем конденса торе 12 формируется напряжение U|2 постоянного тока, равное и,2 - - -Р-ч- sinep, Т.е. пропорциональное реактивной составляющей контролируемого синусоидального тока. Таким образом, благодаря дополнительной цепочке , состоящей из последовательно соединенных резистора Ц и конденсатора 5. формирующей два синусоидальных напряжения, пропорциональных контролируемому току и сдви нутых по фазе относительно друг друга на угол, равный , и наличию до полнительного переключателя обеспе926чивается простой и практически мгновенный переход датчика из режима измерения одной, например активной, в режим измерения другой - реактивной составляющих контролируемого синусоидального тока. При этом за счет исключения сельсина конструкция датчика существенно упрощается и повышается, его надежность по сравнению с прототипом, а также исключается необходимость предварительной настройки датчика на требуемый режим измерений, связанной в прототипе с использованием дополнительной аппаратуры, фиксирующей фазу выходного напряжения сельсина, и значительной затратой времени. . Датчик имеет также повышенную по-, мехоустойчивость при изменении активной составляющей тока, обусловленную шунтированием высокочастотных гармонических составляющих, содержащихся во вторичном токе трансформатора тока конденсатором 5Применение датчика для. измерения активной или реактивной составляющих синусоидального тока повышает надежность систем автоматики, использующих датчик, упрощает их эксплуатацию. Формула изобретения Датчик активной или реактивной составляющих синусоидального тока, содержащий трансформатор тока, выпрямительный мост, вход которого связан с вторичной обмоткой трансформатора тока, цепь из последовательно соединенных транзисторного ключа и запоминающего конденсатора, присоединенную к выходу выпрямительного моста, и ждущий блокинг-генератор, выход которого соединен с управляющим входом транзисторного ключа, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности датчика, дополнительно введены цепочка, имеющая последовательно соединенные резистор и конденсатор, присоединенная к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, и переключатель неподвижные контакты которого включены параллельно указанной цепочке, вход выпрямительного моста присоединен к подвижному контакту переключа