Датчик активного тока для устройства защиты генератора

(19) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) В,И.Антонов и В,А.Ефремов (71) Чувашский государственный уни верситет им. И.Н,Ульянова(56) 1. Ковалевская В.В., Машенков В.М. Энергетические измеритель ные преобразователи электрических величин. Л., "Энергия", 1969, с, 2682. Авторское свидетельство СССР88376 1, кл. С 01 Р 19/00.(54) (57) ДАтчИК АктивНОГО ТОКА дЛяУСТРОЙСТВА ЗАЩИП 4 ГЕНЕРАТОРА, содержащий преобразователь тока в напряжение, подключенный выходом к одним з(50 6 О 1 й 19/06) Н 02 Н 7/ входам двух управляемых ключей, выходы которых подключены к входам вычитателя, и сглаживающий фильтр,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью снижения потребления мощности по цепи напряжения, в него дополнительно введены блок нечувствительности, делитель напряжения источника питания и инвертор, при этомвыход блока нечувствительности подключен к входу делителя напряжения,один выход которого подключен черезинвертор к управляющему входу одного управляемого ключа, другой выходупомянутого делителя напряжения подключен к управляющему входу второгоуправляемого ключа, а выход вычитателя подключен к входу сглаживающего фильтра.10 1Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защитегенераторов автономных энергосистем,Известен датчик активного тока,содержащий преобразователь тока внапряжение, промежуточный трансформатор напряжения, фазочувствительныйвыпрямитель, выполненный на интегральных прерывателях, и сглаживающийфильтр 13.В связи с тем, что в данном датчике преобразователь тока в напряжение выполнен на резисторах, мощность,потребляемая им по входу, сравнительно велика.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является датчик активного тока, в котором преобразовательтока в напряжение выполнен на опера 20ционном усилителе и дополнительновведен вычитатель, подключенный к выходу сглаживающего фильтра 2 3.Так как в известном датчике фазочувствительный выпрямитель выполнен25на транзисторных прерывателях, то он обнаруживает все недостатки, при" сущие устройству на транзисторах. В частности, используемые в датчикеаналоговые ключи управляются током,30 протекающим через база-коллекторныи переход их транзисторов. В результате его потребление по цепи управляющего напряжения не может быть ниже определенной величины, достаточной большой, и, кроме того, цепь управ ления аналоговыми ключами имеет своеобразную гальваническую связь с коммутируемой цепью. В связи с этим источник управляющего напряжения не должен иметь общей точки с другими 40 источниками входных сигналов и питания. Работоспособность датчика в этом случае обеспечивается внесением в цепь управления ключами промежуточного трансформатора напряжения, вто ричная обмотка которого включена таким образом, что указанная связь между цепями в каждую полуволну управляющего напряжения имела место лишь в одной точке,Эти меры ухудшают весогабаритные показатели датчика.Цель изобретения - снижение потребления мощности по цепи управляющего напряжения.Поставленная цель достигается тем,55 что в датчик активного тока для устн ройства защиты генератора, содержащии преобразователь тока в напряжение,8366 2подключенный выходом к одним входамдвух управляемых ключей, выходы которых подключены к входам вычитателя,и сглаживающий фильтр, дополнительновведены блок нечувствительности, делитель напряжения источника питания иинвертор, при этом выход блока нечувствительности подключен к входуделителя напряжения, один выход которого подключен через инвертор к управляющему входу одного управляемогоключа, другой выход упомянутого делителя напряжения подключен к управляющему входу второго управляемого ключа, а выход вычитателя подключен квходу сглаживающего Фильтра,На фиг. 1 изображена Функциональная схема датчика, на фиг, 2 - выходная характеристика блока нечувствительности; на фиг. 3 - диаграмма работы датчика; на фиг. 4 - график зависимости относительной погрешностидатчика от кратности управляющегонапряжения.Датчик активного тока содержитпреобразователь тока в напряжение 1,выход которого соединен с основнымвходом фазочувствительного выпрямителя, выполненного на управляемых (аналоговых) ключах 2 и 3 с изолированными входами управления, и блок нечувствительности 4. Выход блока нечувствительности 4 соединен с входом делителя напряжения 5, один вывод которого через инвертор 6 соединен с управляющим входом первого ключа 2,.а другой вывод непосредст-, венно - с управляющим входом второго ключа 3, а выходы ключей 2.,и 3 через вычитатель 7 соединены с входом сглаживающего фильтра 8. Устройство работает следующим образом,Если к датчику входные величины не подведены, оба аналоговых ключа 2 и 3 закрыты и напряжение на его выходе равно нулю, Такое состояние схемы обеспечивается тем, что при понижении напряжения (по абсолютному значению) на входе блока нечувствительности 4 до порога нечувствительности Оо (Фиг. 3, СС о ) напряжение на его выходе снижается до нуля, При этом к управляющему входу каждого из аналоговых ключей 2 и 3 приложено отрицательно запирающее напряжение. Порог нечувствительности выбирается превалирующим над уровнемО =У 51 пи)Юключи 2 и 3 попеременно открыты втечение интервала 6 = я - Ы,Оцгде р = оцс з 1 п(1Ов 30 помех, действующих на входе блока 4, и несоизмеримо меньше управляющего напряжения, подводимого к датчику.Если напряжение О на управляющем входе датчика достаточно велико 5 (Фиг. 3, т,Со ), то на интервалах времени, где оно по абсолютному значению превышает порог О, сигнал на выходе блока нечувствительности 4 скачком принимает высокий уровень 10 (по абсолютному значению), оставаясь нулевым в остальное время. Положительный импульс напряжения О еще выше поднимает потенциал одного вывода делителя напряжения и скачком 15 изменяет знак потенциала другого вывода. При этом ключ 2 сохраняет закрытое состояние, а ключ 3, приобретая проводимость по основному каналу, подключает выход преобразовате ля тока 1 к первому входу вычитателя 7. Отрицательный импульс напряжения О наоборот запирает ключ 3. Как видно из Фиг. 3, в каждый полу- период управляющего напряжения 25При этом среднее значение напряжения О на выходе вычитателя 7, выделяемое сглаживающим Фильтром 8,Чг л.О = -- О дийти8 я О Зы 1 1 с==с 05 - . 21 2 Гг Д" И:1 сЭ созе; пропорционально активной составляющейтока сети,Из (1) и (2) видно, что датчикобладает методической погрешностью,вызванной наличием в кривой напряжения О безтоковых пауз длительностью,равной сР. Но ее величина уже приУьв = О ) 4 (фиг. 4)практически неоказывает влияния на точность измерения активного тока.Таким образом, введение в датчикактивного тока дополнительных элементов и новые конструктивные связи,установленные между ними, позволилиисключить из него промежуточный трансформатор напряжения и, как следствие,уменьшить потребление по цепи управляющего напряжения и улучшить его ве-согабаритные показатели.