Датчик активного тока

(23) Приоритет Опубликовано 23,12.80, Бюллетень Ж 47Лата опубликования описания 25. 12.80 ао делам изобретений и открытий(54) ДАТЧИК АКТИВНОГО ТОКА Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам измерения активной мощности цепей переменного тока и может быть использовано в качестве датчиков нагрузки систем регулирования частоты и активной мощности генераторных агрегатов, а также в качестве измерительных элементов устройств зашиты от перегрузок, контроля величины сопротивления изоляции электроэнергетических установок и т.п.Известен датчик активного тока, содержащий питающий трансформатор напряжения подключенный через делитель напряжения на добавочных резисторах к трехфазному1 З напряжению сети, фазочувствительный элемент, плечи которого образованы вторичными полуобмотками питающего трансформатора напряжения и первичными обмотками разделительных трансформаторов, а в диагональ через трансформатор тока одной иэ фаэ включен согласующий резистор, выпрямительные мосты, питающиеся от вторичных обмоток разделительных 2трансформаторов я нагруженные на балластные резисторы 1.Недостаток этого датчика - низкий КД, обусловленный применением резисторов в качестве делителя напряжения и балластной нагрузки, а также существование методической ошибки измерения и на личие пульсаций в выходном сигнале, возникающих в связи и использованием несовершенного фазочувствительного элемента.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик активного тока, содержащий трансформатор напряжения, подключенный через последовательно соединенные с ним автотрансформатор и фазосдвигающую ЯС - цепь к трехфазному напряжению сети, резистивиый делитель, включенный через трансформатор тока в одну из фаз трехфазной сети, выпрямительные мосты, питающиеся от выход ных зажимов трансформатора тока и нагруженные на транзисторные ключи, цепи управления которых подключены ко вторичным обмоткам трансформатора напряжения 2 .78 с 8 1Однако недостатками этого датчика активного тока являются неудовлетворительные массогабаритные показатели, обусловленные использованием избыточного числа тРансФорматоров и кал ичием вып рямител ьиы х мостов, а также существование напряжения. пульсаций в выходном сигнале, возникающих в связи с использованием несовершенного фазочувствительного элемента и принципа выделения полезного сигнала. 10Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности воспроизведения.Поставленная цель достигается тем, что в датчик активного токасодержащий 15 трансформатор тока, включенный в одну из фаэ трехфазной сети, резистивный делитель, подключенный к выходу транс,- форматора тока, трансформатор напряжения, включенный на линейное напряжение 20 фаз, соседних с фазой, в которую включен трансформатор тока, и два основных ключа цепи управления Которых подключены к выходу трансформатора напряжения, а нагрузка подключена одним концом к средней точке резистивного делителя, введены дополнительные ключи, соединенные последовательно с основными ключами, и конденсаторы, включенные между выводами соединения основньк и дополнитель ных ключей и средним выводом резистивного делителя, причем цепи управления дополнительных ключей подключены к выходу трансформатора напряжения, а нагрузка вторым выводом подключена к вы- З 5 воду соединения дополнительных ключей.Ка фиг.1 изображена структурная схема датчика активного тока; на фиг,2 представлены временные диаграммы, поясняющие его принцип действия. 40Йатчик активного . тока состоит иэтрансформатора 1 тока, включенного водну из фаз трехфазной сети, резистивного делителя 2, подключенного к выходным .зажимам трансформатора тока, попарнопоследовательно соединенных основных3 и 4 и дополнительных 5 и 6 ключей,подключенных параллельно резистивномуделителю, конденсаторов 7 и 8, включенных между выводами соединения основных и дополнительных ключей и среднимвыводом резистивного делителя, трансформатора 9 напряжения, включенного на линейное напряжение фаэ, соседних с фазойзанятой трансформатором тока, причем 55вторичные обмотки трансформатора напряжения подключены к цепям управленияосновных и дополнительных ключей, а каг 4рузка 10 датчика включена между выводом резистивкого делителя.Принцип выделения полезного сигнала в предлагаемом датчике активного тока основан ка следующих, свойствах одкофазных и трехфазных сетей переменного тока.Если принять за начало отсчета угол, для которого значение однофаэкого напряжения равко нулю, то выражения для фазкого тока и напряжения имеют видИ, =О "1 пц (1)1 Я 1 ю - Ч) (2) где Оуи); - амплитудные значения напряжены и тока в фазе;Ц - угол сдвига фаз между током и напряжением;Ж - угловая частота;Ь - время.Выражение для фаэкого тока можно представить в следующем виде(3)откуда следует, что мгновенное значениеполного тока пропорционально его активной составляющей в моменты времени,соответствующие угламйЮ(, = ( 2 к 1), (4)где К = О,1,2:т,е.(1) :сов 9=1 (5)2где К - коэффициент пропорциональности,Если учесть, что в трехфаэных сетяхпеременного тока сдвиг между любымфазным няпряжением и линейным напряжением двух других фаз составляет угол,равный 22., то отсюда следует, что мгновенное значение полного тока в фазе пропорционально его;. активной составляющей в моменты времени, когда мгновенное значение соответствующего линейного напряжения достигает своего нулевогозначения (фиг.2 С).Датчик активного тока работает следующим образом,Сигнал с трансформатора 1 тока поступает на резистивный делитель 2, где преобразуется в напряжение, пропорциональное полному току, которое делится пополам относительно средкего вывода резистивного делителя 2, Последовательно соединенные основные 3 и 4 и дополнительные 5 и 6 ключи, управляемые напряжениями вторичных обмоток трансформатора789817 что улучшает использующих -оставляющей 5-у напряжения, коммутируются синфазно с последовательно следующими полупериодами линейного напряжения. Таким образом, на конденсаторах 7 и 8 при включенном состоянии основных ключей 3 и 4 повтсряется сигнал, имеющийся на соответствующем плече резистивного делителя 2, а в момент переключения основных 3 и 4 и дополнительчых 5 и 6 ключей фиксируется, напряжение пропорциональное активной составляющей полного тока в фазе, так как переключение ключей осуществляется при достижении линейным напряжением своего нулевого значения (фиг.2,4). В последующий полупериод линейного напряжения дополнительные ключи 5 и 6 подключают нагрузку к конденсаторам 7 и 8, чем обеспечивается вывод информации, зафиксированной в предыдущем полуперисде, датчик построен по двухполупериодной 20 схеме со средним выводом, чем обеспечивается параллельно-последовательный цикл получения и вывода информации. В результате на нагрузку 10 в каждый полупериод линейного напряжения выводится постоянное напряжение, величина которого пропорциональна активной составляющей полного тока фазы (фиг.23).Использование предлагаемого датчика позволяет осуществлять быстрое, с запаздыванием, но, е превышающим один полу- период частоты сети, преобразование активной составляющей полного тока фазы в постоянное напряжение, улучшить массо- габаритные показатели датчика активного з 5 тока за счет уменьшения числа используемых трансформаторов, а также снизить пульсации в выходном сигнале датчииа,6условия работы устройств,информацию об активнойполного тока фазы,формула изобретения Латчик активного тока, содержащий трансформатор тока, включенный в одну з фаз трехфазной сети, ра резистивный делитель; подключенный к выходу трансформатора тока, трансформатор напряжения, включенный на линейное напряжение фаз, соседних с фазой, в которую включен трансформатор тока, и два основных ключа, цепи управления которых подключены к выходу трансформатора напряжения, а нагрузка подключена одним выводом к среднему выводу резистивного делителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности воспроизведения в него введены дополнительные ключи, соединенные последовательно с основными ключами, и конденсаторы, включенные меЖду выводами соединения основных и дополнительных ключей и средним выводом резистивногоделителя, причем цепи управления дополнительных ключей подключены к выходутрансформаторанапряжения, а нагрузкавторым выводом подключена к выводусоединения дополнительных ключей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Константинов В, Н. Системы иустройства автоматизации судовых электтроэнергетических установок, Л., "Судостроение, 1972,2. Авторское свидетельство СССРКг 298988, кл. Н 02Э/46, 1967.7 89817 028/41 Тираж 1019 ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Рауш Подписноеета СССР к ткрытийая наб 4 лиал ППП Патент, г.Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель В. Кос ин дактор О, Малец Техред Н.Ковалева Корректор Н, Швыдкая