Способ измерения несимметрии многофазной системы напряжений

 

О П

<ц771572

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 180878 (23) 2664135/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 1510ВО. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 151080 (51)М. Кл.

С 01 и 29/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317 °.322(088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.,Леонов и A.Í.Çèíîâ÷åíêo

Ждановский металлургический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСИММЕТРИИ МНОГОФАЗНОЙ

СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения напряжения прямой, обратной и нулевой последовательности многофаэной системы напряжений.

Известен способ измерения симметрических составляющих многофазной системы переменных напряжений путем выпрямления этих напряжений с помощью реверсивного многофазного полностью управляемого выпрямителя $1) .

Систему импульсов управления сдвигают по фазе до достижения максимального показания прибора с помощью оператора, что значительно усложняет измерения и снижает их точность.

Известен другой способ измерения напряжения обратной последовательности в трехфаэных системах путем симметричного умножения числа фаэ сети и выпрямления полученного многофазного напряжения (2).

Недостатком способа является не" 25 удовлетворительная точность измерений из-за влияния колебаний частоты и несинусоидальности исследуемых напряжений, а также конечности числа фаэ умножающих и выпрямпяющих устройств. З() Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных воэможностей.

Цель достигается тем, что в cnoco"" бе измерения несимметрии многофаэной системы напряжений посредством преобразования этих напряжений в пульсирующее выпрямленное и измерения разности между. экстремальными значениями напряжений многофазную систему напряжений преобразуют во вращающееся электрическое поле тока, которое затем непрерывно преобразуют в стационарное пульсирующее электрическое поле, сумму экстремальных значений потенциалов которого измеряют."

При этом исследуемую многофазную систему напряжений подключают к проводящей пластине в точках, равномерно расположенных по окружности s порядке чередования фаэ, а потенциал любой точки полученного вращающегося электрического поля является функцией времени, расстояний до точек подключения, величин напряжений и их фаэ.

Любому амплитудному значению потен циала относительно центра окружности, проведенной через точки подключения фаз, не превышающему 18% фаэного ам771572 ФА д

U = 8п — (3) тАЬ (ь б R

I плитудного напряжения, при симметричной системе исследуемых напряжений соответствует на пластине множество точек замкнутой линии вокруг того же центра. Фаза потенциалов точек по замкнутой линии изменяется от ОО до 360О при постоянном значении амплитудных значений потенциалов. Амплитуднные значения потенциалов по замкнутой линии, соответствующей некоторому амплитудному значению потенциала при симметрии, периодически изменяются вдоль всей линии при несимметрии исследуемых напряжений от некоторого постоянного значения,пропор. ционального напряжению прямой после- . довательности,в пределах,пропорциональ ных напряжению обратной последовательности.Величину амплитудных значений потенциалов в точках замкнутой ли нии определяют по мгновенному значе-, нию пульсирующего напряжения,получае- 2О мого непрерывным преобразованием вращающегося электрического поля тока в пластине в стационарное электричес кое поле °

На фиг. 1 приведены линии равных амплитудных значений потенциалов вращающегося электрического поля тока при симметричной системе напряжений; на фиг. 2 — блок-схема устройства для осуществления описываемого способа.

Покажем возможность проведения измерений.

Исследуемая сеть, например трехфазная, подключается тремя равноудаленными точками к проводящей пластине З5 (фиг. 1).

Расчет распределения потенциалов в пластине будем вести, исходя из следующих допущений: проводящую пластину толщиной б считаем неограни- 40 ченной, проводимость )(материала полагаем постоянной по всей пластине, влиянием промышленной частоты тока на его распределение пренебрегаем; ток в точках подключения фаэ А, В и С истекает из осей, имеющих длину б напряжения фаз сети синусоидальное.

Так как среда линейная, воспользуемся принципом суперпозиции для расчета комплексной амплитуды потенциала (1) \

Ф ЮАЪ " Ъс п с А )

55 где Рщ, „ P ó; комплексные амплитуды потенциалов, созданных соответственно комплексными. амплитудами токов, „3„, и 1„, А- .

В поставленной задаче поде, плос-копараллельное,поэтому, учитывая сделанные допущения, можно воспользоваться аналогией электростатического поля двухпроводной линии и электрического поля тока в проводящей пластине между двумя точками подсоединения фаэ;

Р = в РЕП ь С

l г

m< 2 рр г map .(2) л где гл,гъ — расстояние от произвольной точки пластины да точек подключения фаз

A и Вч

С вЂ” комплексная постоянная интегрирования.

Комплексная амплитуда линейного напряжения определяется как разность комплексных амплитуд потенциалов точек В и А; где R — радиус прОВОдОв, нОдключающих фазы напряжения к пластине, d — расстояние между точками подключения.

Подставим в выражение (2) величину Дщ иэ выражения (3): Р = — 31 — + Сд (4) Аа Д, К Г, Комплексная амплитуда потенциала в центре окружности, точка 0 (фиг.1) р . пй. щ3., (5) m Opnb где Рщg и Р„, — комплексные амплитуды потенциалов фаз A и В в точках подключения.

Подставим в выражение (4) значение комплексной амплитуды потенциала в точке О, для которой гА - r<. (Щ ЩЦ (g) п / Ь 2

Аналогично выражению (4) могут быть получены выражения для комплекс ных амплитуд потенциалов Р и „, А, значения которых подставим в уравнение (1): 2Ь х тль f- . вью r mes+ ( (А

Систему напряжений.выражения (7) можно представить через симметричные составляющие комплексных амплитуд линейных напряжений прямой и обратной последовательностей:

Ж Г . Г Гр, "0 expja(— 3n+-j(n А (с (8) 771572 где 4,,, 0 1, — амплитуды симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей;

< - фазный угол составляю щих обратной последовательности.

Преобразуем выращение (8);

ВхР1Р, mz .

% А Ь пЪ+ — Ь (-Ъ) где g=aI"et(;/=are+ — En — сов ),+ con(w- ) и ь пай к U 1

При отсутствии несимметрии исследуемой системы напряжений выражение (8) имеет вид:

ЛОЮ1

6ХР (11

24 - (10)

7.

Задаваясь в выражении (10) постоянной амплитудой потенциала, можно получить уравнение линии разных ампли уд потенциалов, на которой в любой ее точке амплитуда потенциала при прилб женнойсимметричной системе напряжений являет"я величиной постоянной. Для

35 осуществления описываемого способа достаточно одной линии равных амплитуд на которой фазы комплексных по1

О 3600. тенциалов изменяются от 0 до Зб

Эта линия может быть одной из линий равных амплитудных значений потенциа- 40 лов замыкающихся вокруг точки (фиг. 1), потенциал в которой, согласно выражению .(10), равен нулю.

При несимметричной системе исследуемых напряжений разность между максимальным и минимальным значениями амплитуд потенциалов в точках расчетной линии равных амплитуд при симметрии напряжений пропорциональна напряжению обратной последовательности;

m(III ) m(mw) QdP 4 Г %1 (11) так как в выражении (11) подкорениое 55 выражение является постоянной величиной для рассматриваемых точек линии равных амплитуд.

Сумма максимального и минимального значений амплитуд потенциалов.пропорциональна напряжению прямой последовательности: — ьР- + " ц п101 с х) п1(11 ") %de 4 Г I" п1 (12) д

Способ измерения состоит из следую- щих операций: преобразование многофазной системы напряжений во вращающееся электрическое поле тока в проводящей пластине, непрерывное преобразование вращающегося электрического поля тока в пластине в стационарное пульсирующее электрическое поле; измерение суммы и разности экстремальных значений амплитуд потенциалов в точках линии равных амплитуд при симметрии напряжений.

Одно из возможных устройств работает следующим образом.

Преобразование многофазной системы напряжений во вращающееся электрическое поле тока осуществляется с помощью блока 1 (фиг. 2), состоящего из проводящей пластины, на поверхности которой по линии равных амплитуд потенциалов при симметрии расположен выпрямляющий контакт из полупроводниковых материалов.

С помощью невыпрямляющего контакта величины амплитудных значений потенциалов в точках замкнутой линии подаются одновременно на вход блока 2 для измерения разности между экстремальными значениями и блок 3 для измерения суммы экстремальных значений амплитуд потенциалов. Считывание осуществляется с помощью индикаторов 4 и 5.

Применение описанного способа позволяет: одновременно изменять амлитуды напряжений прямой и обратной последовательностей, уменьшить влияние несинусоидальности, колебаний и отклонений частоты исследуемой системы напряжений на точность измерений; повысить технологичность изготовления устройств, разработанных IIo описанному способу, и уменьшить их габариты.

Формула изобретения

Способ измерения несимметрии многофазной системы напряжений посредством преобразования этих напряжений в пульсирующее выпрямленное и измерения разности между экстремальными значениями напряжений, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, преобразуют многофазную систему напряжений во вращающееся электрическое поле тока, которое затем непрерывно преобразуют в стационарное пульсирующее электрическое поле, сумму экстремальных значений потенциалов которого измеряют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 374557, кл. G 01 R 29/16, 20.03.73.

2. Авторское свидетельство СССР

9 415618, кл. G 01 R 29/16, 15.02.74, Составитель B. Дубков

ТехредЖ,Кастелевич Корректор Н. Гр;горук,Редактор Е. Абрамова филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ бб87/56 Тираж 1019 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и от рйтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5