Фильтр симметричных составляющих

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОИУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н>773532 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)М. Кл.з ь 01 Я 29/16 (22) Заявлено 281178 (21) 2693677/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 231080. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 25.1080 (53) УДК621. 317. .322(088.8) (12) Автор изобретения

Ю. Ф. Тесик (11) 1аявитель.

Институт Электродинамики АН СССР (54) ФИЛЬТР СИИЯЕТРИЧНЫ СОСТАЕННКО Х.1

Изобретение относится к электронзмерительной технике и может быть использовано для определения симметричных составлякщих напряжений и токов прямой и обратной последовательностей 5 в трехфазных электрических сетях.

Известен фильтр симметричных составляющих, состоящий из активно-емкостных плеч P) .

Недостатком этого фильтра является температурная погрешность симметричных составЛяющих, обусловленная зависимостью реактивных сопротивлений фильтра от температуры (погреш- 15 ,ностью из-за температурной зависимости актансов можно пренебречь ввиду малых температурных коэффициентов сопротивления (ТКС) резисторов из манганина). 20

Известен другой фильтр симметричных составляющих, состоящий из активных сопротивлений и индуктивностей 21

Недостаток фильтра — существенная 25 погрешность определения симметричных составляющих, обусловленная значительными изменениями активного сопротивления обмотки катушек индуктивности от температуры. 30

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фильтр симметричных составлякших, в котором частично установлена температурная погрешность, обусловленная изменениями активного сопротивления обмотки катушки индуктивности при изменении температуры окружающей среды.

Этот фильтр состоит из активноиндуктивных плеч, активные катушки которых выполнены из разнородных материалов: одна часть гт, г, и г,. из материала с малым температурным коэффициентом сопротивления, а другая

2r — из того же материала, что и обв мотка катушки индуктивности, причем значения сопротивлений других частей равны удвоенному значению активного сопротивления r< обмотки катушки индуктивности.

Выходное напряжение фильтра равно . " Ш ., (, а дь r+ г+Ъг„+ ых Ьоr, +Ъг+уи- т

2 где Ол,g, 0в,. — линейные напряжения, подводимые к фильтру.

Выразив линейные напряжения через симметричные составляющие и сгруппи 773532 ровав коэффициенты при соответствую" щих составляющих, имеют . U =- 0 j

)+

Х >+ 1 +Ь + (Д1 l + 5l" 4.$43 t к ь к . „гъ+г ыi а(г ° ) z)

5г„ г; <-Ъг + м t +5l" +)Lol) 5 где U, U — напряжения соответственно прямой и обратной последовательностей;

a=- — +j — — оператор трехфаэной си- @

2 т стемы напряжений. .Для получения на выходе фильтра напряжения, пропорционального напряжению обратной последовательности, неОбходимо, чтобы коэффициент при соответствующей прямой последовательности в (2) обратился в нуль. Учитывая„ что г1 = rg = I/2,гъ, и, подставля - значние а - = - ®, приравнивают к нулю числитель этого коэффициента

l" r + ÌL--1"-l" - — (r +21 )=0,3) (&b <- .i . @

Y. К г. Ъ к)Индуктивное сопротивление должно быть равно выражению †(Г +Йг, 25

И (х+ ) ()

Последнее равенство невыполнимо при изменении температуры в широком диапазоне из-за нелинейной зависимости магнитной проницаемости сердечников катушек индуктивности от температуры PJ.

Недостатком фильтра является погрешность, обусловленная различным характером изменения индуктивных сопротив- З5 лений и сопротивлений активных полуплеч фильтра с изменением температуР) ы

Цель изобретения — повышение точности измерения. 4О

Поставленная цель достигается тем, что в фильтр, состоящий из активноиндуктивных плеч, активные полуплечи которых выполнены из двух последовательно соединенных резисторов из материала с малым температурным коэффициентом сопротивления, введены инвертирующие усилители, зходы которых подключены параллельно одному иэ резис торов активных полуплеч фильтра, а выходы включены в разрыв между активным и индуктивным полуплечами каждого плеча фильтра, причем коэффициент усиления усилителей равен отношению температурных коэффициентов сопротивления резистора, подключенного ко входу усилителя, и активного сопротивления катушки индуктивности.

На чертеже представлена эквивалентная схема активно-индуктивного фильтра симметричных составляющих, в кото- @) ром исключена температурная погрешность.

Фильтр состоит из активных сопротивлений R< r + г, R r< и

Ra r + гъ, причем R> + R2 = Й,. (7) (6) ЪС,= ЪС(Ъ"Ъ- Ъ " м" ) где k — коэффициент усиления инвертирующего усилителя.

Откуда

1 Ою

Д

Аь Р-Ф Г вЂ” t- K++г. + jыК (9)

1 М ЬС

$C г 1- - t" g4 f + ЯК

Ъ Ъ М

Выходное напряжение предлагаемого фильтра равно (10) U =0 +О+О 0 +U U. =х9 г 1 гм м (11)

Выразив линейные напряжения через симметричные составляющие и сгруппировав коэффициенты при соответствующих составляющих, получают

Lt" +t" +r-t" V t + о) г.+ "-1- г + ю1)

g.— 1 М ЪЪЪ м

1,9 1.

+Ц + и(г- )

1" +t 4r Ф Ич jlDL г +8 -г- g

1 Ì ÚÚÚ t !

12)

Из (12) видно, что для выделения на выходе фильтра напряжения только обратной последовательности при измеизготовленных из материала с малым

ТКС, активных сопротивлений катушек индуктивностей г, индуктивностей и инвертирующих усилителей 1, входные зажимы которых соединены с резисторами r, и r активньх полуплеч фильтра, а выходные зажимы включены последовательно в соответствующие индуктивные полуплечи фильтра., Представив линейные напряжения суммами падений напряжений на элементах плеч фильтра, имеют

3 u +u u П+ 3 + и,, (5)

АЬ t" ((1 2„„Хг

1 и =о +()„и +а,+о„, (6)

Ъ Ъ И

t Ф где 0 „, U21, U„, Urb, Uг. — падения

1 напряжений на активных сопротивлениях плеч фильтра;

Ut- — падение напряжения на акМ тивном сопротивлении обмотки катушки индуктивности;

U — выходные напряжения инвертирующих усилителей;

0у падение напряжения на индуктивном сопротивлении фильтра.

Выразив падения напряжений на элементах плеч фильтра через точки Зр ь протекающие в соответствующих плечах фильтра, тогда.

Ау, Ь(1 1 1 м 5 ) 773532

Формула изобретения

Составитель B. Дубнов

Редактор N. Недолуженко Техред К.,Гаврон КорректоР Г. Решетник

Тираж 1019

Подписное

Заказ 7494/57

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по деЛам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нении температуры необходимо выполне-, ние следующих условий: .Ry . Rq =(1/2)В,5, (13) r. К = r, (14)

М1 =@> и (15)

Условие (13) при изменении температуры выполняется, так как резисторы

R<, Rg u R изготовлены из однородного материала с малым ТКС. . О

Условие (14) также выполняется с изменением температуры при подборе коэффициента усилия инвертирующего усилителя

К= — = С ц

TKC манганина

Условие (15) выполняется при изме нении температуры, если сердечник катушки индуктивности имеет зазор или применяется катушка индуктивности щ без сердечника. И в том и в другом случае зависимость индуктивности от температуры, как и зависимость сопротивления резистора R> от температуры, будет пренебрежимо малой.

Таким образом, дополнительное введение в фильтр инвертирующих усилителей, входные зажимы которых соединены с резисторами активных полуплеч фильтра, а выходные зажимы включены последовательно в индуктивные полуплечи Зо фильтра, выгодно отличает предлагаемый фильтр симметричных составляющих от известного, так как исключается составляющая погрешность, обусловлен-. ная температурной зависимостью актив- И ных сопротивлений обмоток катушек индуктивности. В результате будет на порядок увеличена точность определения .симметричных составляющих и расширена область рабочих температур, что увеличит сферу применения фильтра.

Фильтр симметричных составляющих, состоящий из последовательных активноиндуктивных плеч, активные полуплечи которых выполнены из двух последовательно соединенных резисторов иэ материала с малым температурным коэффициентом сопротивлениА, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в каждое плечо фильтра введейы инвертирующие усилители, входы которых подключены параллельно одному.из резисторов активных полуплеч фильтра, выходы включены в разрыв между активными и индуктивными полуплечами каждого плеча фильтра, причем коэффициент усиления усилителей равен отношению температурных коэффициентов сопротивления резистора, подключенного ко входу усилителя, и активного сопротивления катушки индуктивности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фабрикент В. Л. Фильтры симметричных составляющих. Госэнергоиэдат, 1962, с. 100-106, схема 5 .

2. Там же, схема 4.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2611972, кл, G 01 R 29/16, 03.05.78 (прототип).