Трехфазный фильтр симметричных составляющих

 

(72) Автори изобретения

В.В.Брайко, С.Г.Таранов и К).Ф.Теси (7l) Заявитель

Институт электродинамики АН Украин (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ФИЛЬТР СИ>ИЕТРИЧНЫХ

СОСТАВЛЯЮЩИХ точки соединения которых образуют три выходных зажима фильтра, а точки соединения конденсаторов и резисторов различных плеч образуют три входных зажима, подключаемых к фазам А„В и С сети P2).

Недостаток этого фильтра — погрешность выделения симметричных составляющих прямой последовательности, обусловленная температурной и частотной зависимостью реактансов плеч фильтра, что приводит к попаданию на выходные зажимы фильтра симметричных составляющих других последовательностей, -приводящих к погрешности измерений, достигающей lOOX. Кроме того, этот фильтр имеет ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения — повьыение точности определения симметричных составляющих и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный фильтр симметИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для выделения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей в трехфазных электрических сетях.

Известен трехфазный фильтр сим,метричных составляющих, состоящий

„. из трех одинаковых фильтров симметричнык составляющих, содержащих по два

1О активно-.реактивных плеча Pl g.

Недостатками фильтра являются погрешность выделения симметричных со -ставляющих,обусловленная зависимостью. реактансов плеч фильтра от частоты

35 и температуры, а также громоздкость, обусловленная избыточностью элементов фильтра.

Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности - трехфазный фильтр симметричных составляющих, состоящий из трех плеч, в .состав icoторых входят последовательно соединенные конденсатор и два резистора, 875310!

î э

Х= — й= — Х ! 2, 2 номинальной частоте сети

25

50, ° 11 3!!!!n l ой

U=

1 Н г. 0504 значение !

ВЫХОДНОГО напряжения фильтра при номинальном значении частоты сети; ричных составляющих, состоящий из трех плеч, содержащих последовательно соединенные конденсатор и резистор, причем точка соединения резистора и обкладки конденсатора подключена к трем выходным зажимам фильтра, а вторые обкладки конденсаторов подключены к трем входным зажимам, вве"дены переключатель и три цепи из последовательно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и сумматора, причем первые выводы катушек индуктивности подключены ко вторым выводам трех резисторов, вторые выходы сумматоров подключены к первым обкладкам конденсаторов, точки соединения конденсаторов и резисторов соединены со Bòopb!MH неподвижными контактами переключателя, точки соединения катушек индуктинности и конденсаторов соединены с первыми неподвижными контактами перекл!очателя, и вторыми выходными зажимами, первый подвижный контакт перекп!очателя подключен к третьим выходам второго и третьего сумматора, второй подвижный контакт — к четвертым выходам первого и третьего сумматора, третий контакт — к третьему выходу первого сумматора и к четвертому выходу второго сумматора.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 — век— торная диаграмма напряжений, Устройство содержит конденсатор 1, резистор 2, катушку индуктивности 3, конденсатор 4, сумматор 5, конденсатор 6, резистор 7, катушку индуктивности 8, конденсатор 9, сумматор

10, конденсатор 11, резистор 12, катушку кндуктивности !3, конденсатор

14, сумматор 15, переключатель 16, входные зажимы 17 — 19, выходные зажимы 20-25.

Устройство работает следующим обра зом.

Наличие переключателя 16 предполагает два режима работы фильтра: ре !им выделения напряжения обратной последовательности (переключатель

16 находится в положении 1!) и режим выделения напряжения прямой после- довательности .(переключатель находится в положении 1) .

В перво!1 режиме напряжение на выходных зажимах 20 и 21 фильтра равно

4 !

) @ „! RQ Х +Х

ыъ л °, ...«ц;д

+(О gQ! ) Х6 Влв 1О В,+a< !,Ма

1 где Н„„ U 81!3 — линейные напря1 I жения трехфазной сети; ! ,U+ — напряжения на вы.—.

У1 !0 ходах сумматоров

5и10;, >,Х,1 — сопротивления актансов и реактансов плеч фильт ра, выбранные в соотношении на

X =X6 — Х11 ЯЯ--Q7- .1Я - 8 1

Х4 =Х =Х,14. ! а I

Напряжения Ug и Ug< раины напряжениям на парах зажимов 24,25 и 25,23:

Х ° Ъ "A+X3

08 - 24 5 18,49 6,17 2 х ° х„+ + х

1.!У Uï 5, Я !g,!Т 2О,У!!! Ц1 .1О где у . -g р,„+"., +Х о щ.

После вырая<ения линейных напря— жений 0 .„1, 01g и U 9 „. через симметричные составляющие прямой

U+ и обратной U» последовательнос-. тей и несложных преобразований из . выражений (2), (3) получаем:

О, =-О, (4)

1 ) .! 0 (Щ . 1 0, 1

Подстановка значений 0@ и О „в (1) и выражение линейных напряжений

11,17 1е и 0,1 <9 через симметричные

1 1 ° составляющие Vy u U приводит при отклонении частоты сети к следующему выражению: с с (ag+ХЗ+Х4. dye 1 и =и„(+

®Ф 2оя!, Lob

Ь (6)

1 !ХОЛ1 Ur2011 !

bU

Я ьо йодам Еббр абсолютная погрешность опр едел ения напряжения обратной последователь"... ности, t0

25

40

ЬЮ вЂ” отклонение частоты сети от номинального значения. (ио — номинальное значе-1 ние частоты сети.

31ПОО

ct=- Я оператор поворота.

Относительная погрешность определения напряжения обратной последовательности с помощью такого фильтра при 6 = 0,2 Гц равна

4 ЪО, ° T„=, "- "-" =,ао..ь- .

QgO Ящ Щос 3, 1 (7) — -10о=01!о .

Для известных фильтров обратной последовательности относительная погрешность при отклонении частоты

5f =0,2 Гц составляет ВХ, что обусловлено присутствием составляющей аддитивной погрешности фильтра, определяемой напряжением прямой последо1 вательности J+, которая в, данном фильтре компенсируется.

Во втором режиме работы фильтра напряжение на выходнь1х зажимах фильт— ра 23 и 24 равно

02324 (0па 0Е ) +(%,9 U )х

Х х, +., х. (8)

2 о ц

Путем аналогичных преобразовании можно показ ать, что относительная погрешность определения напряжения прямой последовательности ф, равна

Ь(ю

3л= — . Ю0% 0Д о. Я)

2Жо

Из векторной диаграммы (фиг.2) . видно, что векторы линейных напряжений сети раскладываются на следующие суммы напряжений:

017 Щ= (Og4 И О 4,15) М19 (сДЯО !4Ы

1., 0 =-(U g +02 4)1а так как напРяжения

19,47 _#_ 24

0 1, ОУ До,ОЩ 4 и "g4 gg 95,9У фу.

U 0

I пропорциональны напряжениям соответственно обратной и прямой последовательностей, то при вычитании с помощью сумматоров одной из этих симметричных систем трехфазíîro Напряжения, снимаемого с трех пар зажимов

53l0 6

2I и 22 (24 и 25); 22 и 20 (25 и 23);

20 и 21 (23 и 24) из трехфазного на-.. пряжения сети, с других трех пар выходных зажимов снимается трехфазное напряжение прямой или обратной последовательности со скомпенсированной аддитивной погрешностью.

Таким образом введение в плечи трехфазного фильтра симметричных составляющих трех последовательных цепей, состоящих из сумматоров, катушки индуктивности и конденсатора, а также переключателя позволяет выделять трехфазные напряжения прямой и обратной последовательностей с компенсацией аддитивной,погрешности фильтра, что приводит к повышению на порядок точности определения симметричных составляющих обратной и прямой последовательностей и дает возможность использовать фильтр как прецизионный источник симметричного трехфазного напряжения. расширить область применения фильтра.

Формула из о бр ет ения

Трехфазный фильтр симметричных составляющих, состоящий из трех плеч, содержащих последовательно соединенные конденсатор и резистор, причем точка соединения резистора и обкладки конденсатора подключена к трем выходным зажимам фильтра, а вторые обкладки конденсаторов подключены

I к трем входным зажимам о т л и ч аю шийся тем, что, с целью поьышения точности определения симметрич ных составляющих н расширения функциональных возможностей, в него введены переключатель и три цепи из последовательно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и сумма-. тора, причем первые выводы катушек индуктивности подключены ко вторым выводам трех резисторов, вторые выходы сумматоров подключены к первым обкладкам конденсаторов, точки соединения конденсаторов и резисторов соединены со вторыми неподвижными контактами переключателя, точки соединения катушек индуктивности и конденсаторов соединены с первыми неподвижными контактами переключа теля и вторыми выходными зажимами первый подвйжный контакт переключа" теля подключен к третьим выходам второго и третьего сумматора, второй подвижный контакт — к четвертым ам первого и третьего сумматора, контакт — к третьему выходу. первого сумматора и к четвертому выходу второго Сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,, Фабрикант В.Л. Фильтры .симметричных составляющих.. М., ГЭИ, 1962, с.122, рис. 3-1.

2. Патент ФРГ 11 1241524, кл. 21 е

64/65, 1967 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 9327/7.1

Ти аж 735 Подписное

«)»

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4