Устройство для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме

Полезная модель относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использована для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме. Задачей полезной модели является создание устройства для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме без дополнительной ненагруженной обмотки. Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме содержит блок приведения, который связан с блоком вычисления разности и блоком усреднения. Причем выход блока усреднения связан с входом блока интегрирования, выход которого также как и выход блока вычисления разности связан с соответствующим входом блока определения потерь.

Полезная модель относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использована для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме.

Не известны устройства для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме без дополнительной ненагруженной обмотки.

Задачей полезной модели является создание устройства для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме без дополнительной ненагруженной обмотки.

Поставленная задача достигается тем, что к объекту контроля последовательно подключены коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и блок приведения, связанный с блоком вычисления разности и блоком усреднения, который связан с блоком интегрирования. При этом блок вычисления разности и блок интегрирования связаны с блоком определения потерь.

Благодаря тому, что заявляемое устройство содержит коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок приведения, блок вычисления разности, блок усреднения, блок интегрирования и блок определения потерь, оно позволяет определять магнитные потери в магнитопроводе однофазного трансформатора с одной ненагруженной обмоткой.

На фиг.1 - представлена аппаратная схема устройства для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме.

Устройство для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора с одной ненагруженной обмоткой (фиг.1) содержит коммутатор ЦКом), аналого-цифровой преобразователь 2(АЦП), блок приведения 3(БПр), блок вычисления разности 4(БВР), блок усреднения 5(БУс), блок интегрирования 6(БИнт), блок определения потерь 7(БОП).

Выход коммутатора 1(Ком) соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 2(АЦП). Выход аналого-цифрового преобразователя 2(АЦП) соединен с входом блока приведения 3(БПр). Соответствующие выходы блока приведения 3(БПр) соединены с входом блока вычисления разности 4(БВР) и входом блока усреднения 5(БУс). Выход

блока усреднения 5(БУс) соединен с входом блока интегрирования 6(БИнт). Выходы блока вычисления разности 4(БВР) и блока интегрирования 6(БИнт) соединены с соответствующими входами блока определения потерь 7(БОП).

Коммутатор 1(Ком) может быть выполнен на базе микросхемы К155ТВ1, а в качестве аналого-цифрового преобразователя 2(АЦП) может быть выбран, например, аналого-цифровой преобразователь серии МАХ186(12 бит). Блок приведения 3(БПр), блок вычисления разности 4(БВР), блок усреднения 5(БУс), блок интегрирования 6(БИнт) и блок определения потерь 7(БОП) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53.

На первичную обмотку W₁ однофазного трансформатора подают входное напряжение u_ВХ (t) с частотой f и периодом Т, а вторичную обмоток W ₂ подключают к нагрузке Z_H. При этом по первичной обмотке трансформатора протекает ток i ₁ (t), по вторичной ток i₂ (t), напряжение на первичной обмотке u_ВХ (t), а напряжение на вторичной обмотке u_Н (t).

Перечисленные токи и напряжения через коммутатор 1(Ком) поступают на аналого-цифровой преобразователь 2(АЦП) (фиг.1), где их оцифровывают с дискретностью по времени t, что соответствует числу отсчетов на периоде

.

Далее полученные массивы мгновенных значений входного тока |i₁(t_j)|, выходного тока |i₂(t_j)|, напряжения на первичной обмотке |u_ВХ(t)| и напряжения на вторичной обмотке трансформатора |u_H (t_j)| поступают на вход блока приведения 3(БПр). Здесь

.

В блоке приведения 3(БПр) вторичный ток и напряжение на вторичной обмотке приводят к первичной цепи

,

.

Затем одновременно массивы мгновенных значений входного тока |i₁(t_j )| и приведенного выходного тока |i'₂ (t_j)| поступают на вход блок вычисления разности

4(БВР), и массивы мгновенных значений входного и приведенного выходного напряжений |u_ВХ (t_j)| и |u'_Н(t _j)| поступают на вход блока усреднения 5(БУс).

В блоке вычисления разности 4(БВР) вычисляют массив мгновенных значений тока намагничивания трансформатора

В блоке усреднения 5(БУс) определяют массив мгновенных среднеарифметических значений приведенных напряжений на обмотках трансформатора |u_ВХ(t_j )| и |u'_Н(t_j)|:

.

Далее массив мгновенных среднеарифметических значений приведенных напряжений |u_CP(t _j)| с выхода блока усреднения 5(БУс) поступает на вход блока интегрирования 6(БИнт).

В блоке интегрирования 6(БИнт) определяют массив мгновенных значений интеграла среднеарифметического значения приведенных напряжений численным интегрированием массива . Для этого сначала находят промежуточный массив |m(t _j)| значений интеграла в точках 1...N, постоянная составляющая которого не равна нулю. Для этого принимают, что |m(t ₁)|=0. Значения | m(t_j)| в остальных точках рассчитывают по формуле:

.

Этот массив имеет некоторую постоянную составляющую. Поэтому далее находят массив значений интеграла |u_CP(t_j)dt|, приведенный в таблице 1, в точках 1...N, вычитая из массива |m(t _j)| его постоянную составляющую М:

,

где - среднее за период значение массива |m(t _j)|.

Далее одновременно массив |i ₀(t_j)| с блока вычисления разности 4(БВР) и массив с блока интегрирования 6(БИнт) поступают на вход блока определения потерь 7(БОП).

В блоке определения потерь 7(БОП) рассчитывают площадь характеристики зависимости , получаемую на одном периоде питающей сети. Для

определения этой площади используют формулу площади многоугольника, заданного координатами вершин

.

Эта площадь соответствует потерям энергии в магнитопроводе трансформатора за время, равное одному периоду питающей сети. Для того чтобы определить мощность магнитных потерь в магнитопроводе эту площадь делят на период питающей сети:

.

Таким образом, на выходе блока определения потерь 7(БОП) имеем значение магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора Р₀, определенное в рабочем режиме.

Устройство для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме, отличающееся тем, что к объекту контроля последовательно подключены коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и блок приведения, связанный с блоком вычисления разности и блоком усреднения, который связан с блоком интегрирования, при этом блок вычисления разности и блок интегрирования связаны с блоком определения потерь.