Устройство для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора

Полезная модель относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода. Задачей полезной модели является создание устройства для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода. Поставленная задача достигается тем, что к объекту контроля подключен блок приведения, который соединен с блоком вычисления разности и блоком усреднения, выходы которых соединены с блоком определения сопротивления, к которому параллельно подключены блок вычисления напряжения, блок дифференцирования и блок средней индуктивности, выходы которых соединены с блоком вычисления индуктивности, причем блок определения сопротивления соединен с блоком вычисления индуктивности.

Полезная модель относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.

Не известны устройства для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора.

Задачей полезной модели является создание устройства для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.

Поставленная задача достигается тем, что к объекту контроля подключен блок приведения, который соединен с блоком вычисления разности и блоком усреднения, выходы которых соединены с блоком определения сопротивления, к которому параллельно подключены блок вычисления напряжения, блок дифференцирования и блок средней индуктивности, выходы которых соединены с блоком вычисления индуктивности, причем блок определения сопротивления соединен с блоком вычисления индуктивности.

Благодаря тому, что заявляемое устройство содержит блок приведения, блок вычисления разности, блок усреднения, блок определения сопротивления, блок вычисления напряжения, блок дифференцирования, блок средней индуктивности и блок вычисления индуктивности, оно позволяет определять мгновенные значения индуктивности намагничивания однофазного трансформатора.

На фиг.1 - представлена аппаратная схема устройства для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора.

Устройство для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора (фиг.1) содержит блок приведения 1 (БПр), блок вычисления разности 2 (БВР), блок усреднения 3 (БУс), блок определения сопротивления 4 (БОС), блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок дифференцирования 6 (БД), блок средней индуктивности 7 (БСИ) и блок вычисления индуктивности 8 (БВИ).

Вход блока приведения 1 (БПр) соединен с трансформатором (на фиг.1 не показан). Соответствующие выходы блока приведения 1 (БПр) соединены с входом блока вычисления разности 2 (БВР) и с входом блока усреднения 3 (БУс), выходы которых соединены с входом блока определения сопротивления 4 (БОС). К блоку вычисления сопротивления 4 (БОС)

параллельно подключены блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок дифференцирования 6 (БД) и блок средней индуктивности 7 (БСИ), выходы которых соединены с блоком вычисления индуктивности 8 (БВИ). При этом блок определения сопротивления 4 (БОС) соединен также с блоком вычисления индуктивности 8 (БВИ). Выход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ) соединен с сегментным индикатором, не показанным на фиг.1.

Блок приведения 1 (БПр), блок вычисления разности 2 (БВР), блок усреднения 3 (БУс), блок определения сопротивления 4 (БОС), блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок дифференцирования 6 (БД), блок средней индуктивности 7 (БСИ) и блок вычисления индуктивности 8 (БВИ) 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, а вторичную обмотку 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 вторичной обмотке равно u_H(t).

Массивы мгновенных значений входного и выходного токов i ₁(t) и i₂(t) и напряжения u _ВХ(t) и u_H(t) с дискретностью по времени t, что соответствует числу отсчетов на периоде N, полученные для моментов времени

t_j=t _j-1+t,

поступают на вход блока приведения 1 (БПр). В блоке приведения 1 (БПр) вторичный ток и выходное напряжение приводят к первичной цепи

Затем одновременно массивы мгновенных значений входного тока |i₁(t_j)| и приведенного выходного тока поступают на вход блок вычисления разности 2 (БВР), и массивы мгновенных значений входного и приведенного выходного напряжений |u_ВХ(t_j )| и поступают на вход блока усреднения 3 (БУс).

В блоке вычисления разности 2 (БВР) вычисляют массив мгновенных значений тока намагничивания трансформатора, приведенный в таблице 1

В блоке усреднения 3 (БУс) определяют массив мгновенных значений напряжения намагничивания

Массив мгновенных значений напряжения намагничивания |u₀(t_j)| и массив мгновенных значений тока намагничивания |i₀ (t_j)| одновременно поступают на вход блока определения сопротивления 4 (БОС).

В блоке определения сопротивления 4 (БОС) определяют активные потери намагничивания

Затем определяют действующее значение тока намагничивания

и рассчитывают активное сопротивление ветви намагничивания

Массивы |u₀(t _j)|, |i₀(t_j )| вместе со значением активного сопротивления R ₀ одновременно поступают на вход блока вычисления напряжения 5 (БВН), блока вычисления индуктивности 8 (БВИ), блока дифференцирования 6 (БД) и блока средней индуктивности 7 (БСИ).

Далее одновременно в блоке вычисления напряжения 5 (БВН) определяют мгновенные значения индуктивной составляющей напряжения намагничивания трансформатора

u_L(t_j)=u ₀(t_j)-i₀(t _j)·R₀,

и массив |u _L(t_j)| поступает на вход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ). В блоке дифференцирования 6 (БД) производят дифференцирование тока намагничивания i₀ (t_j) и получают массив мгновенных значений производной указанного тока по времени

который поступает на вход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ). В блоке средней индуктивности 7 (БСИ) определяют потери реактивной мощности намагничивания

где - площадь вольтамперной характеристики u ₀(i₀), определяют значение индуктивного сопротивления намагничивания

и соответствующее ему значение средней индуктивности намагничивания

где =2f - циклическая частота переменного тока. Полученное значение L_0CP поступает на вход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ).

Затем в блоке вычисления индуктивности 8 (БВИ) определяют мгновенные значения индуктивности намагничивания по формуле

используя численное дифференцирование. При этом может быть использован следующий алгоритм численного интегрирования. 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 _j)|=0. Значения |m(t_j)| в остальных точках рассчитывают по формуле:

где - подынтегральное выражение. Этот массив имеет некоторую постоянную составляющую. Поэтому далее находят массив мгновенных значений индуктивности намагничивания L₀ (t_j) в точках 1...N, вычитая из массива |m(t_j)| его постоянную составляющую М и прибавляя L_0CP:

L ₀(t_j)=m(t_j)-M+L _0CP,

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

Таким образом, предложенный способ позволил определить мгновенные значения индуктивности намагничивания L ₀(t_j) однофазного трансформатора в рабочем режиме.

Устройство для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора, отличающееся тем, что к трансформатору подключен блок приведения, который соединен с блоком вычисления разности и блоком усреднения, выходы которых соединены с блоком определения сопротивления, к которому параллельно подключены блок вычисления напряжения, блок дифференцирования и блок средней индуктивности, выходы которых соединены с блоком вычисления индуктивности, причем блок определения сопротивления соединен с блоком вычисления индуктивности.