Устройство для преобразования активной мощности в среднее значение импульсного тока

291159

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Ссеетскиз

Социалистические

РЕСПтблии

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 14.1.1969 (№ 1304728/24-7) МПК G Olr 21!06 с присоединением заявки №

Приоритет йо»итет пе деле» изобретениЙ и открытий ори Совете Министров

СССР

УД1, 621.317.382.016.24 (088,8) Опубликовано 061.1971. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 25. I I.1971

Г" i :- -":" - """"

В. Л. Бенин, В. У. Кизилов и В. IN Макеинов „„БЛИО-.—.: к

Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина

Авторы изобретения

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АКТИВНОЙ

МОЩНОСТИ В СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА

Изобретение относится к устройствам для преобразования активной мощности в контролируемой цепи переменного тока в электрический параметр. Эти устройства находят широкое применение как датчики мощности в системах автоматического регулирования турбогенераторов, гидрогенераторов и дизельгенераторов, в системах экономичного распределения нагрузки между генераторами и станциями в энергосистеме, для ввода информации в информационные и управляющие вычислительные машины энергосистем и энергоблоков.

Известны устройства для преобразования активной мощности в среднее значение импульсного тока, содержащие измерительные трансформаторы тока и напряжения, источники пилообразного напряжения и напряжения смещения, нуль-индикатор и реверсивный транзисторный ключ. Однако такие устройства сложны и недостаточно точны.

В гредложенном устройстве транзисторный ключ подключен последовательно с нагрузкой к вторичной обмотке трансформатора тока, цепи управления ключа подсоединены на выход нуль-индикатора, вход которого подключен к соединенным последовательно источникам пилообразного напряжения, напряжения смещения и напряжения пропорционального току контролируемой цепи. Это позволяет упростить устройство и повысить точность, Для компенсации переменной составляющей, пропорциональной току контролируемой цепи, введен трансформатор компенсации, первичная обмотка которого подключена параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, а вторичная обмотка включена на сопротивление, включенное последовательно с транзисторным ключом.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема

10 предложенного устройства для включения в одну фазу; на фпг. 2 — кривые напряжения и токов, поясняющие принцип действия устройства.

Устройство содержит генератор 1 пилооб15 разного или подобного напряжения, источник

2 напряжения смещения, нуль-индикатор 3, определяющий моменты переключения транзисторного ключа, сопротивления 4 — 10, транзисторы 11, 12, образующие реверсивный ключ

20 амплитудного модулятора, трансформатор 13 тока, компенсирующий трансформатор 14 и трансформатор 15 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

На сопротивлениях 4, 5, б осуществляется

25 алгебраическое суммирование униполярпого пилообразного напряжения У„генератора 1, стабильного постоянного напряжения смещения U„, от источника 2 и напряжения от трансформатора 15 напряжения. Амплитуда

30 пилообразного напряжения У„стабилизирова291159

55 на, период его т значительно меньше периода 1 напряжения контролируемой цепи, а полярность противоположна полярности напряжения смещения U,„ и запирает нуль-индикатор

3. Алгебраическая сумма напряжений У, Uc и U подается на вход нуль-индикатора 8. Последний работает так, что когда алгебраическая сумма напряжения смещения и мгновенного значения напряжения U больше значения опорного пилообразного напряжения, транзисторы 11 и 12 реверсивного транзисторного ключа открыты, если же алгебраическая сумма напряжения смещения и мгновенного значения напряжения U меньше опорного напряжения U„, то транзисторы 11 и 12 — закрыты. Нуль-индикатор переключает транзисторы 11 и 12 из открытого состояния в закрытое в те моменты времени, когда алгебраическая сумма напряжения смещения и мгновенного значения напряжения равна опорному напряжению (точки 1 — IV на фиг. 2).

К коллекторной цепи транзисторов 11 и 12 подводится напряжение от трансформатора 18 тока, пропорциональное току контролируемой цепи U„= g> I, sin (в1 — y), где Кт — коэффициент пропорциональности, 1, — амплитуда тока контролируемой цепи, cp — угол сдвига между напряжением и током контролируемой цепи.

Транзисторы 11 и 12 работают в режиме насыщения и, если принебречь остаточным падением напряжения на транзисторах 11 и 12, то в те промежутки времени, когда транзисторы открыты, напряжение У„прикладывается к сопротивлению 9 нагрузки. 3а период Т изменения напряжения контролируемой цепи к нагрузке прикладывается и импульсов напряжеТ ния n= — ). Площадь импульса напряжения на сопротивлении нагрузки равна произведению длительности импульса на амплитуду импульса.

Так как частота опорного пилообразного напряжения выбрана достаточно большой (т — мало), то длительность k-того импульса напряжения на нагрузке ЛМ будет мала по сравнению с периодом изменения напряжения (или тока) контролируемой цепи и поэтому за время импульса напряжения на нагрузке амплитуда импульса меняется мало и равна

U< > =1, Кт sin (cot„— р) (см. фиг. 2). В течение времени М< > напряжение U также изменяется незначительно, и его можно принять равным 11®=К, U, sin а1,-. Длительность импульса напряжения на нагрузке ЛИ пропорциональна сумме напряжений U<><+ UiI ), т. е.

ЛИ =КЛ(У„,+У< >). Площадь k-того импуль4 са S„= U(> Л б =КЛ Кц К 1тс Кис sin(o>t„—

— ф) sin tí+ gh К1 Uñì I ñ sin (o>t„— ф).

Первое слагаемое в этом выражении пропорционально мгновенной мощности контролируемой цепи, а второе мгновенному значению тока контролируемой цепи. Это слагаемое может быть компенсировано введением в выходную цепь преобразователя составляющей, пропорциональной току контролируемой цепи, с помощью трансформатора 14 напряжения, который подключен ко вторичной обмотке трансформатора 18 тока, питающего коллекторную цепь транзисторов (1 и 12. В этом случае площадь каждого импульса будет пропорциональна мгновенной мощности. Среднее значение напряжения на нагрузке за период Т и

1%1 равно У,р „ вЂ” — 5, но так как 5 пропорр

1=1 ционально мгновенной мощности, то U,ð.„- —— л

1Чь — $ будет пропорционально активной т .Д

1=1 мощности контролируемой цепи, т. е. U,ð „——

=Kp U, 1, cos cp, где ʄ— коэффициент пропорциональности, U, — эффективное значение напряжения цепи, 1, — эффективное значение тока цепи.

Предмет изобретения

1, Устройство для преобразования активной мощности в среднее значение импульсного тока, содержащее измерительные трансформаторы тока и напряжения, источники пилообразного напряжения и напряжения смещения, нуль-индикатор и реверсивный транзисторный ключ, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, указанный транзисторный ключ подключен последовательно с нагрузкой к вторичной обмотке трансформатора тока, цепи управления ключа подсоединены на выход нуль-индикатора, вход которого подключен к соединенным последовательно источникам пилообразного напряжения, напряжения смещения и напряжения, пропорционального напряжению измеряемой мощности.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью компенсации переменной составляющей, пропорциональной току контролируемой цепи, введен трансформатор компенсации, первичная обмотка которого подключена параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, а вторичная обмотка включена на сопротивление, включенное последовательно с транзисторным ключом.

Фиг

Qu8 2

Составитель К. Фотина

Редактор E. Г. Кравцова Техред А. А. Камышникова Корректоры: А, П. Васильева и О. М. Ковалева

Изд. № 142 Заказ 245/8 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

"ипогр афин, пр. Сапунова, 2