Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ОДНОФАЗНОЙ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ - Патент РФ 2138825
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ОДНОФАЗНОЙ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ОДНОФАЗНОЙ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ОДНОФАЗНОЙ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приборах для измерения сопротивления петли "фаза-нуль" однофазной питающей сети любого типа при проведении сертификации электроустановок зданий и соответствующих испытаний электрооборудования и электроустановок промышленных и жилых зданий. Технический результат изобретения - повышение точности измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети. Достигается технический результат за счет того, что при таком способе измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети и устройстве для его реализации вначале измеряют период питающей сети, затем замыкают ключ при прохождении синусоидального напряжения через "0", по появлении тока определяют угол сдвига ϕ между напряжением и током, выключают ключ, а в следующие периоды (или полупериоды) ключ замыкают в момент времени tк= T*ϕк/2π, отсчитанный от начала периода (полупериода), на время Δtк, измеряют ток iк и выключают ключ, ток короткого замыкания питающей сети рассчитывают по выражению Iк= K*iк/sin(Δtк*2π/T). При этом устройство, реализующее данный способ, содержит последовательно включенные ключ и датчик тока, выход которого через АЦП подключен к вычислительному устройству, причем ключ выполнен полностью управляемым, например, на базе IGBT транзистора, драйвер которого через регистр подключен к вычислительному устройству, один из входов которого через формирователь импульсов и элемент оптронной развязки соединен с питающей сетью. Таким образом, при измерении тока короткого замыкания с помощью предлагаемого способа, питающую сеть закорачивают с помощью ключа только дважды: при первом закорачивании определяют угол сдвига ϕ между напряжением и током для последующего исключения свободной составляющей тока короткого замыкания и упрощения расчета фактического значения тока короткого замыкания, а при втором закорачивании - измеряют требуемое значение тока i(t) и выключают ключ при достижении iк ≥ iк доп, где iк доп - текущее значение измеряемого тока короткого замыкания исходя из заданной точности измерения. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2138825
Класс(ы) патента: G01R19/25, G01R19/30
Номер заявки: 97115276/09
Дата подачи заявки: 21.08.1997
Дата публикации: 27.09.1999
Заявитель(и): Малюк Андрей Николаевич; Малюк Николай Тихонович; Медведев Геннадий Викторович
Автор(ы): Малюк А.Н.; Малюк Н.Т.; Медведев Г.В.
Патентообладатель(и): Малюк Андрей Николаевич; Малюк Николай Тихонович; Медведев Геннадий Викторович
Описание изобретения: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приборах для измерения сопротивления петли "фаза-нуль" однофазной питающей сети любого типа.
Известен способ измерения сопротивления цепи фаза-нуль, реализованный, например, в приборах типа М417 [1], заключающийся в подключении питающей сети к сопротивлению известной величины, измерении падения напряжения на этом сопротивлении, вычислении падения напряжения в цепи "фаза-нуль" как разности между фазным напряжением и падением напряжения на известном сопротивлении с последующим расчетом тока короткого замыкания питающей сети. Данный способ не позволяет измерять сопротивление петли "фаза-нуль" (или тока короткого замыкания) с достаточной точностью, приборы, работающие на этом принципе, громоздки и неудобны из-за наличия сопротивления большой мощности (до 5 кВт).
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения тока короткого замыкания, реализованный в измерителях напряжения прикосновения и тока короткого замыкания типа ЭК 2000 и в устройствах типа "Сатурн-М1" [2, 3], заключающийся в закорачивании с помощью тиристоров питающей сети на время t < T/4, где T - период питающей сети, с последующим измерением i(t) с помощью АЦП и расчетом тока короткого замыкания по известному выражению для расчета среднего значения тока за заданное время измерения Tи.
Данный способ также не обеспечивает достаточной точности, сложен при реализации, так как закорачивание тиристоров производится на участке T/A, а их выключение - при прохождении напряжения питающей сети через "0" и приложении к включенному тиристору напряжения обратной полярности. При этом производится многократное включение тиристоров с постоянным увеличением 0≅t≅tдоп, где tдоп - время включенного состояния тиристоров, при котором ток в цепи достигает величины, обусловленной точностью измерения.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети.
Для получения такого технического результата в предлагаемом способе измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети и устройстве для его реализации вначале измеряют период питающей сети, затем замыкают ключ при прохождении синусоидального напряжения через "0", по появлении тока определяют угол сдвига ϕ между напряжением и током, выключают ключ, а в следующие периоды (или полупериоды) ключ замыкают в момент времени tк= T·ϕк/2·π, отсчитанный от начала периода (полупериода), на время Δtк, измеряют ток iк и выключают ключ, ток короткого замыкания питающей сети рассчитывают по выражению
Iк= Ki·iк/sin(Δtк·2π/T).
При этом устройство, реализующее данный способ, содержит последовательно включенные ключ и датчик тока, выход которого через АЦП подключен к вычислительному устройству, причем ключ выполнен полностью управляемым, например, на базе IGBT транзистора, драйвер которого через регистр подключен к вычислительному устройству, один из входов которого через формирователь импульсов и элемент оптронной развязки соединен с питающей сетью.
Таким образом, при измерении тока короткого замыкания с помощью предлагаемого способа, питающую сеть закорачивают с помощью ключа только дважды: при первом закорачивании определяют угол сдвига ϕк между напряжением и током для последующего исключения свободной составляющей тока короткого замыкания и упрощения расчета фактического значения тока короткого замыкания, а при втором закорачивании - измеряют требуемое значение iкt и выключают ключ при достижении iк≥iкдоп, где iкдоп - текущее значение измеряемого тока короткого замыкания исходя из заданной точности измерения.
Сущность заявляемого изобретения поясняется прилагаемыми чертежами: на фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства. На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:
1 - ключ;
2 - датчик тока;
3 - драйвер;
4 - аналого-цифровой преобразователь;
5 - вычислительное устройство;
6 - регистр;
7 - элемент оптронной развязки, например, трансформатор;
8 - формирователь импульсов при прохождении напряжения питающей сети U через "0";
9 - диод;
10 - узел ограничения напряжения, например, вариатор;
11 - двухполупериодный выпрямитель;
iк- текущее значение тока короткого замыкания на выходе датчика тока ;
tк - - момент времени включения ключа;
Δtк - время включенного состояния ключа;
U8 - напряжение формирователя импульсов 8.
Устройство работает следующим образом.
При прохождении напряжения Uс через "0" на выходе формирователя импульсов 8 появляются импульсы, показанные на фиг. 2д. Эти импульсы поступают на вход вычислительного устройства 5 и инициализируют его работу - начинается измерение длительности периода T питающей сети Uс: измеряется время между импульсами 1 и 2 путем подсчета количества импульсов n тактового генератора с заданным периодом Tг, где T = n · Tг. В дальнейшем значение T используется при расчете тока короткого замыкания Iк.
Далее при прохождении напряжения Uс через "0" замыкают ключ 1 и контролируют появление тока iк>0, ключ выключают. Если ток, появился в момент времени tк, то вычисляют угол сдвига ϕ между напряжением Uс и током iк, который зависит от характера сопротивления "фаза-нуль" ϕк= 2π·tк/T (см. фиг. 2б). При активно-индуктивном характере сопротивления (что наиболее часто встречается на практике) L=Lс, R=Rс, а Измерив угол ϕ, приступают к измерению тока короткого замыкания iк: замыкают ключ в момент времени tк (с углом ϕ ) на время Δtк. Когда ток достигнет требуемой по условиям точности величины iкдоп, ключ выключают и вычисляют ток короткого замыкания Iк = Ki · iкдоп/sin (2π·Δtк/T), где Ki - масштабный коэффициент.
При активном характере сопротивления "фаза-нуль" (Rс>wc· Lc) ключ выключает сразу же по появлении тока iк>0 (фиг. 2в) и вновь включают ключ с углом ϕ = 0, измеряют Iкдоп и вычисляют Iк.
Фиг. 2б и 2в иллюстрируют работу устройства с ключом по схеме фиг. 1б (при wc · Lc = 0 или малых его значениях). На фиг. 1в показана схема ключа, когда требуется измерять ток в оба полупериода, чтобы исключить намагничивание элементов питающей сети (силового трансформатора). Тем самым повышается точность измерения, а ток короткого замыкания определяется как
Ik = (Ik1 + Ik2)/2 (фиг. 2г).
Предлагаемый способ измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети проще при реализации, обеспечивает возможность производить измерение в "щадящем режиме" для питающей сети, в связи с тем, что все измерение производится только за 2-а закорачивания, позволяет повысить точность измерения, так как включение и выключение ключа производится по заданной программе, а не при приложении обратного напряжения к ключу-тиристору (в известных устройствах, реализующих известные способы).
1. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-нуль М417. Паспорт. Уманское ПО "МЕГОММЕТР", 1984 г.
2. Измеритель напряжения прикосновения и тока короткого замыкания ЭК 2000. Паспорт. Уманское ПО "МЕГОММЕТР", 1993 г.
3. Комплектное испытательное устройство "САТУРН-М1". Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт, Москва, 1993 г.
Формула изобретения: 1. Способ измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети, заключающийся в том, что с помощью ключа закорачивают питающую сеть и измеряют в этой цепи ток, отличающийся тем, что вначале измеряют период питающей сети Т, затем в момент времени ti замыкают ключ при прохождении синусоидального напряжения через "0", по появлении тока определяют угол сдвига ϕi между напряжением и током, выключают ключ, а в следующие периоды или полупериоды ключ замыкают в момент времени tk tк= ϕк·T/2·π, отсчитанный от начала периода или полупериода, на время Δtк, достаточное для нарастания тока до величины, определяемой точностью измерения, измеряют ток ik и выключают ключ, а ток короткого замыкания питающей сети рассчитывают по выражению
Iк= Ki·iк/sin(Δtк·2π/T),
при этом ϕi= ϕк= ϕ;
Ki - масштабный коэффициент.
2. Устройство измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети, содержащее последовательно включенные ключ и датчик тока, выход которого через АЦП подключен к вычислительному устройству, отличающееся тем, что ключ выполнен полностью управляемым, например, на базе IGBT транзистора, драйвер которого через регистр подключен к вычислительному устройству, один из входов которого через формирователь импульсов и элемент оптронной развязки соединен с питающей сетью.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ключ содержит последовательно соединенные диод и IGBT транзистор, причем анод диода подключен к одному зажиму питающей сети, эмиттер транзистора через датчик тока - к другому зажиму питающей сети, а к последовательно соединенным транзистору и датчику тока параллельно подключен узел ограничения напряжения.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ключ содержит выпрямитель, к выходу которого параллельно подключен узел ограничения напряжения и последовательно соединенные транзистор и датчик тока.