Патент на изобретение №2329517
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для периодического контроля состояния различных электрических сетей. Целью настоящего изобретения является упрощение процесса измерения и расширение функциональных возможностей соответствующего способа измерений. Предложенный способ испытания электрических сетей заключается в том, что подключают средство измерения к нагрузке испытуемой электросети, измеряют действующее значение напряжения сети в режиме холостого хода и период изменения напряжения, в момент перехода значения тока через «0» к тестируемой электрической цепи подключают эталонный резистор сопротивлением Rн=10 Ом и измеряют действующее значение (напряжение под нагрузкой) и его период, по отношению этих величин вычисляют ток в сети, после чего определяют величину общего сопротивления сети, угол сдвига фаз между активным и реактивным напряжениями, затем вычисляют активное и реактивное сопротивления и рассчитывают модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи и ток короткого замыкания. 2 ил.
Настоящее изобретение относится к области энергетики, электротехники и, в частности, может быть использовано для периодического контроля состояния электрических сетей жилых, промышленных зданий и сооружений и электро- и радиоустановок. Известно, что для оценки состояния однофазной электрической цепи требуется определить следующие параметры: – напряжение электрической сети в режиме холостого хода; – угол сдвига фазы между током и напряжением при определенном тестирующем токе; – модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи; – ток короткого замыкания. Для их измерения требуются автономные приборы, что создает неудобство в процессе измерения и снижает точность определения параметров. Однако известны и комплексные устройства, позволяющие измерить несколько параметров электрической сети. Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является «Способ измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети», см. патент РФ №2138825, G01R 19/25, G01R 19/30 с приоритетом от 1997.08.21. Известный способ включает подключение к сети, измерение периода питающей сети, замыкание ключа при прохождении синусоидального напряжения через “0”, определение угла сдвига В данном способе при измерении тока короткого замыкания дважды закорачивают питающую сеть с помощью ключа. При первом определяют При втором закорачивании ключа измеряют требуемое значение тока It и выключают ключ при достижении iк Устройство, реализующее известный способ, содержит последовательно включенные управляемый ключ на базе IGBT транзистора и датчик тока, выход которого через АЦП подключен к вычислительному устройству, один выход которого через формирователь импульсов и элемент оптронной развязки соединен с питающей сетью. Как видим, реализация известного способа является достаточно сложной и трудоемкой процедурой, требующей определенной подготовки оператора. При этом известное изобретение не позволяет определить такие параметры электрической сети, как модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи. Целью настоящего изобретения является достижение технического результата – упрощение процесса измерения и расширение функциональных возможностей за счет определения дополнительных параметров сети. Технический результат достигается тем, что в известном способе испытания электрических цепей, включающем подключение устройства к нагрузке испытуемой электросети (электрорадиоустановки), предлагается измерять действующее значение напряжения сети в режиме холостого хода – Ux.x. и период Тхх. Затем в момент перехода значения тока через «0» к тестируемой электрической цепи предлагается подключить эталонный резистор сопротивлением Rн=10 Ом. Измерить действующее значение, т.е. напряжение под нагрузкой – Uн и период Тн. После этого по отношению Uн/Rн вычислить – Iтест. Далее, зная Uxx, Uн, определить |R| по формуле
и угол сдвига фаз между активным и реактивным напряжениям
где
Тхх – период напряжения холостого хода;
Тогда активное сопротивление Rакт вычисляют по формуле
где Rн – эталонное сопротивление, а реактивное сопротивление Rреакт по формуле
Далее, по известным соотношениям Uxx и UH предлагается вычислить модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи – Z.
На последнем этапе по отношению Uxx/Z определить ток короткого замыкания – Iк.з.
Изобретение поясняется графическими материалами. На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего заявленное изобретение. Устройство для реализации способа испытания электрических цепей содержит микроконтроллер 1, выполненный на базе микропроцессора со встроенным коммутатором 2, АЦП 3 и вычислительным блоком 4. К микроконтроллеру-процессору 1 подключены эталонное активное сопротивлением Rн 5 и симисторная схема 6 его подключения. Микроконтроллер-процессор 1 соединен с индикатором 7. Заявленный способ реализуется следующим образом. Входные клеммы устройства подключают к нагрузке испытуемой электросети (электро-радиоустановки) и измеряют действующее значение напряжения сети в режиме холостого хода – Uxx и его период Тхх. Одновременно с этим контролируется амплитуда напряжения. При значении менее 120 В дальнейшие измерения не проводят. Затем микроконтроллер-процессор 1 в момент перехода значения тока через «0» с помощью своего коммутатора 2 подключает посредством симисторной схемы 6 к тестируемой электрической сети внутреннюю нагрузку 5 (активное сопротивление) номиналом Rн=10 Ом. Измеряют действующее значение, т.е. напряжение под нагрузкой – Uн и период – действующего напряжения – Тн. По отношению Uн/Rн вычисляют – Iтест. Зная Uxx, Uн, также по их отношению определяют модуль активного сопротивления цепи – |R|
и угол сдвига фаз между активным и реактивным напряжениями
где Тхх – период напряжения холостого хода;
Вычислительный блок 4 вычисляет активное сопротивление Rакт по формуле
где Rн – эталонное (нагрузочное) сопротивление, а реактивное сопротивление Креакт – по формуле
Далее, по известным соотношениям Uxx и Uн вычислительный блок 4 микроконтроллера-процессора 1 рассчитывает модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи – Z
После этого вычислительный блок 3 микроконтроллера-процессора 1 по отношению Uн/Rн вычисляет Iтест. На последнем этапе вычислительный блок 3 по отношению Uxx/Z определяет ток короткого замыкания – Iк.з. Все измеренные и вычисленные значения параметров испытуемой электрической цепи – Uxx, Z, Реализация указанных операций измерения и вычисления параметров микроконтроллером-процессором 1 осуществляется по программе, алгоритм которой представлен на фиг.2. Периодическое измерение указанных параметров (напряжение сети в режиме холостого хода, угол сдвига, фаза между током и напряжением при определенном тестирующем токе, модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи и ток короткого замыкания в любой однофазной электрической цепи позволяют правильно подобрать параметры элементов защиты, своевременно выявить возможность выхода из строя электрической сети и возникновение пожара.
Формула изобретения
Способ испытания электрических сетей, включающий подключение к нагрузке испытуемой электросети (электрорадиоустановки) и измерение, отличающийся тем, что измеряют действующее значение напряжения сети в режиме холостого хода – Uxx и период Тхх, в момент перехода значения тока через «0», к тестируемой электрической цепи подключают эталонный резистор, сопротивлением Rн=10 Ом и измеряют действующее значение (напряжение под нагрузкой) – Uн и период Тн, по отношению Uн/Rн вычисляют – Iтест, после чего определяют |R| по формуле
а также угол сдвига фаз между активным и реактивным напряжениям
где Тхх – период напряжения холостого хода;
затем вычисляют активное сопротивление Rакт по формуле
где Rн – эталонное сопротивление, и вычисляют реактивное сопротивление Rреакт по формуле
рассчитывают модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи – Z
и ток короткого замыкания – Iк.з
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 15.09.2009
Извещение опубликовано: 10.06.2010 БИ: 16/2010
NF4A – Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.09.2010
Извещение опубликовано: 10.09.2010 БИ: 25/2010
|
||||||||||||||||||||||||||
между напряжением и током по появлению тока, выключение ключа, в следующие периоды (полупериоды) замыкание ключа в моменты времени tк=Т*
, отсчитанные от начала периода (полупериода) на время 
tК, измерение тока Iк, выключение ключа и расчет тока короткого замыкания 1кз питающей сети по формуле Iк=Kiк/sin(
iк доп, где iк доп – текущее значение измеряемого тока короткого замыкания, исходя из заданной точности измерения.
.
