PL B1. Sposób oceny dokładności transformacji indukcyjnych przekładników prądowych dla prądów odkształconych. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. G01R 35/02 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób oceny dokładności transformacji indukcyjnych przekładników prądowych dla prądów odkształconych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 26/13 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/16 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL (72) Twórca(y) wynalazku: MICHAŁ KACZMAREK, Łódź, PL RYSZARD NOWICZ, Łódź, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Ewa Kaczur-Kaczyńska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób oceny dokładności transformacji indukcyjnych przekładników prądowych dla prądów odkształconych. W przypadku niskiej jakości energii elektrycznej przekładniki transformują przebieg odkształcone. Dla sygnałów zawierających wyższe harmoniczne przekładniki charakteryzują się niższą dokładnością transformacji niż dla sygnałów sinusoidalnych o częstotliwości sieciowej, dla których są typowo zaprojektowane. Zalecenia normalizacyjne dotyczące indukcyjnych przekładników prądowych i napięciowych nie określają wymagań dotyczących sposobu oceny ich dokładności i nie podają wartości dopuszczalnych błędów dla poszczególnych klas dokładności podczas przetwarzania sygnałów odkształconych. Norma IEC definiuje pojęcie błędu całkowitego. Zgodnie z tą normą błąd całkowity c to procentowa (odniesiona do prądu pierwotnego) wartość skuteczna prądu w stanie ustalonym, będąca różnicą między chwilowymi wartościami prądu pierwotnego i chwilowymi wartościami rzeczywistego prądu wtórnego pomnożonego przez znamionową przekładnię przekładnika, określona zależnością: w której: K n przekładnia znamionowa, i p wartość chwilowa prądu pierwotnego, I s wartość skuteczna prądu pierwotnego, i s wartość chwilowa prądu wtórnego, T czas jednego okresu. Zgodnie z normą IEC błąd całkowity określa się w badaniach typu dla przekładników prądowych do zabezpieczeń i wyznacza w warunkach, w których uzwojenie pierwotne badanego przekładnika prądowego zasilane jest praktycznie sinusoidalnym prądem o wartości równej granicznemu znamionowemu prądowi pierwotnemu, a uzwojenie wtórne obciążone jest mocą znamionową przy współczynniku mocy zawartym między 0,8 ind. a 1,0. Norma ta nie definiuje wartości granicznych błędu całkowitego dla przekładników prądowych do pomiarów; określa jedynie wartości graniczne błędów prądowego i kątowego przekładników do pomiarów dla zadanej klasy dokładności przy procentowych wartościach pierwotnego prądu znamionowego i zadanego obciążenia uzwojenia wtórnego przekładnika. W układach pomiarowych do wyznaczania błędu całkowitego przekładników prądowych do zabezpieczeń, przedstawionych w normie IEC stosuje się konwencjonalny przekładnik wzorcowy o pomijalnie małym błędzie całkowitym w porównaniu z błędem badanego przekładnika prądowego oraz skrzynkę obciążeń wykonane dla częstotliwości 50 Hz (60 Hz), a różnica prądów wyznaczana jest przez amperomierz. Z tego względu układ ten nie znajduje zastosowania do wyznaczania błędów całkowitych indukcyjnych przekładników prądowych podczas transformacji prądów odkształconych. Sposób oceny dokładności transformacji indukcyjnych przekładników prądowych dla prądów odkształconych, z wykorzystaniem zależności: w której: oznaczają: c - błąd całkowity przekładnika, K n przekładnię znamionową, i p wartość chwilową prądu pierwotnego, I p wartość skuteczną prądu pierwotnego. i s wartość chwilową prądu wtórnego, T czas jednego okresu, według wynalazku polega na tym, że badany przekładnik obciążony rezystorem łączy się z układem pomiarowym zawierającym źródło prądu pierwotnego odkształconego o regulowanej wartości skutecznej i regulowanym poziomie odkształcenia sygnału, szerokopasmowy przelotowy przetwornik pomiarowy prąd/napięcie oraz połączony z wyjściem tego przetwornika pomiarowego miliwoltomierz, w ten sposób, że obwód pierwotny badanego przekładnika łączy się ze źródłem prądu pierwotnego odkształconego o regulowanej wartości skutecznej i regulowanym poziomie odkształcenia sygnału za pośrednictwem przewodu przeprowadzonego przez otwór w szerokopasmowym przelotowym przetworniku pomiarowym prąd/napięcie, przez który to otwór przeprowadza s także przewód prądu wtórnego łączący obwód wtórny badanego przekładnika z jego obciążeniem w postaci rezysto-

3 PL B1 3 ra. Przewody prądu pierwotnego i prądu wtórnego przeprowadza się przez otwór w szerokopasmowym przetworniku prąd/napięcie tak, aby prądy w tych przewodach płynęły w przeciwnych kierunkach, włącza się źródło prądu odkształconego i mierzy wartość skuteczną napięcia wyjściowego szerokopasmowego przetwornika prąd/napięcie, która jest proporcjonalna do wartości skutecznej różnicy prądów pierwotnego i wtórnego czyli błędu całkowitego badanego przekładnika. Następnie z podanej wyżej zależności (I) oblicza się wartości graniczne błędu całkowitego c przekładnika dla danej klasy dokładności i procentowych wartości prądu znamionowego badanego przekładnika na podstawie, zamieszczonych w obowiązującej normie dotyczącej przekładników prądowych, wartości granicznych błędów prądowego i kątowego i porównuje ze zmierzoną uprzednio wartością błędu całkowitego. Jeśli wartość zmierzona błędu całkowitego dla każdej procentowej wartości prądu znamionowego badanego przekładnika nie przekracza obliczonej granicznej wartości błędu całkowitego, przekładnik zalicza się do klasy dokładności zdefiniowanej w normie tymi wartościami granicznymi błędu prądowego i kątowego. Natomiast jeśli wartość zmierzona błędu całkowitego jest większa od obliczonych wartości granicznych błędu całkowitego dla którejkolwiek procentowej wartości prądu znamionowego danej klasy dokładności, sprawdza się czy badany przekładnik spełnia wymagania kolejnej klasy dokładności o wyższych granicznych wartościach błędu prądowego i kątowego i jeśli dla każdej procentowej wartości prądu znamionowego badanego przekładnika zmierzony błąd całkowity nie przekracza obliczonej granicznej wartości błędu całkowitego przekładnik zalicza się do kolejnej klasy dokładności zdefiniowanej w normie wyższymi wartościami granicznymi błędu prądowego i kątowego. Sposób według wynalazku umożliwia zastosowanie błędu całkowitego do oceny dokładności przekładników prądowych, czyli wyznaczanie klas dokładności podczas transformacji prądów odkształconych, bez konieczności wykorzystania przekładnika wzorcowego. Sposób według wynalazku ilustruje poniższy przykład z powołaniem się na rysunek przedstawiający schemat układu pomiarowego do wyznaczania błędu całkowitego indukcyjnych przekładników prądowych. P r z y k ł a d Posługując się, podaną w obowiązującej normie IEC dotyczącej przekładników prądowych, zależnością w której wszystkie symbole mają wyżej podane znaczenie, na podstawie wartości skutecznej różnicy prądów pierwotnego i wtórnego odniesionej do wartości skutecznej prądu pierwotnego sinusoidalnie zmiennego i wyznaczonej dla odpowiednich, ze względu na klasę dokładności i procentowe wartości znamionowego prądu pierwotnego, wartości granicznych błędu prądowego i kątowego podanych w tej normie, obliczono wartości graniczne błędu całkowitego c przekładników do pomiarów o klasach dokładności od 0.1 do 1 dla procentowych wartości pierwotnego prądu znamionowego 5, 20, 100 i 120. Obliczone graniczne wartości błędu całkowitego przekładników podano poniżej Klasa dokładności Procentowy błąd całkowity przy podanych poniżej procentowych wartościach pierwotnego prądu znamionowego ±0,6 ±0,3 ±0,2 ±0,2 0.2 ±1,2 ±0,6 ±0,35 ±0, ±3 ±1,5 ±1 ±1 1 ±6 ±3 ±2 ±2 W celu oceny dokładności czyli pomiaru błędu całkowitego ec indukcyjnego przekładnika prądowego 1 obciążonego rezystorem 3, obwód pierwotny przekładnika 1 połączono ze źródłem prądu odkształconego 5 o regulowanej wartości skutecznej i regulowanym poziomie odkształcenia sygnału, za pośrednictwem przewodu P1 przeprowadzonego przez sondę prądową 2. Przez sondę prądową 2 przeprowadzono także przewód prądu wtórnego P2 przekładnika 1 połączony z jego obciążeniem 3. Przewód prądu pierwotnego P1 oraz przewód prądu wtórnego P2 przekładnika 1 przeprowadzono

4 4 PL B1 przez sondę prądową 2 tak, aby prądy w obu przewodach P1 i P2 płynęły w przeciwnych kierunkach to znaczy tak, aby strumień magnetyczny w rdzeniu sondy 2 był proporcjonalny do różnicy wartości chwilowych prądów pierwotnego i wtórnego. Następnie włączono źródło prądu 5 i za pomocą miliwoltomierza 4 zmierzono wartość skuteczną napięcia wyjściowego sondy 2, proporcjonalną do wartości skutecznej różnicy prądów pierwotnego i wtórnego przekładnika 1 czyli błędu całkowitego tego przekładnika. Zmierzoną skuteczną wartość różnicy prądów pierwotnego i wtórnego przekładnika 1 czyli zmierzoną wartość błędu całkowitego przekładnika 1 porównano z wyliczonymi wcześniej wartościami granicznymi błędu całkowitego przekładników o klasach dokładności od 0.1 do 1 i na tej podstawie zakwalifikowano przekładnik 1 do odpowiedniej klasy dokładności. Zastrzeżenie patentowe Sposób oceny dokładności transformacji indukcyjnych przekładników prądowych dla prądów odkształconych, z wykorzystaniem zależności w której oznaczają: c błąd całkowity przekładnika, K n przekładnię znamionową, i p wartość chwilową prądu pierwotnego, I p wartość skuteczną prądu pierwotnego, i s wartość chwilową prądu wtórnego, T czas jednego okresu, znamienny tym, że badany przekładnik (1) obciążony rezystorem (3) łączy się z układem pomiarowym zawierającym źródło prądu pierwotnego odkształconego (5) o regulowanej wartości skutecznej i regulowanym poziomie odkształcenia sygnału, szerokopasmowy przelotowy przetwornik pomiarowy prąd/napięcie (2) oraz połączony z wyjściem przetwornika pomiarowego (2) miliwoltomierz (4), w ten sposób, że obwód pierwotny badanego przekładnika (1) łączy się ze źródłem prądu pierwotnego odkształconego (5) za pośrednictwem przewodu (P1) przeprowadzonego przez otwór w szerokopasmowym przelotowym przetworniku pomiarowym prąd/napięcie (2), przez który to otwór przeprowadza się także przewód prądu wtórnego (P2) badanego przekładnika (1), łączący obwód wtórny badanego przekładnika (1) z jego obciążeniem (3), przy czym przewody prądu pierwotnego (P1) i prądu wtórnego (P2) przeprowadza się przez otwór w szerokopasmowym przetworniku prąd/napięcie (2) tak, aby prądy w tych przewodach płynęły w przeciwnych kierunkach, po czym włącza się źródło prądu pierwotnego odkształconego (5) i mierzy miliwoltomierzem (4) wartość skuteczną napięcia wyjściowego szerokopasmowego przetwornika prąd/napięcie (2), proporcjonalną do wartości skutecznej różnicy prądów pierwotnego i wtórnego czyli błędu całkowitego badanego przekładnika (1), następnie z podanej wyżej zależności (I) oblicza się wartości graniczne błędu całkowitego c przekładnika (1) dla danej klasy dokładności i procentowych wartości prądu znamionowego badanego przekładnika (1) na podstawie, zamieszczonych w obowiązującej normie dotyczącej przekładników prądowych, wartości granicznych błędów prądowego i kątowego i porównuje ze zmierzoną uprzednio wartości; błędu całkowitego i jeśli wartość zmierzona błędu całkowitego dla każdej procentowej wartości prądu znamionowego badanego przekładnika (1) nie przekracza obliczonej granicznej wartości błędu całkowitego, przekładnik zalicza się do klasy dokładności zdefiniowanej w normie tymi wartościami granicznymi błędu prądowego i kątowego, natomiast jeśli wartość zmierzona błędu całkowitego jest większa od obliczonych wartości granicznych błędu całkowitego dla którejkolwiek procentowej wartości prądu znamionowego danej klasy dokładności sprawdza się czy badany przekładnik (1) spełnia wymagania kolejnej klasy dokładności o wyższych granicznych wartościach błędu prądowego i kątowego i jeśli dla każdej procentowej wartości prądu znamionowego badanego przekładnika (1) zmierzony błąd całkowity nie przekracza obliczonej granicznej wartości błędu całkowitego przekładnik zalicza się do kolejnej klasy dokładności zdefiniowanej w normie wyższymi wartościami granicznymi błędu prądowego i kątowego.

5 PL B1 5 Rysunek

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)