УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ Г-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ

Полезная модель относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использована для приближенного определения параметров Г-образной схемы замещения (СЗ) однофазных двухобмоточных трансформаторов.
Не известны устройства, позволяющие определять параметры Г-образной схемы замещения однофазного трансформатора, не имеющего ненагруженной обмотки, в рабочем режиме.
Задачей полезной модели является создание устройства для определения параметров Г-образной схемы замещения однофазного двухобмоточного трансформатора в рабочем режиме, которые могут быть использованы для трансформатора, не имеющего ненагруженной обмотки.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения параметров Г-образной схемы замещения однофазного двухобмоточного трансформатора в рабочем режиме содержит подключенные к первичной обмотке трансформатора измерительные преобразователи первичного тока и напряжения и подключенные к вторичной обмотке трансформатора измерительные преобразователи вторичного тока и напряжения. Причем каждый из измерительных преобразователей связан с последовательно соединенными коммутатором и аналого-цифровым преобразователем, к которому подключен блок приведения, соединенный с блоком вычисления разности, который соединен с блоком действующего значения, блоком характерных точек и блоком активного сопротивления. При этом блок действующего значения последовательно соединен с блоком определения мощностей и блоком вычисления сопротивлений, а блок вычисления сопротивлений, блок характерных точек и блок активного сопротивления соединены с сегментными индикаторами.
Благодаря тому, что заявляемое устройство содержит блок приведения, блок вычисления разности, блок действующего значения, блок определения мощностей, блок вычисления сопротивлений, блок характерных точек и блок активного сопротивления, оно позволяет определять параметры Г-образной схемы замещения однофазного двухобмоточного трансформатора в рабочем режиме и может быть использовано для трансформатора, не имеющего ненагруженной обмотки.
На фиг.1 - представлена аппаратная схема устройства для определения параметров Г-образной схемы замещения однофазного двухобмоточного трансформатора в рабочем режиме.
Устройство для определения параметров Г-образной схемы замещения однофазного двухобмоточного трансформатора в рабочем режиме содержит четыре измерительных преобразователя, каждый из которых подключен к коммутатору, который связан с аналого-цифровым преобразователем (не показаны на фиг.1), блок приведения 1 (БП), блок вычисления разности 2 (БВР), блок действующего значения 3 (БДЗ), блок определения мощностей 4 (БОМ), блок вычисления сопротивлений 5 (БВС), блок характерных точек 6 (БХТ) и блок активного сопротивления 7 (БАС).
К первичной обмотке трансформатора подключены измерительные преобразователи первичного тока и напряжения, к вторичной обмотке трансформатора подключены измерительные преобразователи вторичного тока и напряжения, причем каждый из измерительных преобразователей связан с последовательно соединенными коммутатором и аналого-цифровым преобразователем (на фиг.1 не показаны).
Блок приведения 1(БП) соединен с аналого-цифровым преобразователем (не показаны на фиг.1) и с блоком вычисления разности 2 (БВР), который соединен с блоком действующего значения 3 (БДЗ), блоком характерных точек 6 (БХТ) и блоком активного сопротивления 7 (БАС). Блок действующего значения 3 (БДЗ) последовательно соединен с блоком определения мощностей 4 (БОМ) и блоком вычисления сопротивлений 5 (БВС). Блок вычисления сопротивлений 5 (БВС), блок характерных точек 6 (БХТ) и блок активного сопротивления 7 (БАС) соединены с сегментными индикаторами (не показаны на фиг.1).
Блок приведения 1 (БП), блок вычисления разности 2 (БВР), блок действующего значения 3 (БДЗ), блок определения мощностей 4 (БОМ), блок вычисления сопротивлений 5 (БВС), блок характерных точек 6 (БХТ) и блок активного сопротивления 7 (БАС) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53.
Устройство работает следующим образом. При работе однофазного двухобмоточного трансформатора в режиме, близком к номинальному, через измерительные преобразователи, коммутатор и аналого-цифровые преобразователи (не показаны на фиг.1) в блоке приведения 1 (БП), как показано на фиг.1, регистрируют массивы мгновенных значений входного напряжения , входного тока , выходного напряжения , выходного тока  для одних и тех же моментов времени.
Затем в блоке приведения 1 (БП) формируют массивы выходного напряжения и выходного тока, приведенные к первичной цепи по формулам:
, ,
1
2
где W и W - числа витков первичной и вторичной обмоток.
После этого с помощью блока вычисления разности 2 (БВР), на входы которого подают массивы , ,  и , определяют ток намагничивания
и падение напряжения на обмотках трансформатора
.
Далее массивы мгновенных значений тока намагничивания, входного напряжения , приведенного выходного тока  и падения напряжения на обмотках трансформатора  поступают на вход блока действующего значения 3 (БДЗ), в котором определяют действующее значение выходного тока
,
и тока намагничивания
.
Затем в блоке определения мощностей 4 (БОМ) определяют значение активных магнитных потерь в трансформаторе
,
значение активных потерь в обмотках трансформатора
,
значение реактивной мощности намагничивания трансформатора
,
где  - площадь вольтамперной характеристики , и значение суммарной мощности индуктивности рассеяния обмоток трансформатора
где  - площадь вольтамперной характеристики .
Далее в блоке вычисления сопротивлений 5 (БВС) определяют активное сопротивление поперечной ветви Г-образной схемы замещения
,
активное сопротивление продольной ветви Г-образной схемы замещения трансформатора
,
индуктивное сопротивление поперечной ветви Г-образной схемы замещения
и индуктивное сопротивление продольной ветви Г-образной схемы замещения
.
Массивы  и  поступают на вход блока характерных точек 6 (БХТ), в котором производят численное дифференцирование массива мгновенных значений приведенного выходного тока  и формируют массив мгновенных значений производной выходного тока по времени  как
.
Далее в блоке характерных точек 6 (БХТ) решают уравнение
,
1
2
где  - суммарная индуктивность рассеяния обмоток трансформатора. Для этого выбирают момент времени t, когда , и момент времени t, когда , рассчитываются значения активной составляющей  и индуктивной составляющей  сопротивления продольной ветви Г-образной схемы замещения по формулам
; .
Определяют средние за период значения указанных параметров, которые принимают в качестве конечного результата
,
где ,  - соответственно количества значений , , найденных на периоде.
Затем с выхода блока вычисления разности 2 (БВР) массивы мгновенных значений  и  поступают на вход блока активного сопротивления 7 (БАС), в котором определяют массив мгновенных значений интеграла входного напряжения по времени  численным интегрированием массива . В частности, может быть использован следующий алгоритм численного интегрирования. Сначала находят промежуточный массив  значений интеграла в точках , постоянная составляющая которого не равна нулю. Для этого принимают, что . Значения  в остальных точках рассчитывают по формуле:
.
Этот массив имеет некоторую постоянную составляющую. Поэтому далее находят массив значений интеграла , в точках , вычитая из массива  его постоянную составляющую М:
,
где  - среднее за период значение массива .
Далее определяют площадь характеристики зависимости , получаемую на одном периоде питающей сети. Для определения этой площади можно использовать формулу для площади многоугольника, заданного координатами вершин. Тогда
.
Эта площадь соответствует потерям энергии в магнитопроводе трансформатора за время, равное одному периоду питающей сети. Затем определяют мощность магнитных потерь в магнитопроводе, разделив полученную площадь на период питающей сети:
.
Активное сопротивление поперечной ветви Г-образной схемы замещения определяют по формуле
,
где  - действующее значение тока намагничивания трансформатора.
Полученные значения параметров Г-образной схемы замещения однофазного двухобмоточного трансформатора , , ,  и , ,  высвечиваются на сегментном индикаторе, не показанном на фиг.1.
Таким образом, предложенное устройство позволяет определить все параметры Г-образной схемы замещения однофазного двухобмоточного трансформатора в рабочем режиме без отключения от нагрузки без дополнительной ненагруженной обмотки.