УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ИНДУКТИВНОСТИ НАМАГНИЧИВАНИЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Полезная модель относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.
Не известны устройства для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора.
Задачей полезной модели является создание устройства для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.
Поставленная задача достигается тем, что к объекту контроля подключен блок приведения, который соединен с блоком вычисления разности и блоком усреднения, выходы которых соединены с блоком определения сопротивления, к которому параллельно подключены блок вычисления напряжения, блок дифференцирования и блок средней индуктивности, выходы которых соединены с блоком вычисления индуктивности, причем блок определения сопротивления соединен с блоком вычисления индуктивности.
Благодаря тому, что заявляемое устройство содержит блок приведения, блок вычисления разности, блок усреднения, блок определения сопротивления, блок вычисления напряжения, блок дифференцирования, блок средней индуктивности и блок вычисления индуктивности, оно позволяет определять мгновенные значения индуктивности намагничивания однофазного трансформатора.
На фиг.1 - представлена аппаратная схема устройства для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора.
Устройство для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора (фиг.1) содержит блок приведения 1 (БПр), блок вычисления разности 2 (БВР), блок усреднения 3 (БУс), блок определения сопротивления 4 (БОС), блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок дифференцирования 6 (БД), блок средней индуктивности 7 (БСИ) и блок вычисления индуктивности 8 (БВИ).
Вход блока приведения 1 (БПр) соединен с трансформатором (на фиг.1 не показан). Соответствующие выходы блока приведения 1 (БПр) соединены с входом блока вычисления разности 2 (БВР) и с входом блока усреднения 3 (БУс), выходы которых соединены с входом блока определения сопротивления 4 (БОС). К блоку вычисления сопротивления 4 (БОС)
параллельно подключены блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок дифференцирования 6 (БД) и блок средней индуктивности 7 (БСИ), выходы которых соединены с блоком вычисления индуктивности 8 (БВИ). При этом блок определения сопротивления 4 (БОС) соединен также с блоком вычисления индуктивности 8 (БВИ). Выход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ) соединен с сегментным индикатором, не показанным на фиг.1.
Блок приведения 1 (БПр), блок вычисления разности 2 (БВР), блок усреднения 3 (БУс), блок определения сопротивления 4 (БОС), блок вычисления напряжения 5 (БВН), блок дифференцирования 6 (БД), блок средней индуктивности 7 (БСИ) и блок вычисления индуктивности 8 (БВИ) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53.
1
ВХ
2
H
1
2
H
На первичную обмотку W однофазного трансформатора подают входное напряжение u(t) с частотой f, а вторичную обмотку W подключают к нагрузке Z. При этом по первичной обмотке трансформатора протекает ток i(t), по вторичной - ток i(t). Напряжение на вторичной обмотке равно u(t).
1
2
ВХ
H
Массивы мгновенных значений входного и выходного токов i(t) и i(t) и напряжения u(t) и u(t) с дискретностью по времени Δt, что соответствует числу отсчетов на периоде N, полученные для моментов времени
j
j-1
t=t+Δt,
поступают на вход блока приведения 1 (БПр). В блоке приведения 1 (БПр) вторичный ток и выходное напряжение приводят к первичной цепи
1
j
ВХ
j
Затем одновременно массивы мгновенных значений входного тока |i(t)| и приведенного выходного тока  поступают на вход блок вычисления разности 2 (БВР), и массивы мгновенных значений входного и приведенного выходного напряжений |u(t)| и  поступают на вход блока усреднения 3 (БУс).
В блоке вычисления разности 2 (БВР) вычисляют массив мгновенных значений тока намагничивания трансформатора, приведенный в таблице 1
В блоке усреднения 3 (БУс) определяют массив мгновенных значений напряжения намагничивания
0
j
0
j
Массив мгновенных значений напряжения намагничивания |u(t)| и массив мгновенных значений тока намагничивания |i(t)| одновременно поступают на вход блока определения сопротивления 4 (БОС).
В блоке определения сопротивления 4 (БОС) определяют активные потери намагничивания
Затем определяют действующее значение тока намагничивания
и рассчитывают активное сопротивление ветви намагничивания
0
j
0
j
0
Массивы |u(t)|, |i(t)| вместе со значением активного сопротивления R одновременно поступают на вход блока вычисления напряжения 5 (БВН), блока вычисления индуктивности 8 (БВИ), блока дифференцирования 6 (БД) и блока средней индуктивности 7 (БСИ).
Далее одновременно в блоке вычисления напряжения 5 (БВН) определяют мгновенные значения индуктивной составляющей напряжения намагничивания трансформатора
L
j
0
j
0
j
0
u(t)=u(t)-i(t)·R,
L
j
0
j
и массив |u(t)| поступает на вход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ). В блоке дифференцирования 6 (БД) производят дифференцирование тока намагничивания i(t) и получают массив мгновенных значений производной указанного тока по времени
который поступает на вход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ). В блоке средней индуктивности 7 (БСИ) определяют потери реактивной мощности намагничивания
0
0
где  - площадь вольтамперной характеристики u(i), определяют значение индуктивного сопротивления намагничивания
и соответствующее ему значение средней индуктивности намагничивания
0CP
где ω=2πf - циклическая частота переменного тока. Полученное значение L поступает на вход блока вычисления индуктивности 8 (БВИ).
Затем в блоке вычисления индуктивности 8 (БВИ) определяют мгновенные значения индуктивности намагничивания по формуле
j
j
j
используя численное дифференцирование. При этом может быть использован следующий алгоритм численного интегрирования. Сначала находят промежуточный массив |m(t)| значений интеграла в точках 1...N, постоянная составляющая которого не равна нулю. Для этого принимают, что |m(t)|=0. Значения |m(t)| в остальных точках рассчитывают по формуле:
0
j
j
0CP
где  - подынтегральное выражение. Этот массив имеет некоторую постоянную составляющую. Поэтому далее находят массив мгновенных значений индуктивности намагничивания L(t) в точках 1...N, вычитая из массива |m(t)| его постоянную составляющую М и прибавляя L:
0
j
j
0CP
L(t)=m(t)-M+L,
j
где  - среднее значение массива |m(t)| за период.
0
j
Таким образом, предложенный способ позволил определить мгновенные значения индуктивности намагничивания L(t) однофазного трансформатора в рабочем режиме.