Пристрій контролю гармонічного складу електричного струму промислової частоти

Реферат: Пристрій контролю гармонічного складу електричного струму промислової частоти, який складається з датчика магнітного поля, лінії зв'язку та персонального комп'ютера, причому гармоніки електричного струму визначаються за частотами генерованих ним магнітних полів окремо у кожному фазному і нульовому робочому провідниках. UA 97546 U (12) UA 97546 U UA 97546 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Дана корисна модель належить до галузі електротехніки, а саме: визначення амплітудних характеристик гармонік електричного струму промислової частоти. Відомо, що за деяких умов, таких як нерівномірне електронавантаження на фази трифазної силової мережі, наявність нелінійних споживачів (електронне обладнання) відбується поява у силовій електромережі вищих гармонік основної частоти 50 Гц та інтергармонік [Григорьев О.Α., Петухов B.C., Соколов В.А., Красилов И.А. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ //Новости электротехники. - 2003. - № 1. - С. 71-74]. Внаслідок цього відбувається підвищення електроспоживання, прискорений знос електротехнічного обладнання та підвищується електромагнітний фон виробничого середовища. Існує багато способів інструментального виявлення зміни частотних характеристик електричного струму. Найбільш поширеним з них є використання осцилографа, підключеного до системи електроживлення [Інструкція користувача для цифрового запам'ятовуючого осцилографа Tektronix Tds2022c]. Недоліками такого способу є визначення спектрального складу електричного струму (напруги) тільки у даний момент і у даному місці. Обстеження усієї силової мережі дуже витратне і потребу багато часу. Відомий спосіб визначення появи вищих гармонік за струмами витоку [Патент RU 2143703, 1999]. Недоліками такого способу є необхідність подачі у мережу за допомогою генератора тестових струмів з наступною реєстрацією їх індукційними датчиками, що також передбачає великий обсяг робіт. До того ж цей спосіб є малопридатним для широкорозгалужених електромереж. Найбільш прийнятним пристроєм для визначення появи вищих гармонік є пристрій виявлення незбалансованих струмів та струмів витоку у системах електроживлення автоматизованих систем [Патент UA 24056, 2007]. Цей пристрій є ближчим аналогом і був обраний за прототип. Головними недоліками прототипу є реєстрація факту появи вищих гармонік через збільшення струму у окремих провідниках електромережі, неможливість визначення амплітуди цієї гармоніки та виявлення інтергармонік (12,5 Гц; 25 Гц; 75 Гц). Технічною задачею, на розв'язання якої спрямовано дану корисну модель, є виявлення вищих гармонік промислової частоти 50 Гц (кратним 50 Гц), інтергармонік (вищих і нижчих) та визначення їх амплітудних значень. Досягнення поставленої мети реалізується за рахунок визначення кількісних значень та частотних характеристик електрострумів у фазних та нульових робочих провідниках шляхом вимірювання генерованих ними магнітних полів тих самих частот, що випливає з фундаментальних фізичних принципів [Кузмичев В.Е. Законы и формулы физики. Справочник. - К.: Наукова думка, - 1989]. Розроблений пристрій працює наступним чином: біля кожного з фазних та нульового робочого провідника на найбільш навантаженій ділянці силової мережі будівлі закріплюється модуляційний датчик змінного магнітного поля [Глива В.Α., Клапченко В.І., Азнаурян І.О., Лук'янчиков А.В. Технічне та методичне забезпечення неперервного моніторингу електромагнітної обстановки //Вісник НТУУ "КПІ", серія "Гірництво". - 2008. - Вип. 17. - С. 177183]. Лініями зв'язку датчик підключається до лінійного входу (line-in) персонального комп'ютера, який працює під управлінням операційної системи Windows, і має програмне забезпечення для аналізу частотного спектра (у нашому випадку - Spectrogram). Електричні сигнали, отримані з датчиків, оцифровуються у звуковій карті комп'ютера і автоматично перераховуються у значення сили струму визначеної змінної частоти. Для наочності отриманої інформації розроблений інтерфейс з контролю частотних та амплітудних значень електрострумів у кожному з контрольованих провідників. Отримана інформація відображається на екрані у координатах "частота" - "сила струму". Значне зростання електроструму вищих гармонік промислової частоти, кратних трьом (150 Гц і вище) у нульовому робочому провіднику свідчить про критичне зростання нерівномірності навантаження на силову електромережу за окремими фазами та ненормативне підвищення рівня магнітного поля. Поява інтергармонік (12,5 Гц, 25 Гц, 75 Гц у фазних провідниках) свідчить про критичне зростання нелінійного електронавантаження на силову мережу та незадовільну якість енергоживлення (несинусоїдальність). Уся отримана інформація накопичується на дисковій пам'яті комп'ютера для подальшого її аналізу з метою виявлення джерел та причин виникнення негативних явищ у системі електроживлення будівлі. Було виготовлено зразок пристрою, дослідна експлуатація якого виявила його високу ефективність та доцільність використання для контролю систем електроживлення енергонасичених будівель і споруд. 60 1 UA 97546 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Пристрій контролю гармонічного складу електричного струму промислової частоти, який складається з датчика магнітного поля, лінії зв'язку та персонального комп'ютера, який відрізняється тим, що гармоніки електричного струму визначаються за частотами генерованих ним магнітних полів окремо у кожному фазному і нульовому робочому провідниках. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2