專利名稱：消除由于線路中的感抗引起的電流失真的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種消除由于線路中的感抗引起的電流失真的電路。
背景技術(shù)：
電感是交流電線路中存在的一個特性，該特性不僅因為線路中存在感性元器件 (如變壓器、電抗器、電機等)而存在，即便是單純導(dǎo)線組成的線路中也存在電感，這是因為，載流的導(dǎo)線總是閉合的，電流需要從一極流入另一極，載流線路包圍的面積越大，它所產(chǎn)生的磁鏈Ψ越大，電感也就越大。一段導(dǎo)線總是自感的一部分，一般來講，一段直線電路的自感部分的電感大小，可以寫成如下形式L = 2 X 1 X (In (41/d) -0. 75) X 10-7其中，1是線路中導(dǎo)線的長度，d是導(dǎo)線的直徑。由該計算式可以看出，該線路的電感存在于交流線路中，無論線路的形狀是繞制成線圈，甚至于直線。當(dāng)線路中的電流發(fā)生突變時，由于電感的存在，使得線路中會有一個電感電壓，該電感電壓產(chǎn)生一個電感電流，該電感電流和線路電流疊加，使得在線路中的電流發(fā)生突變的初期，電流波形和預(yù)期電流存在失真。經(jīng)過一段時間之后，該電流會消失，此時線路中的電流才能符合預(yù)期值。這個時間要根據(jù)實際線路的電感和阻抗來確定，一般為3到4個電流周波之內(nèi)。電感的存在，阻抗著線路中的電流不能發(fā)生突變，該特征稱之為交流線路的感抗。感抗與線路電感和線路中通過的電流的頻率有關(guān)。感抗的計算公式通?？梢詫懗?XL = 2Χ π Xf XL，其中，XL是感抗，單位是歐姆，f是電流頻率，L是線路的電感。為了簡化說明，我們把交流線路簡化為圖1所示的形態(tài)。圖中u為端口電壓，r為線路中全部阻抗，L為全部感抗，k為線路的合分開關(guān)。當(dāng)電路合閘瞬間，存在著如下關(guān)系U= iXr+LX (di/dt)其中，di/dt是線路中電流的變化對時間的求導(dǎo)，即突變電流的變化率。綜上，當(dāng)線路電流發(fā)生突變時，線路兩端的電壓受到感抗電流的影響，不能達到預(yù)期值。即線路中電流發(fā)生突變時，比如線路接通的瞬間，線路中的電流會受到影響。圖2是一個定性的表示。假設(shè)圖1中的合分開關(guān)在時間為0的時候閉合，那么，由于感抗的存在，線路電流的前幾個周波的波形不能達到預(yù)期值，而是會出現(xiàn)一個由于感性電流與預(yù)期電流疊加的接通峰值Ipk，隨著時間的延續(xù)，該感性電流會逐漸消失，大約經(jīng)過幾個周波后，線路中電流達到一個穩(wěn)態(tài)輸出It。在一些實際應(yīng)用中，特別是在一些精密的設(shè)備或者一些需要波形非常純凈的線路中，由于感性電流疊加引起的失真電流Ipk常常會引起一些不必要的麻煩。舉例如下1.對一臺精密的采用智能化控制的用于對線路進行故障保護的智能斷路器進行短路特性校驗時，如果校驗線路有失真電流Ipk，那么該智能斷路器對線路電流采樣到Ipk而非It而跳閘，顯然如果按照這種情況下對斷路器進行整定，那么斷路器的整定保護值相比于線路的實際情況會顯得太保守。另外，該斷路器實際安裝場合的感抗和校驗臺的Ipk 的差異也會使得該斷路器的保護出現(xiàn)很大的差異。這是不允許的。2. Ipk引起的沖擊會造成線路或者線路中一些精密儀器的損壞。目前的技術(shù)中，較多使用的方案是整流加逆變技術(shù)為了得到預(yù)期的不受電感干擾的交流電流，需要將交流電通過整流轉(zhuǎn)變成直流電，再將直流電通過逆變轉(zhuǎn)變成交流電。 因為直流電流的方向不會發(fā)生變化，所以它不受感抗的約束線路中沒有交變的磁場，也就不會有感生電流的產(chǎn)生。最終在使用時，再把直流變成交流。該方案能夠解決感抗引起的電流失真。交流-直流-交流的整流加逆變技術(shù)，即工程中常說的“AC-DC-AC”的辦法效果非常明顯，但是這種技術(shù)需要有非常復(fù)雜的線路和元件，其設(shè)備造價非常昂貴。

實用新型內(nèi)容根據(jù)上述去除交流線路中存在預(yù)期的電流突變但是由于感抗存在而引起電流失真的問題，本實用新型提出了一種消除由于線路中的感抗引起的電流失真的電路，其實踐效果很好、可靠并且成本低廉。本實用新型采用以下技術(shù)方案一種消除由于線路中的感抗引起的電流失真的電路，包括要求避免失真的主路， 其中主路上串聯(lián)一個開關(guān)；在該主路兩端并聯(lián)若干旁路，每支旁路都有一個斷開和閉合的時間可以精確控制的開關(guān)；自第一支旁路起，至最后一支旁路止，各支旁路的線路電阻依次減小，最后一支旁路的電阻與主路的電阻相等。所述可以精確控制的開關(guān)為無觸點式的晶閘管或固態(tài)繼電器。本實用新型可解決前文分析中提到的線路感抗引起的預(yù)期突變電流失真，相比于目前所采用的AC-DC-AC方案價格非常低廉；采用的元器件數(shù)量少，可靠性得到了顯著的提高。有非常大的經(jīng)濟效益和實用價值。

圖1為交流線路等效電路圖；圖2為在線路接通的瞬間，線路中電流的變化圖；圖3為本實用新型的電路圖。
具體實施方式
以下將參照附圖借助優(yōu)選實施例詳細描述本實用新型。通過上面的介紹和分析知道，線路感抗會使交流線路電流預(yù)期突變的最初幾個波形有一個暫態(tài)失真。待感性電流消失，即經(jīng)過暫態(tài)過程后，線路中電流才會達到預(yù)期電流的穩(wěn)態(tài)。[0031]本實用新型利用該特性，設(shè)計如下方案在線路中要求避免失真的主路上串聯(lián)一個開關(guān)，同時為該主路并聯(lián)至少兩支旁路，每支旁路都有一個斷開和閉合的時間可以精確控制的開關(guān)，按照順序稱之為第一旁路、第二旁路，依次類推。其中，自第一旁路起，其線路電阻依次減小，直至最后一支旁路的電阻與主路電阻相等。在進行電流預(yù)期的突變時，比如線路上電或者進行某種特定的沖擊時，先將第一旁路閉合，由于第一旁路的電阻很大，所以線路中的電流很小，第一旁路的閉合時間控制在能將線路中電流失真的暫態(tài)通過；接著將第二旁路閉合而后將第一旁路斷開，這兩個旁路的開合時間相銜接，所以線路中不會有突變，并且由于第二旁路的電阻比第一旁路小，電流會有一定的增大；依次進行直到最后一支旁路時，線路電流達到預(yù)期值，再將主路閉合而斷開最后一支旁路，無失真的電流將通過主路。圖3是此設(shè)計的簡化表示圖中，A、B是為線路提供電能的電源，KM是線路的合分開關(guān)，S表示為線路進行電能轉(zhuǎn)換的變壓器。在此線路中加入了變壓器S和開關(guān)KM只是為了形象地說明線路中存在感抗和電流突變。如果將變壓器S和開關(guān)KM去掉，將電源A、B直接接在圖示右側(cè)直接給線路供電并且采用其它辦法使線路發(fā)生的是電流突變也是等效的 (上電過程也是突變的一種形式電流從零增加到一個預(yù)定值)。T1和禮是主路，1\和1^是第一旁路，Tb和&是第二旁路，依次類推。在需要電流突變時，將Ta閉合而其他各路斷開， 此時線路中通過Ta和&建立電流，經(jīng)過若干個周波之后，即暫態(tài)的電流失真完全通過&后
線路中電流達到穩(wěn)態(tài)后，將Tb閉合并將Ta斷開，電流將通過&......直到最后將T1閉合，
預(yù)期的電流全部通過主路R1。因為需要對開關(guān)的接通和斷開時間進行精確的控制，開關(guān)TA、Tb等使用采用無觸點式的晶閘管、固態(tài)繼電器等。在上述的實用新型描述中，闡述的方案是旁路依次閉合-斷開，如果采用將所有線路或者先將所有旁路都閉合再依次斷開直到電流全部流經(jīng)主路的方式也可以達到類似的效果。在此種方案中，最開始各個支路是并聯(lián)的，所以線路總電阻非常小，接通電流會非常大。自第一支路其開關(guān)依次斷開，整個線路的電阻依次增大，整個線路的電流逐漸減小至設(shè)定值。也就是說，這種方案中，整個回路的電流是逐漸減小至預(yù)定值。但是其缺點也非常明顯，即為了承載最初的大電流，回路中其他部分的線纜的裕量需要很大，浪費資源。需要申明的是，上述實施例僅用于對本實用新型進行說明而非限制，因此，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實用新型精神和范圍的情況下對它進行各種顯而易見的改變，都應(yīng)在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種消除由于線路中的感抗引起的電流失真的電路，包括要求避免失真的主路，其特征在于主路上串聯(lián)一個開關(guān)；在該主路兩端并聯(lián)若干旁路，每支旁路都有一個斷開和閉合的時間可以精確控制的開關(guān)；自第一支旁路起，至最后一支旁路止，各支旁路的線路電阻依次減小，最后一支旁路的電阻與主路的電阻相等。
2.如權(quán)利要求1所述的消除由于線路中的感抗引起的電流失真的電路，其特征在于 所述可以精確控制的開關(guān)為無觸點式的晶閘管或固態(tài)繼電器。
專利摘要本實用新型提出了消除由于線路中的感抗引起的電流失真的電路，其電路包括要求避免失真的主路，主路上串聯(lián)開關(guān)；該主路兩端并聯(lián)若干旁路，每支旁路都有斷開和閉合的時間可以精確控制的開關(guān)；自第一支旁路起，各支旁路的線路電阻依次減小，最后一支旁路的電阻與主路的電阻相等。在電流發(fā)生預(yù)期的突變時，先將第一旁路閉合，接著將第二旁路閉合同時將第一旁路斷開，如此依次進行直到最后一支旁路時，再將主路閉合而將最后一支旁路斷開，使得無失真的電流通過主路。本實用新型可解決線路感抗引起的預(yù)期突變電流失真，相比于AC-DC-AC方案價格非常低廉，采用的元器件數(shù)量少，可靠性得到了顯著的提高，有非常大的經(jīng)濟效益和實用價值。
文檔編號H02J3/01GK202172276SQ20112031560
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者劉延炎, 南寅, 朱金保 申請人:北京人民電器廠有限公司