[实用新型]消除由于线路中的感抗引起的电流失真的电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种消除由于线路中的感抗引起的电流失真的电路。

背景技术

电感是交流电线路中存在的一个特性，该特性不仅因为线路中存在感性元器件(如变压器、电抗器、电机等)而存在，即便是单纯导线组成的线路中也存在电感，这是因为，载流的导线总是闭合的，电流需要从一极流入另一极，载流线路包围的面积越大，它所产生的磁链Ψ越大，电感也就越大。一段导线总是自感的一部分，一般来讲，一段直线电路的自感部分的电感大小，可以写成如下形式：

L＝2×l×(ln(4l/d)-0.75)×10-7

其中，l是线路中导线的长度，d是导线的直径。

由该计算式可以看出，该线路的电感存在于交流线路中，无论线路的形状是绕制成线圈，甚至于直线。

当线路中的电流发生突变时，由于电感的存在，使得线路中会有一个电感电压，该电感电压产生一个电感电流，该电感电流和线路电流叠加，使得在线路中的电流发生突变的初期，电流波形和预期电流存在失真。经过一段时间之后，该电流会消失，此时线路中的电流才能符合预期值。这个时间要根据实际线路的电感和阻抗来确定，一般为3到4个电流周波之内。电感的存在，阻抗着线路中的电流不能发生突变，该特征称之为交流线路的感抗。

感抗与线路电感和线路中通过的电流的频率有关。感抗的计算公式通常可以写成XL＝2×π×f×L，其中，XL是感抗，单位是欧姆，f是电流频率，L是线路的电感。

为了简化说明，我们把交流线路简化为图1所示的形态。图中：u为端口电压，r为线路中全部阻抗，L为全部感抗，k为线路的合分开关。当电路合闸瞬间，存在着如下关系：

u＝i×r+L×(di/dt)

其中，di/dt是线路中电流的变化对时间的求导，即突变电流的变化率。

综上，当线路电流发生突变时，线路两端的电压受到感抗电流的影响，不能达到预期值。即线路中电流发生突变时，比如线路接通的瞬间，线路中的电流会受到影响。图2是一个定性的表示。

假设图1中的合分开关在时间为0的时候闭合，那么，由于感抗的存在，线路电流的前几个周波的波形不能达到预期值，而是会出现一个由于感性电流与预期电流叠加的接通峰值Ipk，随着时间的延续，该感性电流会逐渐消失，大约经过几个周波后，线路中电流达到一个稳态输出It。

在一些实际应用中，特别是在一些精密的设备或者一些需要波形非常纯净的线路中，由于感性电流叠加引起的失真电流Ipk常常会引起一些不必要的麻烦。举例如下：

1.对一台精密的采用智能化控制的用于对线路进行故障保护的智能断路器进行短路特性校验时，如果校验线路有失真电流Ipk，那么该智能断路器对线路电流采样到Ipk而非It而跳闸，显然如果按照这种情况下对断路器进行整定，那么断路器的整定保护值相比于线路的实际情况会显得太保守。另外，该断路器实际安装场合的感抗和校验台的Ipk的差异也会使得该断路器的保护出现很大的差异。这是不允许的。

2.Ipk引起的冲击会造成线路或者线路中一些精密仪器的损坏。

目前的技术中，较多使用的方案是整流加逆变技术：为了得到预期的不受电感干扰的交流电流，需要将交流电通过整流转变成直流电，再将直流电通过逆变转变成交流电。因为直流电流的方向不会发生变化，所以它不受感抗的约束：线路中没有交变的磁场，也就不会有感生电流的产生。最终在使用时，再把直流变成交流。该方案能够解决感抗引起的电流失真。

交流-直流-交流的整流加逆变技术，即工程中常说的“AC-DC-AC”的办法效果非常明显，但是这种技术需要有非常复杂的线路和元件，其设备造价非常昂贵。

实用新型内容

根据上述去除交流线路中存在预期的电流突变但是由于感抗存在而引起电流失真的问题，本实用新型提出了一种消除由于线路中的感抗引起的电流失真的电路，其实践效果很好、可靠并且成本低廉。

本实用新型采用以下技术方案：

一种消除由于线路中的感抗引起的电流失真的电路，包括要求避免失真的主路，其中：

主路上串联一个开关；

在该主路两端并联若干旁路，每支旁路都有一个断开和闭合的时间可以精确控制的开关；

自第一支旁路起，至最后一支旁路止，各支旁路的线路电阻依次减小，最后一支旁路的电阻与主路的电阻相等。

所述可以精确控制的开关为无触点式的晶闸管或固态继电器。