[其他]功率因数自动补偿装置的检测器

说明书

它是电力线路中，用以检测电流与电压相位，完成对无功功率自动补偿的一种装置。

功率因数自动补偿器的关键部位是相敏检测电路，现有的相敏检测部分，多利用电流相位与电压相位相差90°的特点，不需人为再设移相电路，线路简单，但明显存在一些缺陷：（1）当电流互感器LH输出小于1A时，相敏检测电路就不能正常工作，不满足实际使用需要。（2）由于相敏检测输出电压UK不仅与电网中电流和电压的相位差（φ）有关，而且与LH输出电流IL大小有关，所以功率因数表不能在电流变化的情况下，准确指示功率因数值。（3）不能自动准确地使电网功率因数不受电流变化影响而稳定在一定的范围内。（4）相敏检测电路没有小电流闭锁功能。其他还有很多改进检测电路，虽使自动补偿器的性能，有不同程度的提高和改善，但仍存在着线路复杂或性能不够理想的问题。

本实用新型的目的在于准确检测电力线路电流与电压的相位，以确定功率因数大小，完成对线路无功功率的自动补偿。

所设计的功率因数自动补偿装置的检测器，主要是在相敏检测电路中采用了限幅整形回路，可调恒流放大回路和小电流闭锁回路，见附图。限幅整形回路由二支硅整流二极管D₁、D₂正反向并联串接在LH回路中而成。这是利用半导体二极管的正向稳压特性，对交流电进行限幅和整形，当电流互感器回路输出电流在很大范围内变化时，D₁D₂两端电压变化不大。可调恒流放大回路由三极管BG₂，发光二极管LED或稳压管与电阻R₃连接而成。在限幅整形回路和可调恒流放大回路中由二极管D₁、D₂，晶体三极管BG₁和电阻R₁组成电流相位检测开关。D₁、D₂两端变化不大的电压经电阻R₁加在锗晶体管BG₁的EB结上进行电压电流变换，并完成相敏检测电流相位开关的作用，BG₁集电极输出的电流（不十分稳定的恒流）送交BG₂管进行电流放大，因LED发光二极管正向也具有很好的稳压特性，这样由BG₂、LED、R₃就组成了一个恒流电路，相应投切控制电压UK基本上就不随LH输出电流的大小变化而变化，严格地遵循电网中电压矢量与电流矢量的相位变化而变化，这样功率因数表的刻度也就有了一个对应的关系。调整R₃便可改变恒流电路输出电流的大小，从而达到校对功率因数表刻度和改变相敏检测输出电压UK大小的目的。由于BG₁与D₁D₂、BG₂与LED相配合，所以本设计具有很好的互补温变特性。小电流闭锁回路由电流闭锁取样、电压整流滤波、可调执行电路组成。电流闭锁取样电路是在电流互感器回路中串接电阻R₀和硅整流二极管D₁D₂而成。电压整流滤波电路由二极管D₅、电容C₃和电阻R₈组成。当LH中无电流输出或电流很小时，由于闭锁整定电位器W给三极管BG₃和BG₄一个足够导通的偏压，使继电器J得电吸合，执行小电流闭锁的控制，当LH中有电流输出或电流增大时，由于R₀是个线性元件，所以a、b两端的电压亦升高，这一电压经二极管D₅整流，C₃滤波后串加在BG₃的基极回路中，使BG₃基极电位下降而截止，继电器J失电达到闭锁解除的目的。调整W即可改变闭锁电流值。如欲制作常闭型电流闭锁电路将D₅和C₃反接即可。本电路为简化起见设计为半波整流，亦可采用桥式或倍压整流，如果需要的是一个电平信号，亦可用电阻代替继电器J。

采用本实用新型所设计的相敏检测电路，可克服传统相敏检测电路存在的问题，线路不复杂，性能非常理想。当电流互感器输出电流小到只有十几毫安甚至几毫安，大到5安培时，相敏检测电路均可正常工作，功率因数表有固定的刻度指示，小电流闭锁电路具有小电流区细调，大电流区粗调的效果，并可达到如下指标：当LH输出电流5MA～5A时，COSφ刻度指示误差＜10％；0.5～3A时，COSφ刻度指示误差≤5％；电源电压300～450V时，COSφ刻度指示误差≤1％；小电流闭锁调整范围0～3A。