Измерительный преобразователь мощности трехфазных цепей

Измерительный преобразователь мощности трехфазных цепей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистичесиик

Республик (11) 3 004903 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 03.07.81 {21)3311561/18 2Д (51)М. Кл. с присоединением заявки %

С 01 Й 21/00

Гееуйарстееввык кеавтет

СССР

{23) Приоритет

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень М 10 ве делан язевретеивй н етерьпий (53) УЛК621.317. .7 (088.8) Дата опубликования описания 15.03.83

Ю .

М. Б. Лейтман, В. Д. Савченков, Р..-.,фгрест, А;;И:Дн етт и H. П. Тверит

/

Смоленский филиал Московского ордена, Левитта..и ордЫа- 9фябрьской

Революции энергетического института и Вй и щвоц электроизмерительных приборов им. 60-летн

Великого Октября (72) Авторы изобретен и я (7 l ) Заявители (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ

Устройство относится к электроизмерительной. технике и может быть использовано в быстродействующих ваттмет рах трехфазных цепей. Известно устройство для измерения средней мощности в трехфазной цепи, содержащее три согласуюших устройства тока, три согласующих устройства напряжения, три умножителя, к входам которых попарно подключены согласую 10 щие устройства тока и напряжения и сумматор 1 ) .

Недостатками данного устройства ,являются низкая точность при несимметричной нагрузке фаз из-аа больших

15 пульсаций выходного напряжения и.конструктивная сложность и -за трех пар согласующих устройств и трех умножителей. Наиболее близким по технической gp сущности н достигаемому результату к изобретению является измерительный преобразователь мопщости трехфазных цепей, содержащий две пары согласующих

2 устройств тока и напряжении, два перемножителя, к входам которых попарно . подключены согласующие устройства тока и напряжения, а к выходам - фильтры, выходы которых подключены к нхо дам сумматора на сопротивлениях (2) .

Недостатками этого устройства яв ляются низкая точность преобразования из-за малого коэффициента суммирования н сушественного взаимного влияния выходных гоков двух перемножителей, а также невысокое быстродействие иэ.ва больших постоянных времени фильтров.

Бель изобретения - повышение быстродействия и точности измерительного преобразователя мощности трехфазных цепей.

Поставленная цепь достигается тем, что в измерительный преобразователь мощности трехфазных цепей, содержащий две пары согласующих устройств- тока и напряжения, выходы которых попарно подключены к входам двух перемножителей, сумматор и сглаживакчций фильтр,, 10

В »одные напряжения Од, 0 и тока 3 и преобразуются согласующими устройствами 1 - 4 в пропорциональные переменные напряжения U — 0

Напряжения U и 0 суммируются при помощи сумматоров 6 и 7 с постоянным напряжением .Q вырабатываемым источником 5. Выходные напряжения

U, U> сумматоров поступают на вход преобразователей 8 и: 9 напряжения

З© в частоту, мгновенные эначенйя частот и f .которых пропорциональны и напряжениям Ug и 0-1 .

Частоты У.1 и К значительно превышают частоту входных напряжений и токов.

Выходные напряжения преобразователей 8 и 9 через формирователи 10 и 11 управляют ключами 12 - 19.

Благодаря большому коэффициенту усиления операционного усилителя 23 на4Ф пряжения ДО на его входе ничтожно мало, вследствие чего можно считать мостовые схемы, содержащие ключи

12 - 15 и 16 - 19 подключенными между выходами согласуюших устройств

3 и 4 токов и общей точкой устройства.

В каждый иэ полупериодов выходных импульсов формирователей 10 и 11 замкнуты попарно ключи 12, 15 и

16, 19 ипи 13 и 14 и 17, 18. После каждого переключения ключей прои»ходит перезаряд конденсаторов 20 и

21, имеющих равные. С, причем к моменту нового переключения конденсаторы оказываются запряженными до напряжений Ц 0+, соответственно, действующих на выходах согласующих устройств

3 и 4 гоков в момент переключения.

Следовательно, конденсаторы перезаря3 100 дополнительно введен инвертируюший усилитель постоянного тока, вход которого соединен с выходами перемнома телей, а выход с одним из входов сумматора., два других входа которого соединены с выходами согласующих устройств тока, а выход - с входом . -сглаживающего фильтра, причем инвер; тирующий усилитель постоянного тока содержит операционный, усилитель, вход которого через реаистор соединен с вы. ходом, а каждый перемножитель содержит мостовую схему из четырех управляемых ключей, в одну диагональ которой включен конденсатор, а другая диагональ включена между выходом перемножитепя и его первым входом, соединейным с выходом. согласующего устройства тока, и соединенные после довательно сумматор, преобразователь напряжения в частоту, формирователь, выходы которого соединены с управляющими входами ключей, первый вход сумматора соединен со вторым входом перемножителя, соединенным с выходом согласующего устройства напряжении, а второй вход сумматора соединен с третьим входом перемножителя, соединенным с выходом источника постоян- ного напряжения.

На чертеже представлена блок-схема .измерительного преобразователя мошност трехфааных цепей.

Устройство содержит согласующие устройства 1 и 2 напряжения, согласуюшие устройсгва 3 и 4 тока, источник 5 постоянного напряжения, общий для обоих сумматоров 6 и 7, преобразователи 8 и 9 напряжения в частоту, формирователи 10 и 11, ключи 12 - 19 конденсаторы 20 и 21, инвертируюший усилитель 22 постоянного тока, содержа щий операционный усилитель 23, к входу и выходу которого подключен реакс тор 24, резисторы 25 - 27, образую- щ»»е трехвходовой сумматор 28, и сглаживающий фильтр 29, который может быть выполнен на операционном уснли теле, с реэистивно-емкостной обратной связью

Выходы согласующих устройств 1 и

2 напряжения соединены с первыми входами сумматоров 6 и 7 соответствен но, вторые входы соединень» с выходом . источника 5 постоянного напряжения, выходы сумматоров 6 и 7 соединены соответственно с входами»»реобразователей 8 и 9 напряжения в частоту, вь»ходы которых, соответственно, через

4903 4 формирователи 10 и 11 соединены с управляющими входами ключей 12 - 15 и 16 - 19, включенных по мостовым схемам, в первые диагонали которых включены соответственно конденсаторы 20 и 21, а вторые диагонали включены. соответственно между согласующими устройствами 3 и 4 тока и входом инвертирующего усилителя 22 постоянного тока, выход которого подключен к первому выводу резистора 25, второй вывод которого ооединен с входом согласующего фильтра 29 и .первыми выводами реаисторов 26 и 27, вторые выводы которых соединены соответственно с выходами согласующих устройств

3 и 4 тока.

Устройство работает следуюшим образом..

5 1004903 6 жаются от напряжений (-) Ug, (- ) О+ Первое слагаемое формулы 5 продо напряжений + 03, + U4. Импульсы порпионально мгновенной мощности, тока перезаряда конденсаторов 1., 12 трехфазной пепи. поступают на вход усилителя 22. Поо-,, ° кольку й,Ч О, среднее значение 3 со g AB А ce c тока 1 за период Т. - 1//Е. следования и содержит постоянную составляю и„пульсов формирователя 10 опреде- Ч ляется выражением ности трехфазнои пепи и высшие гар . /2 моники. Второе слагаемое, пропорциональ

dQ< ЬУ „С ное входным током 1 и i постоян .1 = — i dt- ==2

Я

=2 . — .. ную oar amuomyro H cogmrr. В слу

1 1 чае чисто синусоидальных входных сиг

О

=40 Cf () палов переменная составляющая перво

ro слагаемого представляет собой синусоидальный сигнал удвоенной чаоТ1/2 тоты с амплитудой V, а второе слагаемое - синусоидальный сигнал

1 е l)дЯ =, ф изменение заряда основной частоты с амплиту ой Ч до щ .

При чисто активной нагрузке фаз ампли на конденсаторе 20 в течение одного раза Ч туда V.trt в 2,5 - 3 за (полупериода Т, = доследования импе

Vщ и в 1,5 - 2 раза Ч сов формирователя 10; Выбором Рези ро 26 7.

С 1 3 ря ения на конденсаторе 20 в течение в добиваются, чтобы выходной сиг идальный сигнал основной частоты, .В до постоянных коэффициентов с1 ц +Ч ). этом. случае входной сигнал сглаживаю Е y ° 2 щего фильтра содержит постоянную

30 .

Ф дя среднего значения > g aa rte . составлЯющую ЕО, пРопоРциональнУю риоу (= /f, учитывая формулы (1) и активной мощности "А трехфазной це (2), аналогично получаем пи и переменную составляющую удвоен

Т /2 ,2/ ной частоты, которая подавляется сгла/, KttmttotttttM TpoM Увеличение 6bIcTpo»

2; =2 2-2 C2 — 35 Ream " р" "Р

Поскольку ЬЧиО токи 1." и ., благодаря подавлению сумматором на и:„ляюц,иеся н,„,и для ин ертирующего сопротивлениях. сигнала основной чаоусилйтеля 22 постоянного тока, не ока, зывают влияния друг на друга. Суммар» Повышение точности устройства ный:входной ток 1 усилителя равен обеспачиваетси введением инвертирую- сумме токов 1< и s> и, следовательно uter o усилителя 22 постоянного тока с с

Э

"cp "1ср 2ср (4) что практически полностью исключило

Соответственно, среднее за периоды, влияние выходных токов перемножитеТ., и Т значение выходного напряже- лей друг на друга, способетвуя существ» ния U j инвертирующего усилителя 22 венному повышению линейности преобра-постоянного тока определяется, соглаоМ зователя. Кроме того, благодаря налино формулам (2);(3) и (4) с точностью чию инвертирующего усилители 22 поодо постоянных коэффициентов, выраже- . тоянного тока постояннаи составляюнием. щая и низкочастотный шум, имеющиеся р (° . на выходе согласующих устройств 3 и

8

8 Р 4 асср 2ср! 1 И 4 тока, инвертируются и взаимно ком=с (о è "1-си ч i (5l

СВ С/ 1 5 Я С/>, поступающими в скмматор 2S без инвекьAS A . где Р., — сопротивление резистора 24. тирования через резисторы 26 и 27.

7 - 10049

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь мощности трехфаэных цепей, содержащий две пары согласующих устройств тока и напряжения, выходы которых попарно подключены к входам двух перемноV жителей, сумматор и сглаживающий фильтр, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и. точности, в него дополнительно введен инвертируюшнй усилитель постоянного тока, вход которого соединен с выходами перемножителей, а выход - с одним из входов сумматора, два других входа которого соединены с выходами согласующих устройств тока, а выходс входом сглаживающего кльтра.

2. Преобразователь по п. 1, о т-, л и ч а ю щ н и с я тем, что инвертнрую- о щий усилитель постоянного тока содержит операционный усилитель, вход которого через резистор соединен с выходом.

3. Преобразователь и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что каждый перемножитель содержит мостовую схе03 8 му иэ четырех управляемых ключей, в одну диагональ которой включен конденсатор, а другая диагональ включена между выходом перемножителя и его первым входом, соединенным с выходом согласу1ощего устройства тока,и соединенные последовательно сумматор, греобразователь напряжения в частоту и форми рователь, выходы которого соединены с управляющими входами ключей, причем первый вход сумматора соединен со вторым входом перемножителя, coegmпенным с выходом согласующего устройства напряжения, а второй вход сумма тора соединен с третьим входом перемнома тель, соединенным с выходом источника постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Справочник по нелинейным схемам, под. ред. Д Шейнголда, Мир",М., 1977, с. 160-161, .рис. 2.5.1.

2. Бенин В. Л. и Кизилов В. У., Статические измерйтельные преобразюserena электрической мощности, Энергия, М., 1972 с. 19, раздел 5 (прототип).

ВЦИИПИ Заказ 1876/57 Тираж 708 Подписное филиал ППП Патент, г. уж город, ул. Проектная,