Способ поверки электромеханических ваттметров

Способ поверки электромеханических ваттметров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ВАТТМЕТРОВ путем раздельного питания цепей напряжения и тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности процесса поверки , в качестве поверочных сигналов используются периодические последовательности импульсов прямоугольной формы типа меандр, изменение показа- НИИ поверяемого прибора осуществляется путем изменения амплитудных и временных параметров формируемых прямоугольных сигналов,определяющих калиброванное значение мощности,и по нему и по показанию поверяемого прибора находят погрешность последСО него . /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(F11 С 01 К 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ а С,1

/ 1

Puz. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3670458/24-21 (22) 09.12.83 (46) 23.05.85. Бюл.N - 19 (72) В.Н.Чинков,И.Я.Минц и В.Г.Разладов (53) 621.317.7.089.6 (088.8) (56) 1.Безикович А.Я. и др.установка для поверки ваттметров, амперметров и вольтметров нормальной и повышенной частоты. Труды ВНИИИ, вып.28 (84 ). И,-Л. Иашгиз,1956.

2. Авторское свидетельство СССР

У 789960,кл ° С 01 R 35/00,1.978 . (прототип 1.

„„ЯЦ„„1157490 А (54)(57) СПОСОБ ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРОИЕХА

НИЧЕСКИХ ВАТТИЕТРОВ путем раздельного питания цепей напряжения и тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности процесса поверки, в качестве поверочных сигналов используются периодические последовательности импульсов прямоугольной формы типа меандр, изменение показа» ний поверяемого прибора осуществляется путем изменения амплитудных и временных параметров формируемых прямоугольных сигналов, определяющих калиброванное значение мощности,и по нему и по показанию поверяемого прибора находят погрешность последнего.

1157490

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано при поверке ваттметров электромеханической системы.

Известен способ поверки ваттметров с раздельным питанием цепей тока и напряжения, заключающийся в том, что на образцовый и поверяемый приборы подается номинальное напряжение (} от источника напряжения,фаэорегу- lO лятором устанавливается необходимый угол сдвига фаз и, изменяя ток в токовых обмотках обоих приборов с отметкой шкалы, на которой производится поверка. Затем сравниваются показания прибора и вычисляется погрешность поверяемого, прибора.

К образцовому и поверяемому приборам приложено одинаковое напряжение, через оба прибора протекает, щ один ток и углы сдвига фаз между напряжением и током в обоих приборах равны (1 3.

Недостатком этого способа является существенное снижение точности д поверки при уменьшении Cos<,обусловленное тем, что при Соs Y 0,5 по-. грешности всех образцовых приборов резко возрастают, и не обеспечивается необходимый гарантированный запас 30 по точности между поверяемым и образцовым прибором.

Наиболее близким к изобретению является способ поверки ваттметров путем раздельного питания цепей тока и напряжения, и сравнения показаний образцового и поверяемого приборов, в котором вектор напряжения в образцовом приборе сдвигается относительно вектора напряже- 0 ния в поверяемом приборе на заданный угол, изменяется фаза тока, текущего через оба прибора до получения нулевого угла сдвига фаэ между напряжением и током в образцовом 4> приборе, после чего производится сравнение показаний приборов (21.

Основным недостатком данного способа является низкая точность поверки, что обусловлено погреш- 0 ностью, возникающей из-за технической невозможности задания точного значения коэффициента мощности из-за значительных погрешностей фазосдвигающих цепей синусоидальных сигналов,особенно. в частотном диапазоне, la также погрешностью, из-эа несинфаз ности векторов напряжения и тока в образцовом приборе, которая вызывается погрешностью определения моментов совпадения фаэ напряжения и тока в образцовом приборе фазовым нуль-индикатором.

Цель изобретения — повышение точности процесса поверки.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу поверки электромеханических ваттметров путем раздельного питания цепей напряжения и тока, в качестве поверочных сигналов используются периодические последовательности импульсов прямоугольной формы типа меандр, изменение показаний поверяемого прибора осуществляется путем изменения амплитудных и временных параметров формируемых прямоугольных сигналов, определяющих калиброванное значение мощности, и по нему и по показанию поверяемого прибора находят погрешность последнего.

На фиг.1 приведены эквивалентные схемы цепей ваттметра, на фиг.2— структурная схема устройства, реализующего данный способ, Сущность способа заключается в следующем.

Последовательную и параллельную измерительные цепи ваттметра можно . представить совокупностью активных и реактивных элементов (фиг.1). Для сокращения последующих записей вводятся следующие обозначения:для последовательной цепи (фиг.1а ) для параллельной цепи (фиг.lб) м) L

2R CM . f 01,1; 1= (1}

Используя эти обозначения, запишем выражения для комплексов полных сопротивлений измерительных цепей:

2„=) „(Е„), ); (э)

q - с

22=} 1 Е Ч, „+,, М где g= j ) ы„, Пусть напряжения 11, и П, пода ваемые при поверке на последовательную и параллельную цепи ваттмет1157490

Ф (- ), .е

Р=— ) 2

9 (+I =, x.

)) 1

t) "%)

С 2 (13) Р= "; (Ч1г () d о зо у со& V= I- ()) 1 )

Т (гк+)) г (гк+)) (e) 35 где (1 Е,Ч )()+1 ((q,)) где

3 ра от образцового генератора, имеют форму меандра. Тогда изменение амплитуд их гармоник описывается выражением

1 (2К+1) и î 2К+1 (e) где (2К+1) - номер гармонической составляющей;

U — максимальное значение сигнала.

Пусть также напряжение U, запаз дывает относительно напряжения U на время и отличается по амплитуде в К раз (К может быть равно единице ). Принимая .амплитуду напряжения

О„ равной U ° имеем

-1NÎЬ -q v

U =KU е =KU е, (6) о о где )) ж„ и — рабочая частота ваттметра.

Показания ваттметра определяется 25 средним за период от произведения токов.или равноценным ему выражением где + означает сопряженный комплекс.

Записав комплексы токов с учетом выражений (3 ), (4 ) и подставив их в формулу (8 ), после преобразований получим,К,Р -,62К 1)4 :Е g(g). (9)

)) й„Р K=-oo (2К ))г

Здесь дробно-рациональная функция

R(q),õàðàêòåðèçóþùàÿ реактивные свойства измерительных цепей ватт метра, равна

После разложения функции К()) по полюсам и ряде преобразований, выражение для показаний ваттметра приобретает вид () 2)

Формула (12 ) представляет собой уравнение шкалы ваттметра при входном сигнале типа меандр. Проведем теперь анализ возникающих методических погрешностей. Выделим в выражении (12) составляющую, не зависящую от реактивных элементов, и обозначим ее,()=,, (1 — —,, ii);

1 г где — 7i (М а 7).

Это выражение может быть использовано в качестве градуировочного уравнения шкалы, причем значение коэффициента мощности Соз, регули .руемое при поверке, связано со значе нием соотношением т.е. значения функций в правой и левой части выражения совпадают при Ч )) О, + г, + . Припри

Ti нятом условии (13 ) второй член в фигурных скобках выражения (12 ) представляет погрешность, причем погрешность в задании коэффициента мощности, обусловленную реактивными элементами измерительной цепи.

Исследуем эту погрешность. Залишем ее в видеФ

5 cosa- . Е " ((V); -Ti+9<><, и

4 - — р, е

0 i +c ))

c)) йс „/ (К. е

-1+ ) - T)4 )) с 0 о))йЪо) 2

Из выражения (16) видно, что функции Y (Ч )отличны от il только в малой области вблизи М = О и

1157490

Ч = + 7 . Ширина этой переходной области для каждой функпии примерно равна д1 - 1 . Вне этой переходной

q области драл Ч 7 0 ((Ч ) = 51$ > 4 = (л) и

-1, при у <о

А„

Icos Ч=— 10

2 n=i с)2 ь

Окончательно выражение (18) можно записать следующим образом дс з y=- — it (s."gn М . (19) 3i / 3$

- z

Из анализа выражения (18) следует, что, если вычеты А и Р имеют раэ" ные знаки, то в переходйой области рр д р возможны максимумы и минимум . функции >Cos Ч, которые для оценки погрешностей представляют наибольший интерес, Найдем экстремальные значения функции ьСоз / . у

Положение максимума находится по решению уравнения д(асов М) а.р

Анализ решения уравнения (20) по всем полюсам выражения (10) дает формулу оценки величины погрешности, обусловленной наличием реактивных 3i элементов в измерительных цепях ваттметра (дсОьц! с — Я (1 Г к ) . (23) мс кс у, Эта оценка справедлива для любых соотношений между параметрами парал" лельной и последовательной цепей ваттметра и удобна для практического 4З использования. Проведенный с ее помощью количественный анализ методичес кой погрешности известных ваттметров показывает, что она составляет десятые доли процента и может быть Й0 уменьшена введением балластных сопротивлений.

Настоящий способ поверки может . быть реализован устройством (фиг.2 ).

Устройство для реализации способа Я содержит генератор 1 образцовой частоты, перестраиваемый делитель 2 частоты, формирователь 3 импульК"- —, 22) о где Т вЂ” период поверочного сигнала;

Т - период следования импульсов

0 с.генератора образцовой частоты.

С выхода перестраиваемого делите ля 2 частоты импульсная последовательность заданной частоты поступает на вход формирователя 3 импульсов.

Им осуществляется формирование последовательности импульсов прямоугольной формы типа меандр. Закон их изменения имеет вид

Π(1 —

2 т (») — <Ф(T

2 1

V(4) =

g где а — амплитудное значение испытательного сигнала. Сформированная импульсная последовательность посту" * пает на входы усилителя 4 напряжения и перестраиваемого блока 5 задержки. Блок 5 задержки необходим для задания требуемого угла сдвига векто" ров напряжения и тока в поверяемом приборе. Это требование осуществляется путем временной задержки на величину сигнала в таковой измерисов, усилитель 4 напряжения, перестраиваемый блок 5 задержки, усилитель 6 тока и поверяемый прибор 7.

Выход генератора 1 образцовой частоты через перестраиваемый делитель 2 частоты подключен к входу формирователя 3 импульсов. Выход формирователя 3 импульсов соединен с точкой, объединяющей входы усилителя 4 напряжения и перестраикаемого блока 5 задержки. Выход перестраиваемого блока 5 задержки подключен к входу усилителя 6 тока. Выходы усилителя 6 тока и усилителя 4 напряжения соответственно подключены к измерительным цепям тока и напряжения поверяемого прибора.

Процесс поверки осуществляется следующим образом, Оператором выдается команда на начало поверки. По ней импульсы с генератора 1 образцовой частоты поступают на вход перестраиваемого делителя 2 частоты. Требуемый коэффициент деления К определяется по формуле

1157490 тельной цепи поверяемого прибора.

Его значение может быть найдено по формуле

> (24)

2 . Составитель А.Заборня

Редактор О.Головач Техред.Ж.Кастелевич Корректор М.Максимишинец

Заказ 3364/45 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектная,4 где требуемый фазовый сдвиг между векторами напряжения и тока в поверяемом приборе.

С выхода перестраиваемого блока 5 задержки периодической последовательности импульсов поступает на вход усилителя 6 тока. Усилители 4 и 6 соответственно напряжения и тока служат для поддержания постоянного амплитудного значения напряжения и тока в измерительных цепях поверяемого прибора 7, к которым они подключены. В измерительные цепи напряжения и тока поверяемого прибора 7 поступают периодические последовательности импульсов прямоугольной формы типа меандр с постоянным амплитудным значением напряжения и тока. Далее показания поверяемого прибора 7 сравнивают с расчетным значением мощности и определяют соответствие прибора заданному классу точности.

Преимуществом предлагаемого спо-. соба поверки ваттметров является повышение точности поверки, которое обеспечивается возрастанием точности> задания амплитудных значений испыта- тельных сигналов, а также повышением точности задания коэф. фициента мощности благодаря фор-! мированию испытательных сигналов на основе средств дискретной техники, т.е. задания коэффициента мощиос>О ти возможно с точностью, определяемой значением и нестабильностью опорной частоты образцового генератора. Из формулы (24) видно, что при использовании в качестве задаю15 щей частоты, равной 1 МГц, и формировании испытательного сигнала частотой 50 Гц точность задания фазо>вого сдвига составляет примерно

3,1 .10 . Достижение такой точнос-, 20 ти аналоговыми средствами невозможно.

Кроме того, появляются более широкие возможности автоматизации процесса поверки. Устройство, реалийЗ зующее предлагаемый способ, является полуавтоматиэироваиным, причем его детальная разработка достаточно проста благодаря использованию унифицированных узлов и блоков.

Автоматизация процесса поверки позволяет повысить его оперативность и .достоверность.