Способ измерения @ основной гармонической составляющей тока, потребляемого двухполюсником

Способ измерения @ основной гармонической составляющей тока, потребляемого двухполюсником

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области электроизмерительной тёх.ники. Может быть использовано для исследования фазочастотных характеристин-двухполюсников (ДП). Цель изобретения - повышение помехозащищенности и точности измерений - достигается тем, что исследуемый ДП подключают к сети пита ющего напряжения в момент времени, соответствующий смене знаканапряжения сети, измеряют среднюю величину заряда, прошедшего через ДП, и определяют cos Ч по математической фор муле, приведенной в формуле изобретения . Устройство, реализукяцее способ , содержит нуль-орган 1, блок 2 управлений, ключи 3, 6 и 7, исследуемый . ДП 4, интеграторы 5 и 8, измерители 9 и 10 среднего значения, вы- . числительный блок 11, силовую шину 12 пер«4€|нного напряжения. Способ пвзволяет повысить точностьизмерения cos Ч основной гармоничеЬкой составляющей тока при наличии прикладьшаемкк к-ДП напряжения выЬших гармонических coctaвляющиx, 2 ил. 1 табл.. (Д (ffff ю а 00 COS t/2Cp Фиг. 2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5д 4 G 01 R 21/00

СОХ9?

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3725926/24-21 (22) 11.04.84 (46) 30:07,86.-Бюл. 9 28 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна "Катэкнииуголь" (72) В.П.Горбиль, А.Л.Демко .и И.Н.Котляров .(53) 621..317.38(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

9. 1120249,.кл. С 01 R 21/06, 1 983.

Патент.США У 3621392, кл, .324-142

1971. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ COS < ОСНОВНОЙ

ГАРМОНИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА, ПОТ-.

РЕБЛЯЕМОГО ДВУХПОЛЮСНИКОМ (57) Изобретение относится.к области электронзмерительной техники. Может быть использовано для исследования фазочастотных характеристик двухпо„„SU„„1247768 А1 люсников (ДП), Цель изобретения— повышение помехозащищенности и точности измерений — достигается тем, что исследуемый ДП подключают к сети пита ющего напряжения в момент времени, . соответствующий смене знака напряже- . ния сети, измеряют среднюю величину заряда, прошедшего через ДП, и опре-": деляют cos Ч по математической формуле, приведенной в формуле изобретения. Устройство, реализующее способ, содержит нуль-орган 1, блок 2 управлений, ключи 3, 6 и 7, исследуемый.ДП 4, интеграторы 5 и 8, измерители 9 и 10 среднего значения, вы- . числительный блок 11, силовую шину 12 переменного напряжения. Способ пезволяет повысить точность измерения соз 9 основной гармонической составляющей тока при наличии прикладыва- . емых к ДП напряжения высших гармонических сосТавляиицих; 2 ил. 1 табл, 1247768

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для исследования фазочастотных характеристик двухполюсников °

Цель изобретения — повышение помехозащ ш енности и точности измерения .

На фиг. 1 приведены временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 2 - функциональная схема устройства для осуществления этого способа.

Устройство для осуществления пред" лагаемого способа содержит нуль-орган 1, блок 2 управления, первый ключ 3, исследуемый двухполюсник 4, первый интегратор 5, ключи 6 и 7, второй интегратор 8, измерители 9 и 10 среднего значения, вычислительггггг"i блок 11.

Силовая шина 12 переменного напряжеппя соединена с входами нуль-оргапа 1 и ключа 3, управляющий вход которого подключен к первому выходу 25 блока 2 управления, а выход — к двухполюснику 4. Выход датчика протекающего через двухполюсннк 4 тока (конструктивно входит в двухполюсник 4) соединен с входами интегратора 5 и ключа 7, выход которого подключен к входу интегратора 8. Вход блока 2 управления подключен к выходу нульоргана 1, а второй выход — к управля" ющим входам ключей 6 и 7. Выход интег. . ратора 5 соединен с входом, ключа 6.

Входы измерителей 9 и 10 подключены к выходам ключа 6 и интегратора 8 соответственно, а выходы — к соответствующим входам вычислительного блока

11, выход которого является выходом устройства.

Пооперационно предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Выделяют момент начала положи-. тельного или отрицательного пелупери45 ода напряжения U(t) .в сети.

П . Подключают в этот момент исследуемый двухполюсник 4 к сети.

IIi . Формируют начиная с выделенного момента, интервал времени (t,; „), больший чем 5-10 ориентировочных значений постоянной времени исследуемого двухполюсника.

И . Интегрируют ток i(t), протекающий через двухполюсник 4, и подключают напряжение, пропорциональное интегралу от этого сигнала или средrreA величине прошедшего заряда

П„ (t) = К i(t)dt, ro где К вЂ” масштабный коэффициент.

Выделяют ио окончании сформированного интервала момент начала полупериода напряжения U(t) в сети.

VC ° Интегрируют ток i(t), начиная с этого момента, и получают напряжение, пропорциональное интегралу этого тока или средней величине заряда, прошедшего через двухполюсник 4, начиная с указанного момента времени

2 1

М((. Измеряют средние значения U,ð сР и Uz+ напряжений U< (t) и U () .

Vlf(. Вычисляют cosЧ как корень квадратный из отношения средних значений

cos Ч

П сср (1)

П ср

Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, работает следующим б образом.

В исходном состоянии ключи 3, 6 и 7 закрыты, а интеграторы 5 и 8 сброшены в нуль.

После подачи на шину 12 переменного напряжения нуль-орган 1 выделяет момент времени t начала положительного полупериода сигнала U(t). Блэк 2 управления открывает ключ 3 и формирует интервал времени (t,; t j, больший длительности переходного процесса в исследуемом двухполюснике 4. Ключ 3 подключает двухполюсник 4 к шине 12.

Интегратор 5 преобразует выходной сигнал- i(t) двухполюсника 4 в напряжение П (t) . По достижении момента . времени t окончания формируемого интервала времени нуль-орган 1 выделяет второй момент начала положительного полупериода сигнала U(t). Блок 2 управления открывает ключи 6 и 7, ключ 6 подключает выход интегратора 5 к входу измерителя 9 среднего значения, а ключ 7 — выход двухполюсника 4 к входу интегратора 8. Интегратор 8 преобразует выходной сигнал i(t) двухполюсника 4 в напряжение П (t).

Измерители 9 и 10 среднего значения выделяют средние величины U u

Ugcig- напряжений U (с) и б (г) се ответственно, которые поступают на вычислительный блок 11, который производит расчет значения cosV в соответствии с формулой (i) .

768 з 1247

Конечная расчетная формула предлагаемого способа выводится следующим образом.

Для конкретности вывод проводится на .примере активно-индуктивного двух- 5 полюсника и сигнала,,искаженного высшими гармоническими составляющими, описываемого выражением

30 где U>, ы, Ч„ — амплитуда, угловая »»л частота и начальная 5 фаза для основной гармонической составляющей;

U Ä, Kv, ׄ— те же параметры для к Й гармоники 20

К = 2n+i — порядок гармоники (n = I, 2 .. ° ).

При выполнении операций I u IE из пооперационного описания способа подключения исследуемого HL-двухполюсника 4 к шине 12 переменного тока в момент начала положительного полупе-, риода его основной гармоники в двухполюснике 4 возникает переходной процесс тока

i(t) =I „sin(t- Р )+Е I „»n(«t +v.)+

+I sin, e + „„ з п „e

»

»

U»n ° где I

hi»

Э ц2. .ц2 2

U =- (Х „ td)cos×,+ (I „/cosmic+

+I T.esne„+ Я; I ° (з п Ч

П =(Х /ы) сову+к(I /1с ) cos Чк (2)

После преобразований, аналогичных (»,„ ) cos <, + ? „,„Т. sin Ч, =

= (I»„/û)ñîs „+ Х„(L/R) . (ш ./R)»

«6"Е/" ) = И » a)cos Р„+ („ /Ы)»

П2»,» sin(ыС+») + 1

+:Е Uz«sin (Ы. + V< ), Ув»к

I = - — — — — — амплитуды тока

In K г+ а».»гу первой и k-й 40 гармоник соответственно;

Т = L/R . — постоянная времени исследуемого двух 45 полюсника 4 °

Операции 1Ч преобразования сигнала

i(t) в напряжение, пропорциональное интегралу от этого сигнала, позволяет получить напряжение U„ (t), описывае- 50 мое уравнением вида

О0.+ I Т.sin P„-Z I зхп „-Т е + к

+, Т „Т sin%„.

После выполнения операции 1И формирования временного интервала длительностью большей, чем длительность переходного процесса, напряжение u (t)

1 описывается выражением

I„(t)= -(I u)cos(

+ (I /<4) соз, -+(I /к»») cos (kit к к ) "— (»»»»/k+ ) cos к +.

+ I Y sin 4, + Z ? „ Т sin f„ .

А выполнение операций.Ч и Л преобразования сигнала i(t) в напряжение, пропорциональное интегралу от .этого сигнала, начиная с момента положительного полупериода основной гармоники сигнала u(t), дает возможность получить напряжение V (й) вида г

, (t)= — (I,„,/»))соз/ыt- P„) +

+ (I »h /4)) cos»,» -Z (I„„/ku) cos (kit — Ч„) +, Е (I /kÈ) соз» . к

Операций Vlfèçìåðåíèÿ средних значений напряжений u„ (t) и 0 (t) дает два сигнала

U„(t) =. — (Т „ /и) cos(ut- )+(Х„,„ /»4) cosT»-.

-Z(I.„/k) cos(kh»t- Wg +

+, > (Х„/»»1с)соз Г„- I„„sin Ч„Т е +

«(sin <„/cos »,) = I /м cos f, 1 1» выражение (2) для 0„. принимает вид

U„, = IÄ, /ы- .cos Ч„+ Я. I /kco cosЧ„.

1247768

Способ. измерения cos Y основной гармонической составляющей тока, потребляемого двухполюсником, заключающийся в том, что измеряют заряд, прошедший через исследуемый двухполюсник, отличающийся тем, 10 что, с целью повышения помехозащищенности и точности измерения, исследуемый двухполюсник подключают к сети питающего напряжения в момент времени, соответствующий смене знака напряже15 ния в сети, измеряют среднюю за период величину прошедшего через двухполюсник заряда, начиная с момента смены знака напряжения в сети после достижения током, протекающим через

2О двухполюсник, установившегося значения, и одновременно измеряют среднюю за период величину прошедшего через двухполюсник заряда, начиная с момента подключения его к сети питающего

25 напряжения, с последующим расчетом по формуле

cos<

3) К

cos

cosY = -"

QÄ, cos 4,, о.е. созЧ,, о.е.

0,1 0,5

0,02 0,11

0,9 б, где Q< р — усредненный на периоде напряжения питающей сети заряд, прошедший через двухполюсник от момента подключения к сети до дости" жения током установившегося значения;

Q >,ð- усредненный на периоде напряжения питающей сети заряд, прошедший через двухполюсник от момента смены знака напряжения питающей сети после достижения током установившегося значения.

0,38

cosf Х

0,24 2,0

0,9

Из таблицы видно, что предложенный способ позволяет повысить точность измерения соз основной гармо- 4О нической составляющей тока при наличии в прикладываемом к двухполюснику напряжении высших гармонических сеставляющих.

Л выполнение заключительной операции

Volt, вычисления cos Ч позволяет получить результат вида

Формула (3) является конечной формулой предлагаемого способа.

Для наглядного представления о его точности в качестве помехи возьмем пятую гармонику с относительной амплитудой 5% от основной. В этом случае выражение (3) для измеренного

cos принимает вид

Анализ этой формулы приведен для значений cos Ч, в начале (0,1), середине (0,5) и конце (0,9) диапазона его изменения.

Результаты анализа сведены в таблицу.

cos Ч, о.е. 0,0976 0,490 0,891

Формула изобретен и я!

247768

1ф

Составитель С. Кабиков

Техред В.Кадар Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 4119/44 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4