Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей

Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей содержит преобразователи 1, 2 тока в напряжение, источник 3 опорного постоянного напряжения, сумматоры 4, 5, преобразователи 6, 7 напряжения в частоту, блоки 8, 9 гальванического разделения импульсных сигналов, формирователи 10-13, преобразователи 14-17 частоты в постоянный ток, инвертирующие усилители 18, 19 постоянного тока, трехвходовые сумматоры 20,21, фильтрующие усилители 22, 23, суммирующие преобразователи 24, 25 тока в напряжение . Измерительный преобразователь имеет расщиреиные функциональные возможности . 3 з.п. ф-лы, 1 ил. (Q

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G Ol R 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ис с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 4!43192/24-21 (22) 05.1 1.86 (46) 23.05.88. Бюл. № 19 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института и Витебское производственное объединение «Электроизмеритель» (72) М. Б. Лейтман, П. А. Дыскина, И. М. Ефименко, P. И. Агрест, А. И. Дибер, И. В. Пышненко и Н. П. Тверитин (53) 621.317.784 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 789844, кл. G 01 R 21/00, 22.01 79.

Авторское свидетельство СССР № 1004903, кл. G 01 R 21/00, 03.07.81. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНЪ|Х

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

„„SU„„1397846 А ) (57) Изобретение относится к измерительной технике. Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей содержит преобразователи 1, 2 тока в напряжение, источник 3 опорного постоянного напряжения, сумматоры 4, 5, преобразователи 6, 7 напряжения в частоту, блоки

8, 9 гальванического разделения импульсных сигналов, формирователи !Π— l3, преобразователи 14 — 17 частоты в постоянный ток, инвертирующие усилители 18, 19 постоянного тока, трехвходовые сумматоры

20,21, фильтрующие усилители 22, 23, суммирующие преобразователи 24, 25 тока в напряжение. Измерительный преобразователь имеет расширенные функциональные возможности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1397846

Tg т, K) K U) S ъа 1" + Kg Kq K) K 5 UAq л dt;

Изобретение Относится к измерительной технике и может Оыть использовано для

Одновременного измерения активной и реактинной мощности трехпроводных трехфазных цепей переменного тока.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

На чертеже приведена схема измерительного преобразователя мощности трехпроводных электрических цепей B системах трехфазного тоKd.

Устройство содер.кит первый 1 и второй 2 преобразователи тока В напряжение, источник 3 опорного постоянного напряжения, сумматор 4, сумматор 5, первый 6 и второй 7 преобразовате in напри кения в частоту, первый 8 и второй 9 блоки гальванического разделения импульсных сигна108, формироВатели 10 13, четыре преобразователя

14 17 частоты в постоянный ток, первый

18 и второй !9 инвертирующие усилители постоянного тока, первый 20 и второй 21 трехвходовые сумматоры, первый 22 и второй

23 фильтрующие усилители, первый 24 и второй 25 суммирующие преобразователи тока в напря;кение. Входы преобразователей !. 24, 25 и 2, 24, 25 объединены последоВательно и включены в цепь тока фазы А и С соответственно, причем обмотки преобразователя 25 включены Встречно Iio оТНошению к обмоткам преобразователей 1, 2 и

24. Г1ервые входы сумматоров 4 и 5 подключены к напряжениям исследуемых цепей

11 в и U в соотВетственно, а Вторые ВхОды объединены и соединены с входом источника 3 постоянного опорного напряжения.

Выход преобразователя 1 соединен с первым Входом преобразователя 14 и первым

Bxo;loM сумматора 20. Выход преобразовате IH 14 объединен с выходом преобразователя 15 и соединен с входом инвертирующего усилителя 18. Выход усилителя 18 соединен с вторым входом сумматора 20. Третий вход сумматора 20 соединен с выходом преобразователя 2. Выход сумматора 20 соединен с входом первого фильтрующего усилителя 22, выход которого является первым выходом устройства. Выходы сумматоров 4 и 5 соединены с входами преобразователей

6 и 7 напряжения в частоту соответственно. Выходы преобразователей 6 и 7 соединены с входами блоков 8 и 9 гальванического разделения соответственно. Выходы блока 8 соединены с входами формирователей 10 и 12 импульсов, а выходы блока 9 с входами формирователей 11 и 13. Выходы формирователей !0-- 13 соединены с управляющими входами преобразователей 14

17 соответственно. Вход преобразователя

15 соединен с выходом преобразователя 2, 1 — dt = f К ср T 5 о

Выходы суммирующих преобразователей

24 и 25 соединены с входами преобразователей 16 и 17 и с первым и третьим входами сумматора 21. Второй вход сумматора

21 соединен с выходом инвертирующего усилителя 19. Вход усилителя 19 соединен с объединенными выходами преобразователей

)6 и 17. Выход сумматора 21 соединен с входом второго фильтрующего усилителя

23, выход которого является вторым выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Входные напряжения UAa u 1!св суммируются с помощью сумматоров 4 и 5 с напряжением источника 3 опорного постоянного напряжения. Мгновенные значения выходных напряжений сумматоров 4 и 5 равны

1) = KIU + КЛ; (1)

1: —,= К 1Ьз+ К,11 (2) где Ki и Кз — коэффициенты передачи сумматоров 4 и 5 по соответст20 ствующим входам; — напряжение источника 3.

Напряжения U и U поступают на входы преобразователей 6 и 7. Мгновенные значения частот fi u fz выходных импульсов преобразователей пропорциональны напряжениям U и Uq, == КВЬ,=К К в+К.Ки-; (3)

Гз= Кз1>;=KHAKI V;I+ Кзкз(!<-8 (4)

Частоты fi и 4 значительно превышают частоту входных напряжений.

Выходные импульсы с преобразователей

6 и 7 через блоки 8 и 9 гальванического разделения и формирователи 10 — 13 поступают на управляющие входы ключей преобразователей 14 в 17.

Токи 1„и 1„нагружающие первую и вто3g рую фазы трехфазной цепи, протекают через входные цепи преобразователей 1 и 2 тока в напряжение и суммирующих преобразователей 24 и 25. Мгновенные значения выходных напряжений преобразователей 1, 2

24 и 25 определяются следующими выра40 жениями соответственно:

Ui= КпА. (5)

1-1 = К4> (6)

UI. i — — Кьй+ 2Ksi; (7)

U;. = — 2 K IA — Ks I< . (8)

45 Требуемые значения и знаки коэффициентов пропорциональности определяются соОтношением витков и направлением токов

В обмотках. Напряжения Ui, 14, 144, 14з подаются на входы преобразователей 14 — 17.

Среднее за периоды Ti= 1/fi и Т = 1/4 0 следования управляющих импульсов частот f, 4 значение выходного тока преобразователя попорционально произведению входного напряжения на частоту управляющих импульсов т, .5UI « = о

1397846

dt =

15 ср

2 О

7; r„ д л 1 в с 6 ь св с о

1 71 ти

1,в, = — 5 4, dt = К,К,К,К, U )(i4 + 2-i, ) dt + Е,К,Е,К,511. („+ 2Ы ) dt.; (11) о 17ср $ -26 dt 1(в1 5 К>К> U3 5 (214 т,.

K K K Kz)U в (2i„+ iñ ) dt. (12) е>

7 т

Ugg= К ($ (1»в idt+ I U(:> i dt) = К Р.. о (13)

Токи 116 и 117 складываются на усилителе 19, составляющие, пропорциональные чисто гармоническим сигналам i»+2i и

2i» +1с, вычитаются на сумматоре 21, а на выходе фильтрующего усилителя 23 формируется постоянное напряжение, пропорциональное рактивной мощности трехфазной сети

Токи 114 и i>5 складываются на инвертирующем усилителе 18 и далее на сумматоре 20 из них вычитаются составляющие, 7 7 пропорииоиильиые 1 i dt и 1 i dt. При усреднении за период входного сигнала на выходе фильтрующего усилителя 22 формируется постоянное напряжение, пропорциональное активной мощности трехфазной цепи: ()гз = Kz S ()лв (1л + 2ic ) dt Kz $ ()св (2ia + ic ) о о

= K,(V.,(i+ i+ i,) — V,.(т„+ I+ i,)j

Kz (Uae (I, — В ) — U c1> (д — I 11>)

= К,ju., I,+ i,(U,. — О.в) — U,. I.j. (14) Из векторного сложения трехфазных напряжений и токов в трехфазных, трехпроводных цепях следует:

Uoà Usв= Uo»

1 + (л+ в= О

Uca (1 (l5)

С учетом (15) получим (. =к, (U.. l.+ с„1.+a 1.) = к,v..

Таким образом, Uz пропорционально реактивной мощности трехфазной цепи.

Формула изобретения

l. Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей, содержащий первый и второй преобразователи тока в напряжение, к входам которых соответственно подводятся токи первой и второй фаз трехфазной цепи, источник опорного постоянного напряжения, один из выводов которого соединен с третьей фазой трехфазной цепи, первый и второй сумматоры, у которых первые входы соединены с вторым выводом источника опорного напряжения, второй вход первого сумматора соединен с первой фазой, второго сумматора— с второй фазой, а общая точка обоих сумматоров — с третьей фазой трехфазной цепи, первый и второй преобразователи напряжения в частоту, общая точка которых соединена с третьей фазой, а входы подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров, два формирователя, инвертирующий усилитель постоянного тока, первый и второй преобразователи час4() тоты в постоянный ток, первые входы которых подключены к выходам соответствующих преобразователей тока в напряжение, вторые входы соединены с выходами соответствующих формирователей, а выходы соединены с входом инвертирующего усилителя

45 постоянного тока, сумматор с тремя входами, первый из которых соединен с выходом первого преобразователя тока в напряжение, второй вход с выходом второго преобразователя, третий — с выходом инвертирующего усилителя постоянного тока, а выход — с входом фильтрующего усилителя постоянного тока, выход которого является первым выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство дополнительно введены первый и вт<>р»й суммирующие преобразователи входных токов в напряжение, третий и четвертый формирователи, первый и второй блоки гальванического разделения импульсных сиг1397846

Ооставитедь В. Егоров

Редактор (. Г!екарь Гелред II. Г3ерес Корректор О. Кравцова зака < 2266> 44 3 ира>к 77 2 Подписное

III I IIIIIIII Г<>сударств< нного комитета ((:(.Р l>o дедам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж 35. Раугнская наб., д. 4I5

I lI><»<»«>3«н< нн<»-я>>н< I»4»<я< «к<я яр< днриятие, < .., »к< ород, уа. 11роектная, 4 палов, входы которых подключены к выходам соответствующих преобразователей напряжения в частоту, выходы первого блока гальванического разделения соединены с гальванически разделенными входами первого и третьего формирователей, а выходы второго блока гальванического разделения — с гальванически разделенными входами второго и четвертого формирователей, второй инвертирующий усилитель постоянного тока, третий и четвертый преобразователи частоты в постоянный ток, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго сум мирукнцих преобразователей входных токов в напряжение. вторые входы соединены с выходами соответственно третьего и четвертого формирователей, а выходы соединены с входом второго инвертирующего усилителя постоянного тока, второй фильтрующий усилитель постоянного тока и второй сумматор с тремя входами, первый из которых соединен с выходом второго инвертирую(цего усилителя постоянного тока, второй и третий — с выходами соответственно первого и второго суммирующих преобразователей входных токов в напряжение, а выход— с входом второго фильтрующего усилителя постоянного тока, вы ход которого я вляется вторым выходом устройства.

2. Преобразов пель по и. 1, отличатг>щийся тем, что, каждый из блоков гальванического разделения импульсных сигналов содержит трехобмоточный импульсный трансформатор с гальванически изолированными друг от друга обмотками, причем первичная обмотка подключена к выходу соотв Tствующего преобразователя напряжения в частоту, а вторичные к входам соответствующихх фор и и рователей.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый из преобразователей тока в напряжение содержит трехобмоточный трансформатор с первичной обмоткой, включенной последовательно в цепь соответствующего входного тока, обмоткой обратной связи и выходной обмоткой, гальванически изолированными от первичной, и компенсационную схему, состоящую из обмотки обратной связи и выходной обмотки трансформатора и усилителя переменного тока, вход которого соединен с выходной обмоткой, а выход — с последовательно соединенными резистором и обмоткой обратной связи.

4. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый из суммирующих преобразователей входных токов в напряжение содержит четырехобмоточный трансформатор, состоящий из первой первичной обмотки, второй первичной обмотки с числом вит2О ков вдвое большим, чем у первой, обмотки обратной связи и выходной обмотки гальванически изолированных от первичных, и компенсационную схему по п. 2, причем первичная обмотка первого преобразователя тока в напряжение соединяется последова25 тельно и согласно с первой первичной обмоткой первого суммирующего преобразователя и последовательно и встречно с второй первичной обмоткой второго суммирующего преобразователя входных токов в напряжение, первичная обмотка второго преобразователя тока в напряжение соединяется последовательно и согласно со второй первичной обмоткой первого суммирующего преобразователя и последовательно и встречно с первой первичной обмоткой второго суммирующего преобразователя входных токов в напряжение.