Ваттметр переменного тока

Ваттметр переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i>) 499534

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07.74 (21) 2041497/26-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.76. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 26.03.76 (51) М. Кл. G 01k 21/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.317.78.783 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Губарь, В. И. Синица и Ю. М. Туз (71) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (54) BATTMETP ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для построения точных малокосинусных аналоговых и цифровых ваттметров переменного тока.

Известный ваттметр переменного тока, основанный на сумморазностном методе с применением одноканальной схемы содержит входное суммо-разностное устройство, выходы которого через первый двухполюсный переключатель, широкополосный усилитель, первый сумматор соединены со входом термопреобразователя, выход которого через второй сумматор, один из входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, усилитель постоянного тока соединен со входом квадратичного устройства, отсчетное устройство.

Недостатком известного устройства является низкая точность и быстродействие. Это обусловлено тем, что нестабильность, неквадратичность и инерционность квадратичного преобразователя всецело влияют на точность и быстродействие ваттметра переменного тока.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

Это достигается тем, что предлагаемый ваттметр снабжен третьим сумматором, вторым двухполюсным переключателем, двумя запоминающими устройствами, выходы которых через третий сумматор соединены с отсчетным устройством, а входы их через второй двухполюсный переключатель с выходом квадратичного устройства.

5 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого ваттметра.

Ваттметр содержит входное сумморазностное устройство 1, двухполюсный переключатель 2, широкополосный усилитель 3, первый

10 сумматор 4, термопреобразователь 5, источник опорного напряжения 6, второй сумматор

7, усилитель постоянного тока 8, квадратичное устройство 9, второй двухполюсный переключатель 10, запоминающие устройства 11 и

15 12, третий сумматор 13 и отсчетное устройство 14.

Ваттметр переменного тока работает следующим образом.

Первоначально переключатели 2 и 10 нахо20 дятся в положении а. Напряжение U>, пропорциональное току в нагрузке, и U2, пропорциональное напряжению на нагрузке в сумморазностном входном устройстве 1 преобразуются в сумму напряжений У,+ U2 и в раз25 ность напряжений U< — Уе.

В первый такт измерения переменное напряжение U<+Uz через широкополосный усилитель 3 поступает на термопреобразователь

5, на вход которого через сумматор 4 посту30 пает также постоянное напряжение с усили499534

КвЕ Кв др — о

55 теля постоянного тока 8, на вход которого действует также встречно включенное напряжение Е с источника опорного напряжения.

При этом выходное напряжение U«усилителя 8 можно записать в виде:

КаКвКв ((+ .) + КвКвUoi— где 1(3 К5, Кв — коэффициенты преобразования соответствующих блоков; U ð — дрейф усилителя 8.

При достаточном большом петлевом усилении, когда К5 Кв, выражение (1) преобразуется к виду

Кз(, + U,) + Uoi — " —.= О, (2) о из выражения (2) получим:

u„= 1/о+ — "" el(u, >и,)*. g) Напряжение Uo< с выхода усилителя 8 подается на квадратичное устройство 9 и запоминается в запоминающем устройстве 11.

Запомненное напряжение в первый такт в устройстве 11 равно

U, = К, — —" + Ка (U, + U,) К,. (4)

Кв

Во второй такт измерения переключатели

2 и 10 находятся в положении б, аналогично первому такту преобразуется разность напряжений U< — U2, тогда по аналогии с выражением (4) получаем запомненное напряжение

Уп в устройстве 12:

Е+ Уд Кг((1 1 )в К (5)

Кв

Отсчет, подлежащий индикации, равен

Up = U, — U(I = — К,КЗ (У, — U2) — — Кг (У, + U,) К,: — 4КзБД,Ко соз р. (6) Из последнего выражения следует, что в результат измерения не вошел дрейф усилителя постоянного тока 8, напряжения Е источника опорного напряжения, коэффициент преобразования К5 термопреобразователя 5, т. е. эти блоки могут быть малоточными.

Указанное выше возможно благодаря тому, что термопреобразователь 5 работает в изотермическом режиме, т. е. в одной температурной точке, и благодаря эффекту нагрева строго соблюдаются уравнения (1) и (3), при

30 этом на точность прибора практически не влияет неквадратичность термопреобразователя 5.

Построение точного квадратичного устройства 9, работающего на больших уровнях постоянного тока, в настоящее время легко осуществимо по методу кусочно-линейной аппроксимации с применением интегральных усилителей постоянного тока при этом при 0,1О О отклонения от квадратичности потребуется всего лишь 10 участков аппроксимации.

Запоминающие устройства 11 и 12 при построении аналогового ваттметра могут быть легко выполнены точными путем применения сухих конденсаторов и полевых транзисторов, при цифровом варианте ваттметра. Запоминающие устройства 11 и 12 и сумматор 13 могут быть реализованы в виде реверсивного счетчика.

Благодаря операции вычитания уменьшается аддитивная составляющая погрешности квадратичного устройства 9.

Благодаря охвату отрицательной обратной связью термопреобразователя 5 (выход усилителя постоянного тока 8 соединен через сумматор 4 с термопреобразователем 5) значительно расширяется быстродействие ваттметра, при этом быстродействие тем больше, чем больше петлевое усиление Кв Кв.

Реально удается, например, для термопреобразователей ТВБ-4 расширить их быстродействие в 100 — 200 раз, т. е. с 4 сек до 40—

20 мсек.

Формула изобретения

Ваттметр переменного тока, содержащий входное сумморазностное устройство, выходы которого через первый двухполюсный переключатель, широкополосный усилитель, первый сумматор соединены со входом термопреобразователя, выход которого через второй сумматор, один из входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, усилитель постоянного тока соединен со входом квадратичного устройства, и отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, он снабжен третьим сумматором, вторым двухполюсным переключателем и двумя запоминающими устройствами, выходы которых через третий сумматор соединены с отсчетным устройством, а входы их — через второй двухполюсный переключатель с выходом квадратичного устройства.

499534

Составитель В. Чернявский

Техред Е. Митрофанова

Редактор И. Шубина

Корректор Е Рожкова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 510/5 Изд. № 1011 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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