Измеритель коэффициента мощности и синуса угла сдвига фаз

Патент 708250

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

;.», л,r

° гг(ее е

С©k©3 йОВЕтенййлн

Социалистических

Республик

О 0:Й C А и Й Е „„ур8 5О

ИЗОБРЕТЕН НЯ

„„,о„„о„„„„„„„„„„„„ (61) Дополнительное к авт. саид-ву 1 (22)Знннленн 03. 10.77 (2) ) 2627640/16-21I (5) ) M. КЛ.

С 01 М 21/060 с присоединением заявки,%

G 01 Я 25/02 (23) Приоритет

Всударатоонный комнтет

CCCP яо делон изооретений и открытнй

ОпУбликовано 05.01.80. Бюллетень М 1 (53) >АК 621.317.

Л7 (088.8)

Дата опубликовании описании 08.01.80 (72) Авторы изобретении

В. М. Вовк и H. B. Сандрацкнй (7I ) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИПИЕНТА МО1ЦНОСТИ

Vi СИНУСА УГЛА CjlBHI Ë ФАЗ

Изобретение относится к области электрических измерений, а именно, к измерителям коэффициента мощности и синуса угла сдвига фаз, и предназначено для использования в различных измерительных

5 установках, а также в устройствах регулирования активной и реактивной мощности электрических цепей.

Известно устройство для измерения энергетических характеристик цепей переменного тока.

Это устройство содержит два широкополосных усилителя с автоматически регулируемыми коэффициентами усиления, выполняющими функции управляемых делителей, к выходам которых подключен электростатический вольтметр, источник опорного напряжения, два управляемых мультивибратором реле, усилители переменного тока и фазочувствительные выпрямители.

Недостатками такого устройства являются его низкая точность измерения.

Пель пр едлагаемого изобретения вЂ” повышение быстродействия и точности измерений.

Лля этого в измеритель коэффициента мощности, содержатций два управляемых делителя и отсчетное устройство, причем выходы элементов сравнения присоединеHbl K gap BE)?($BoIIgfM входам управляемых делителей, а отсчетное устройство индицирует состояние одного из управляемых делителей, введены квадратурный фазосдвитающий элемент и сумматор, причем первые входы элементов сравнения соединены со входами устройства, вторые входы элементов сравнения соединены с выходом сумматора, входы которого подключены к выходам управляемых делителей, причем вход одного управляемого делителя соединен со входом устройства непосредственно, а вход другого управляемого делителя через квадратурный фазосдвигающий элемент.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя. то выходное напряжение сумматора:

«„(u„„„51n(u,t+so ))+ U S1huut=U (К„созе

+ К251ИЩ t)%СО МИ (иАФЧ) (3) где о

%=Or Ct,g â€” . (5)

К(k

Стабилизируя выходной сигнал на уровне, пропорциональном напряжению иссле15 дуемой цепи, получим, что U>><=cU><, что возможно только при с =4к, - (I

Определив из выражения (6) К и подставив его значение в формулу (5), получим;

9 =arctic

25 " 2 ипи

ЬЧ К2 (7)

Из выражения (6) с учетом равенства (7) получим:

< «= 4- cost = si n 4

В момент равновесия величина косинуса компенсирующего угла сдвига фазсоБЧ суммарного напряжения равна значению косинуса угла сдвига фаз между током и напряжением (коэффициенту мощности) 5 исследуемой цепи, т, е. cos+=cos+. Тогда выражения (7) и (8) можно записать следующим образом:

К =со Ч, (9)

К =Sir)Т, 1 (10)

При наличии нелинейных искажений в токе и напряжении исследуемой цепи на выходе сумматора формируется напряжение постоянной величины, представляющее собой эквивалентную синусоиду.

+ .Е U 51h(ht+f 1, И=2

И где

С вЂ” коэффициент пропорциональности;

Ч 1=Ч =". =Тп- начальные

55 фазы гармонических составляющих.

В момент равновесия величина косину са компенсирующего угла сдвига фаз всех гармонических coñòèâëÿþùèõ суммарного

3 708250

° Измеритель содержит квадратурный фазовращатель 1, управляемые делители

2 и 3, сумматор 4, схему 5 сравнения уровня, схему 6 сравнения коэффициентов мощности, интегрирующие звенья 7 и 8 и отсчетные устройства 9 и 10.

Входное напряжение, пропорциональное напряжению исследуемой цепи, поступает на первый вход сумматора 4 через квадратурный фаэовращатель 1, обеспечивающий сдвиг фазы этого напряжения на 90, и управляемый делитель 2, а на второй вход сумматора 4 вЂ” через управляемый делитель 3. Выходное напряжение сумматора 4 поступает на входы схем 5 и 6 сравнения уровня и коэффициентов мощности. На другие входы схем 5 и 6 сравнения поступают соответственно напряж ния, пропорциональные напряжению исследуемой цепи и ее току. Сигнал ошибки со схемы 5 сравнения через интегрирующее звено 7 управляет коэффициентом передачи делителя 2, поддерживая постоянным выходное напряжение сумматора. Сигнал ошибки со схемы 6 сравнения через интегрирующее звено 8 изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 3 в сторону уменьшения этой ошибки. Таким образом, управляемым делителем 2 на выходе сумматора 4 поддерживается напряжение постоянной амплитуды, косинус угла сдвига фаз которого относительно напряжения нагрузки однозначно определяется величиной и знаком коэффициента передачи делителя 3, реализуя тем самым регулируемую меру коэффициента мощности.

В момент отсутствия сигналов ошибок на выходах схем 5 и 6 сравнения коэффициенты передачи управляемых делителей 3, 2 будут равны соответственно коэффициенту мощности и синусу угла сдвига фаэ между током и напряжением исследуемой цепи. При этом коэффициенты передачи управляемых делителей 2 и

3 определяются управляющими сигналами интегрирующих звеньев 7 и 8.

Если напряжения, выделенные на без.реактивных шунтах, имеют вид:

Оц= 0 1 в 1, (1)

0„= О „, ею(+ Ч), (2) где Ц 111и Uh1 - амплитуды напряжений, пропорциональных соответственно напряжению и току исследуемой цепи; вЂ” сдвиг фаз между током и напряжением нагрузки, с = -(к „ к (4) 0 =С(0,„щьв(из+ - е„))+

7082

J, 3

1 1 !

Uó напряжения равна значению косинуса эквивалентного угла сдвига фаз между током и напряжением (эквивалентному коэффициенту мощности) цепи переменного тока искаженной формы, т. е. соби сс Ч =" ...=сом,=C>ь в, При этом выражения (9), (10) будут соответственно равны:

„Kд=COS9>, (12)

) =МИ (1Ç)

Регистрируя отсчетньми устройства- 1О ми 9 и 10 значения коэффициентов пере-. дачи соответственно К К управляемых

I делителей, например, в виде кода, спределяют значения коэффициента мощности и синуса угла сдвига фаз.

В отличие от приборов прямого преобразования, в которых погрешности отдельных звеньев суммируются, предлагаемый измеритель относится к автоматическим приборам уравновешивания, имекнцим вывЂ” ше точность измерения, чувствительность и помехозащищенность.

О о

Форкулаизобр стенич

Измеритель коэффициента мощности и синуса угла сдвига фаз, содержаший два управляемых делителя, два элемента сравнения и отсчетное устройство„ причем вы-.оды элементов сравнения присоединены к управляющим входам управляемых делителей, а отсчетное устройство индицирует состояние одного из управляемых делителей, о т л и ч а ю m и " с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены квадратурный фазосдвигающий элемент и сумматор, причем первые входы элементов сравнения соединены со входами устройства, вторые входы элементов сравнения соединены с выходом сумматора, входы которого подключены к выходам управляемых деталей, причем вход одного управляемого делителя соединен со входом устройства непосредственно, а вход gpjjroro управляемого делителя вЂ” через квадоатурный фаэосдвигающий элемент. ( (ЦНИИПИ Заказ 8477/39 (гираж 10 19 Подписное

Филиал ППП "Патент", * г Ужгород.ул.Проектная 4