Устройство измерения электрической энергии

Устройство измерения электрической энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТИИвСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик он737855 (61) Дополнительное к авт. свйд- ву

I (51)м. Нл. (22) Заявлено 0410.77 (21) 2530474/18-21 с присоединением заявки М

G 01 R 21/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300580. Бюллетень Йо 20 .

Дата опубликованию описайия 3005.80

) (53) УДН 621. 317. . 785 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

P.A. Ахмеджанов и В.Г. Шахов

I (71) Заявитель

Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к области измерения электрической энергии в сетях переменного и, постоянного тока ра зличного

5 назначения.

Из ве ст ны эЛе ктрон ные у строй ст в а для измерения электрической энергии, содержащее интегратор с подключенны - tp ми к его выходу последовательно соединенными пороговыми элементом, устройством сброса и отсчетным устройством. На вход интегратора подает ся напряжение (ток), пропорциональное мощности в контролируемой, се-, ти.. Всякий раз, когда под действием этого напряжения (тока) выходное напряжение интегратора достигает срабатывания порогового элемента, уст- 2р ройство сброса возвращает интегратор в первоначальное состояние, выдавая одновременно импульс на отсчетное устройство. Данное устройство имеет невысокую точность, что связано с 25 недоучетом энергии во время сброса интегратора (ошибка накопления), а также с влиянием дрейфа операционного усипителя, входящего в состав интегратора (11 .

Из и з ве ст ных электронных у стройств измерения электроэнергии наиболее близким по технической сущности является устройство измерения количества поступающей энергии в обоих направлениях ее протекания при помощи электронных счетчиков. Оно состоит из переключателя полярности

/ мощности, выход которого через интегратор присоединен к двум пороговым элементам. Выходы пороговых элементов подключены к входам триггера.

Выходы триггера связаны с последовательно соединенными элементом 2ИЛИ и отсчетным устройством и с управляющим входом переключателя полярности мощности. Два выхода переключателя полярности мощности подключены к первым входам двух элементов ЗИ (2) .

- . В этом устройстве ликвидируется погрешность накопления, т.е. псгрешность от дрейфа интегратора при уменьшении Мощности потребления погрешности" регистрации; энергии данным устройством возрастает по гиперболическому закону.

Цель изобретения — повышение точности регистрации электроэнергии путем ликвидации погрешности.

737855 Пос авленная цель достигается тем, что устройство измерения электрической энергии, содержащее переключатель полярности мощности, выход которого через интегратор присоедиыен к двум пороговым элементам, выходы которых соединены с входами тригге ра, а выходы триггера связаны с последовательно соединенными элементом

2ИЛИ и отсчетным устройством и с уп1 ав1ыющим входом переключателя полярности мощности, и два элемента ЗИ1 снабжено вторым элементом 2ИЛИ, дискриминатором длительности, генератором импульсов, реверсивным счетчиком, индикатором знака и генератором ступенчатого напряжения,. при этом выхбды триггера соединены с первыми входами элементов ЗИ, вторые входы которых связаны с выходом генератора импульсов, а ныходы подключены к входам реверсивного сЧетчика, выход ре- И версивного счетчика соединен с входом индикаторы знака, два выхода которого соединены c входами уйравляемого генератора ступенчатого, напряжения, а выход последнего присоединен к д входу интегратора, выходы пороговых . элементов через второй рлемент 2ИЛИ соединены с дискриминатором длитель-ности, выход которого подключен к третьим входам схем совпадения. ЗО

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит переключатель

1 полярности мощности, интегратор

2, пороговые элементы 3 и 4, триггер 5, схемы ИЛИ б и 7, отсчетное устройство 8, дискриминатор длитель- ности 9, схемы совпадения 10 и 11, генератор импульсов 12, реверсивный счетчик 1 3, индикатор знака 14 и управляемтй генератор 15 ступенчато- 48 го напряжения. . В описании принятЫ следующие обоз« ! 1 начения: U„— напряжение на выходе генератора; U — напряжение на ныходе триггера; U+ и U. - импулъсй на

-выходах индикатора знаками П„„ напряжение на выходе генератора ступенчатого напряжения.

Устройство работает следующим обраэ9м. $Q

На вход переключателя 1 полярности мощности подается напряжение, пропорциональное мощности контролируе-. мой сети. Допустим, переключатель 1 находился вначале в положении, показанном на чертеже. Напряжение на выходе интегратора 2 линейно изменяется до уровня tU©, после чего срабатывает пс. оговый элемент 3, переводя триггер 5 в противоположное состояние. Переключатель 1 тоже пере- Щ водится в противоположное состояние, и интегрирование подключается в обРатную сторону до уровня срабатыва.ния порогового элемента 4. Триггер

5 и переключатель 1 возвращаются в исходное состояние, и дальше процесс продолжается аналогично. Импульсы от триггера 5 через схему ИЛИ б поступают на отсчетное устройство 7.

В результате общее число импульсов, поступивших на отсчетное устройство

7, пропорционально энергии в контролируемой сети .

Если смещение нуля интегратора отсутствует, скорость изменения его выходного напряжения одинакова при интегрировании в положительном и отрицательном направлениях. При наличии смещения и Uu íàêëoí лийий, соответствующих положительному и отрицательному направлениям изменения

Uw различен. На выходе триггера при

) этом наблюдается последовательность импульсов со скважностью, отличной от двух. Это может служить признаком наличия смещения b U„

Выделение признака происходит на схемах совпадения 10 и 11, реверсивном счетчике 13 и индикаторе знака

14, Это происходит следующим образом.

На вторые входы схем совпадения

10 и 11 постоянно поступают счетные импульсы от генератора импульсов

12. Если есть разрешение от дискриминатора длительности 9, то при положительном направлении интегрирования, когда триггер 5 находится в состоянии 1, счетные импульсы через схему совпадения 10 пропускаются на вход прямого счета реверсивного счетчика 13, а при отрицательном — через схему совпадечи я

11 на вход обратного счета (триггер

5 в 0 . ) . В результате при несимметричности кривой интегрирования после каждого периода интегрирования t на реверсивном счетчике 13 остается положительное или отрицателЬное число в зависимости от полярности напряжения смещения д U

Если на счетчике 13 есть ненулевой остаток, в конце каждого периода

t индикатор знака 14 проводит анализ знака остатка на нем и в зависимости от этого подает управляющий импульс на положительный или отрицательный вход управляемого генератора 15 ступенчатого напряжения. Генератор 15 состоит иэ двух одинаковых частей на положительную и отрицательную полярность напряжени я. При поступлении импульса на один из входов, допустим, на вход + напряжение на

его выходе возрастает на одну ступень аЕ. Это напряжение подается на вход интегратора„компенсируя его смещение а0„.

Когда этого напряжения недостаточно для компенсации, кривая интегрирования останется несимметричной, что приведет к ненулевому остатку на реверсивном счетчике 13 и срабатыванию индикатора знака 14. Напряже737855 ние П„„„возрастает еще íà аЕ и т.д до полйой компенсации аЦ,. При изМенении величиныьУц устройство как бы отслеживает это изменение, постоянно подстраивая генератор 15.

В описанном устройстве возможен самоход, заключающийся в том, что генератор 15 при отсутствии входного сигнала может подавать напряжение, которое будет интегрироваться и в том, и в другом направлениях(в последнем случае напряжение на выходе генератора 15 будет другой полярности) .

Для ликвидации этого нежелательного явления в устройство дополнительно введены схема ИЛИ 8, присоединенная входами к выходам пороговых элементов 3 и 4, и дискриминатор длительности 9, вход которого подключен к выходу схемы ИЛИ 8, а выход связан с третьими входами схем совпадения

10 и 11. Если на входе интегратора 2 исчезает напряжение 0, пропорциональное мощности, он за счет не ликвидированной в данный момент части смещения может уйти в насыщение. При этом на выходе одного из пороговых элементов 3 или 4 появляется длитель-. ный потенциал 1 . Этот потенциал является признаком, по которому срабатывает дискриминатор длительности

9, запрещая прохождение счетных им-! . пуль сов, схемы со впадени я 1 0 и 1 1, реверсивный счетчик 1 3.

Данное устройство позволяет снизить погрешность от смещения нуля

hU интегратора. Предел ликвидации йогрешности от смещения определяется только объемом реверсивного счетчика 13 и величиной одной ступени генератора 15, которые можно сделать любыми необходимыми. Динамическая погрешность, связанная с изменением дрейфа во времени, практически отсутствует поскольку быстродействие устрОйства на мНого болЬше максимальйо возможной скорости изменения дрейфа (к тому же это устройство — следящего уравновешивания). Ликвидация погрешностей от дрейфа позволяет на много увеличивать динамический диапазон счетчика с сохранением высокого класса точности, так как смеще-.

Ние нуля интегратора особенно сказывается в области малых сигналов.

Формула и э обр ет ени я

Устройство измерения электричес-кой энергии, содержащее переключатель полярности мощности, выход которого через интегратор присоединен к двум пороговым элементам, выходы которых соединены с входами триггера, а выходы триггера связаны с последовательно соединенными элементом 2ИЛИ

15 и отсчетным устройством и с управляющим входом переключателя полярности мощности, и два элемента ЗИ отличающее с я тем, что, с целью повышения точности, устройщ ство снабжено вторым элементом 2ИЛИ дискриминатором длительности, генера-" тором импульсов, реверсивным счетчиком, индикатором знака и генератором ступенчатого напряжения, при этом выходы триггера соединены с первыми входами элементов ЗИ,вторые входы которых связаны с выходом генератора импульсов, а выходы одключены к входам реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика соединен

ЗО с вхбдом индикатора знака, два вы. хода которого соединены с входами управляемого генератора ступенчатого напряжения, а выход последнего присоединен к входу интегратора, выходы пороговых элементов через второй элемент 2ИЛИ соединены с дискрийинутором длительйости, выход которого подключен к третьим входам схем совпадения.

46 Ист очни ки ин формации, принятые во внимание при экспертизе

4 - l. Патент ФРГ Р 1807581, кл. 21 Р 11/00, опублик. 1970.

2. Патент Швейцарии Р 535435, кл. G 01 R 21/06, 1971.

737855, Тйра к 1019 Подписное

ЦНИИПИ ГОсударственного комитета СССР пб делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул„ Проектная,4

Редактор Т. Рыбалова

Ю.

Заказ 2654/25

Составитель Ф. Цареградский

Техред H.Ковалева Корректор M. Поко