Измерительный преобразователь мощности в напряжение постоянного тока

Патент 739425

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()739425 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (5l)IN. Кл. (22) Заявлено 06.01.75 (21) 2095248/18-21 с присоединением заявки ¹

G 01 R 21/00

Н 02 М 7/02 (23) Приоритет

Гасударстеоииый комитет

СССР по делам изооретеиий и открытий (5З) УДК 621,317, .784(088.8) Опубликовано 05,06.80. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 05,06.80

1 (72) Авторы изобретения

В. М. Машенков и В. Г. Гончаро (7I ) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОЩНОСТИ

В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике, а именно к устройствам преобразования мощности в сигнал постоянного тока.

Известен измерительный преобразова тель мощности, в котором переключение входного тока и напряжения осуществляет-" ся на основе фазочувствительных выпрямителей в сочетании с делителями напряжения по принципу время-импульсной модуляции P).

Недостатком указанного преобразователя является низкая, точность преобразования, обусловленная отсутствием коррекции .погрешности в широком диапазоне измене15 ния коэффициента мощности при искаженной форме кривой тока и напряжения.

Известен также преобразователь, содержащий входные цепи для подключения тока и напряжения, выпрямитель, пороговый элемент с ключем и цепью разряда конденсатора, схему управления, амплитудный модулятор и фильтр. Пороговый эле2 мент в сочетании с ключем и цепью разряда конденсатора формирует импульсы с длительйостью, пропорциональной среднему значению входного напряжения. Выходные импульсы порогового элемента управляют амплитудным модулятором, питаемым от измеряемого тока. Длительность нахождения -клточей амплитудного модулятора в замкнутом состоянии равна длительности импульсов порогового элемента. Налряже-. ние на выходе амплитудного модулятора после усреднения фильтром пропорционально произведению измеряемых тока и напряжения, т.е, активной или реактивной мощности (2).

Существенным недостатком известного преобразователя является то, что для обеспечения высокой линейности преобразования мощности длительность формируемых импульсов должна быть незначительна. Это приводит к значительному влиянию искажений формы кривой тока, так как происходит вырезка" только незначительной части синусоиды тока, а также ограничивает

3 7394 диапазон изменения угле 9 между измеряемым током и напряжением, т.е. и коэффициента мощности (9 = 0-70 ) °

11елью изобретения является уменьшение погрешности преобразования мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введен блок управления напряжением срабатывания дискриминатора, выполненный в виде двух источников постоянного напряжения, двух реэис- 30 тивных делителей напряжения и порогово1о элементе, причем первый источник постоянного напряжения образован встречно включенными выпрямителями стабилизированно"o и нестабилизировенного напряже- 15 ний, подключенными своими входами соответственно ко второй и третьей вторичным обмоткам трансформатора напряжения, второй источник напряжения выполнен в виде выпрямителя, вход которого подклю- .20 чен к четвертой вторичной облютке трансформатора напряжения, а выход вЂ” к пороговому элементу, подключенному ко входу одного из резистивных делителей налряжения, при этом ко входу второго делите- 25 ля подключен первый источник напряжения, выходы обоих делителей включены последовательно между средней точкой первой вторичной обмотки трансформатора напряжения и управляющим входом днскримина- 30 тора уровня.

Не чертеже показана схема предлагаемого измерительного преобразователя мощности в напряжение постоянного тока.

Преобразователь содержит входной

Трансформатор 1 напряжения, первая вторичная обмотка 2 которого подключена ко входу двухполярного дискриминатора 3 уровня, амплигудный модулятор 4, трансформатор 5 тока, сглаживающий фильтр 6 и блок 7 управления напряжением срабатывания дискриминатора 3. Блок 7 управления напряжением срабатывания состоит из двух источников 8 и 9 постоянного напряжения, двух резистивных делителей 10 и

11 напряжения и порогового элемента 12, выполненного на стабилитроне Д5. Причем первый источник 8 постоянного напряжения образован встречно включенными выпрямителями стабилизированного 13 напряжения и нестебилизированного 14 напряжения, второй вторичной обмоткой 15 трансформатора 1 и третьей вторичной обмоткой 16 трансформатора 1, е второй источник 9 постоянного напряжения выполнен в виде выпрямителя 17, подключеннсго к четвертой вторичной обмотке 18 грансформетора 1.

25 ф

Устройство работает следующим обра- . зом.

Измеряемое напряжение 0 „через первую вторичную обмотку 2 трансформатора

1 напряжения подается на вход двухполярного дискриминатора 3 уровня, который формирует прямоугольные импульсы в каждый полупериод измеряемого напряжения.

При номинальном значении измеряемого напряжения, напряжения на выходе выпрямителя стабилизированного 13 напряжения и нестабилиэированного 14 напряжения равны между собой, а напряжение на выходе выпрямителя 1 7 несколько меньше напряжения порога срабатывания элемента 12 (напряжения пробоя стабилитроне Д5).

Таким образом, напряжение на выходах резистивных делителей 10 и 11 отсутст1 вует, а на вход дискриминатора 3 уровня поступает только один сигнал, пропорциональный измеряемому напряжению..

При этом длительность сформированных импульсов не выходе дискриминатора 3 уровня определяется следующим выражением:

0 =

2 В вЂ” -с гc 51l1 у=

СР н og 2 9Ъ-Ч где Ю вЂ” угловая частота измеряемого, напряжения;

9 вЂ” напряжение срабатывания дискриср минатора уровня;

U „- номинальное значение входного измеряемого напряжения не входе дискриминатора уровня.

Отрицательные прямоугольные импульсы дискриминатора 3 с указанной длительностью управляют амплитудным модулятором 4, питаемым через трансформатор 5 тока от входного тока д В .

Напряжение на выходе модулятора 4 после сглаживания фильтром 6 определяется выражением:

7t-× Вь х f 43 51ï (EUt )=к собюсОя у=

Ч Ucр

= сов% cos а -сяи

0с

ВХ и гце Ч =аГСВ1И

Вх-и вЂ” угол сдвига между 3g и ИВ ;

K вЂ” коэффициент преобразования схемы.

Как видно из этого выражения, выходное напряжение преобразователя пропорционально ективной мощности, если Соби линейно изменяется при изменении входного напряжения, т.е.сс = K. О В

739

При постоянной величине порога срабатывания дискриминатора 3 уровня и отклонении входного напряжения от номинального значения в ту или иную сторону соответственно увеличивается или уменьшается значение СО5Ч, но линейного изменения не происходит и погрешность преобразования может достигать нескольких процентов.

Для обеспечения более высокой линейности между СоБЧ и входным напряжением с помощью блока 7 управления напряжением изменяется порог срабатывания дискриминатора 3 в зависимости от величины входного напряжения. IS

При отклонении входного напряжения в меньшую сторону от его номинального значения на выходе резистивного делите-. ля 11 (на резисторе R 1) появляется разностный сигнал (P 0 ), повышающий gp . уровень срабатывайия й, соответственно, напряжение отпускания дискриминатора 3 уровня.

При изменении входного напряжения в большую сторону от его номинального зна-2S чения напряжение на выходе второго источника 9 постоянного напряжения превышает порог срабатывания порогового элемента

12, и на выходе резистивного делителя

10 (на резисторе R 3) тоже появляется gp напряжение той же полярности, что и на выходе резистивного делителя 11. Суммарное напряжение снижает уровень напряжения срабатывания и, соответственно, отпускания дискриминатора 3 уровня. Необходимая величина сигналов на выходах резистивных делителей 10 и 11 для получения минимально возможной величины погрешностей преобразования от изменения входного напряжения обеспечивается выбо- 4р ром соответствующих величин коэффициентов деления делителей 10 и 11.

Уменьшение аддитивной составляющей погрешности, вызываемой асимметрией 45 плеч дискриминатора 3 уровня и амплитудного модулятора 4, а также влияния паводок достигается включением резистора

R 10.

425 6

С помощью указанного резистора напряжение смешения нулевого уровня компенсируется подачей его в противофазе с выхода амплитудного модулятора 4 на вход дискриминатора 3 уровня.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь мощности в напряжение постоянного тока, содержащий трансформатор напряжения, подключенный своей первой вторичной обмбткой к дискриминатору уровня, выход которого подсоединен к сглаживающему фильтру через модулятор, Ко второму входу которого подключен трансформатор тока, о т л ивЂ” ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования, в него введен блок управления напряжением срабатывания дискриминатора, выполненный в виде двух источников постоянного напряжения, двух резистивйых делителей напряжения и порогового элемента, причем первый источник постоянного напряжения образован встречно включенными выпрямителями стабилизированного и нестабилизированного напряжений, подключенными сво.ими входами соответственно ко второй и третьей вторичным обмоткам трансформатора напряжения, второй источник напряжения выполнен в виде выпрямителя, вход которого подключен к четвертой вторичной обмотке трансформатора напряжения, а выход вЂ” к пороговому элементу, подключенному ко входу одного из резистивных делителей напряжения, при этом ко входу второго делителя подключен первый источник напряжения, выходы обоих делителей включены последовательно между средней точкой первой вторичной обмотки трансформатора напряжения и управляющим входом дискриминатора уровня

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. А вторское свидетельство СССР

% 123616, кл. З 01 R 21/ОО, 1955.

2. Патент Франции М 1418171, кл. G 01 R, опублик. 1065.

739425 ф Ч

I !

ga I 1

II ,!

13 I

I l

Зу

l !! )

) l )

З?1НИИПИ Заказ 3025/6 Тираж 1019 Подписное

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