Устройство для измерения электрической мощности

Устройство для измерения электрической мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р1,741176 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 050178 (2I) 2567224/18-21 (51)M. Кл.2

G 01 R 21/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 6 21 . 317 . . 382 (088, 8) Опубликовано 150680. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 20. 06. 80 (72) Авторы изобретения

Ф. А. Зыкин, И. О. Карпов, Р, И. Агрест, H. П. Тверитин и А. И. Дибер

Ульяновский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МОЩНОСТИ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении датчиков мощности в различных автомати" ческих системах.

Известно устройство для измерения электрической мощности, содержащее формирователь суммы и разности напряжений, выполненный на двух фаэовращателях и сумматоре, коммутатор, последовательно включенные усилитель, квадратичный детектор, преобразователь напряжения в частоту, реверсивный счетчик, а также корректирующую цепь из делителя, сумматора, фазовращателя И .согласующего блока (1) .

Недостаток известного устройства заключается в его значительной сложности.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения электрической мощности, содержащее блок сравнения, один из входов которого соединен с цепью контролируемого напряжения, а другой через первый и второй ключи — c выходами генератора тактовых импульсов, основной интегратор, сигнальный вход которого через третий и четвертый ключи подключен. кр вторичной обмотке трансформатора тока, запоминающий конденсатор, установлекный на входе выходного усили5 теляg логический блОК Управленияу вход которого соединен с цепью контролируемого напряжения, а выходы — с управляющими входамн ключей, источник постоянного напряжения f2j .

Однако выделение средней активной мощности из произведения мгновенных значений тока и напряжения осуществляется. в известном устройстве с применением конденсаторов значительной емкости. В связи с этим имеет место существенная погрешность измерения мощности, связанная с температурной небтабильностд ю конденсатороы- и их старением.

Цель изобретения — повышение точности измерения электрической мощности.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения электрической мощности, содержащее блок сравнения, один из входов которого соединен с ,цепью контролируемого напряжения, а другой через первый и второй клЮчи— с выходами генератора тактовых импульсов, основной интегратор, сигналь741176 (1)

1 .. 1 О

N где Сл — емкость конденсатора основного интегратора 4.

3а период промышленной частоты выходное напряжение устройства определяется как

40 л TlTtll

i)Ь Ф Си ZU1тю

1 О (2) ный вход которого через третий и четвертый ключи подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока, запоминающий конденсатор, установленный на нходе выходного усилителя, логический блок упранления, вход которого соединен с цепью контролируемого напряжения, а выходы — c. управляющими входами ключей, источник постоянного напряжения, введены дополнительные интегратор, запоминающий конденсатор, ® пятый, шестой и седьмой ключи, причем сигнальный вход дополнительного ин.тегратора через пятый ключ соединен с выходом источника постоянного напря;кения, а выход через шестой ключ со входом reнератора тактовых импульсов> седьмой ключ размещен между выходом основного интегратора и входом выходного усилителя, дополнительный запоминающий конденсатор установлен на входе генератора тактовых импуль- 20 сов, а управляющие входы обоих интеграторов и дополнительных ключей соединены с соответствующими выходами логического блока управления.

Fa чертеже представлена функциональная схема устройстна для измерения электрической мощности.

В состав устройства. входят блок 1 сравнения, генератор 2 тактовых им— пульсов, логический блок 3 управления, основной интегратор 4, дополнительный. интегратор 5, запоминающие конденсаторы 6 и 7, ключи 8-14 выходной усилитель 15 и источник 16 постоянного напряжения. На схеме показана также вторичная обмотка 17 трансформатора тока и отмечены контролируемые напряжения U и ток i

Устройство работает следующим образом.

На входы блока 1 сравнения подаются контролируемое напряжение U u однополярное напряжение треугольной формы с амплитудой Уа от генератора

2 тактовых импульсов.

В логическом блоке 8 управления 45 определяется продолжительность интервалов, в течение которых /U J > /U J,.

Тем самым осуществляется время-импульсное преобразование контролируемого напряжения U. В соответствии со сФормированными временными интервалами сигналами с выходов блока 3 открываетоя ключ 10 или 11 в зависимости от знака напряжения U. При этом вторичная обмотка 17 трансформатора тока с током +1(1) подключается N к о@ионному интегратору 4.

Подобное подключение имеет место в каждый такт в течение одного пери ода (Т) промышленной частоты. Далее ключи 10 и 11 закрываются, а ключ 13 д открывается на время, равное новому полупериоду. На конденсаторе 6 запоI минается ныходное напряжение. В последующие 10 мс ключ 13 закрывается, а конденсатор интегратора 4 по ко1 маиде от блока управления 3 закораl чинается. В дальнейшем процесс функционирования составных элементов устройства повторяется.

Логический блок 3 управления осуществляет одновременно общую координацию время-импульсного преобразователя напряжения U. Через ключ 14 на вход дополнительного интегратора 5 подается от источника 16 постоянное напРЯжение U>ooT. ЧеРеэ вРемЯ, Равное периоду промышленной частоты, открывается ключ 12 и конденсатор 7 подключается к выходу интегратора 5.

В течение полунериода происходит заряд конденсатора 7, а в последующие

10 мс по команде от блока 3 управления производится эакорачивание конденсатора интегратора 5. Здесь также процесс повторяется„

Прн сравнении значений контролируемого напряжения U и треугольного напряжения, поступающего от генератора

2 и имеющего амплитуду Uo, формируется интервал времени т М = — u. (о где Т 11 — период тактовой частоты.

В течение этого времени интегрируется ток 1. При этом приращение напряжения на основном интеграторе 4 соотнетствует

riò„

В последнем выражении множитель

Т, характеризует собой энергию. за перйод.

Формирование опорного напряжения осуществляется путем интегрирования постоянного напряжения U н течение одного периода. В результате оказывается, что

0 2дст т.

0 Ц

О 62%2 где С вЂ” емксцгть конденсатора дополнительного интегратора 5;

В2 — сопротивление цепи заряда данного конденсатора.

При.подстановке выражения для Uä в уравнение (2) получается итоговое выражение для выходного напряжения устройстна, характеризующего измеряемую мощность Р с 2 Чт с,, и - zцт = ез)

ВЫХ С„Ц„Т „П1 С Ц

1 пООТ (1 TlOGT

741176

Формула изобретения

Таким обраэсы, измерение мощности в данном устройстве осуществляется путем определения. энергии за один период промьыленной частоты с последующим делением значения энергии на время, равное периоду. 5

Из выражения (3) видно, чтО выходное напряжение зависит от соотношения емкостей основного и дополнитель-, ного интеграторов, что позволяет свести к минимуму погрешность, связанную )O с нестабильностью и старением конденсаторов.

Можно полностью исключить эту погрешность если использовать один интегратор для формирования выходного и опорного напряжений путем поочередного его подключения к соответствующим входными цепям через время, равное периоду прсиышленной частоты.

Устройство для измерения- электрической мощности, содержащее блок сравнения, один из входов которого соединен с цепью контролируемого напряжения, а другой через первый и второй ключи — с выходами генератора тактовых импульсов, основной интегратор, сигнальный вход которого через третий и четвертый ключи подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока, запоминающий конденсатор, установЦНИИПИ Заказ 3323/5

Тираж 1019 Подписное илиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4 ленный на входе выходного усилителя, логический блок управления, вход которого соединен с цепью контролируемого напряжения, а выходы — с управ» ляющими входами ключей, источник постоянного напряжения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительные интегратор, запоминающий конденсатор, пятый, шестой и седьмой ключи, причем сигнальный вход дополнительного интегратора через пятый ключ соединен с выходом источника постоянного напряжения, а выход через шестой ключ — со входом генератора тактовых импульсов, седьмсй ключ размещен между выходом основного интегратора и входом выходного усилителя, дополнительный запоминающий конденсатор установлен на входе генератора тактовых импульсов, а управляющие входы обоих интеграторов и дополнительных ключей соединены с .соответствующими выходами логического блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 285103, кл. G 01 R 21/00, 14.01.69.

2. Бенин В. JI. и Кизилов В. У.

Статические измерительные преобразователи электрической мощности, М., Энергия, 1972, с. 76.