Измерительный преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока

Измерительный преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски

Социалистических

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ о>789844

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (») 3«»«< 220179 (21) 2717279/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) M. Кл.

С 01 R .21/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 231280. Бюллетень № 47 (5З) АК б21. 317.. 7 (088 ° 8) Дата опубликования описания 23.1280

М.Б.Лейтман, В.Д.Савченков, P.È.Àãðåñò, A.È.ÄHáåð и Н.П.Тверитин (72) Авторы изобретения

Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ

МОЩНОСТИ В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ис пользовано в качестве высокоточного ваттметра.

Известно устройство, осуществляю- 5 щее преобразование активной мощности в напряжение постоянного тока, выполненное на основе генератора Роера (1).

Недостатком такого устройства яв- 10 ляется невысокая точность, обусловленная нестабильностью параметров сердечника трансформатора и его обмоток, а также транзисторных ключей.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для преобразования активной мощности в напряжение постоянного тока, содержащее входные согласующие устройства тока и напряжения (2). 2О

Недостатком известного устройства является зависимость выходного сигнала от напряжений эталонных источников и длительности управляющих импульсов, т.е, невысокая точность 25 измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Для достижения этой цели в измерительный преобразователь активной мощ- уо ности в напряжение постоянного тока введены ключи, соединенные IIo мосто,,вой схеме, эталонный конденсатор,,фильтрующий усилитель постоянного тока, формирователь, источник постоянного напряжения, преобразователь напряжения в частоту, сумматор, один из входов которого соединен с выходом согласующего устройства напряжения, а второй — с выходом источника .постоянного напряжения, выход сумматора через преобразователь напряжения в частоту соединен с формирователем, к выходам которого подключены управляющие входы ключей, причем эталонный конденсатор включен в одну из диагоналей мостовой схемы, а вторая диагональ мостовой схемы подключена между выходом согласующего устройства тока и входом фильтрующего усилителя постояннoro тока, На чертеже приведена функциональная схема преобразователя.

На схеме показаны согласующие устройства напряжения 1 и тока 2, источник 3 постоянного напряжения„ сумматор 4, преобразователь 5 напряжения в частоту, формирователь б, ключи 710, эталонный конденсатор 11, фильтрующий усилитель 12 постоянного тока.

789844

На чертежЕ обозначены входные И напряжение и 1 ток, выходные напряжения

Uz блоков 1-4 соответственно, входной ток 11 áëoêà 12, входное aU и выходное Увы, напряжения блока 12.

Устройство работает следуюшим образом.

Входные напряжение U и ток i преобразуются в переменные напряжения и U связанные с входными соотio ,ношениями UH = kU, U = К zl где

kÄ H k< — коэффициенты пропорциональности. Напряжение U„ суммируется с постоянным напряжением U1, действующим на выходе источника 3.

Выходное напряжение U сумматора 5

4, равное

02 Н+ 1 1 + 1 (1) поступает на вход преобразователя 5 напряжения в частоту, мгновенное значение f частоты которого пропорционально напряжению Uz с коэффициентом пропорциональности К

f = kgU = k k1 U+k U) + " ДР где Af — изменение частоты f, обусловленное дрейфом преобразователя 5.

Частота f значительно превышает частоту входных напряжения U и тока

Импульсы с выхода преобразователя 5 через формирователь 6 управляют ключами 7-10, соединенными в мостовую схему, в одну из диагоналей которой 30

Включен эталонный конденсатор 11, а другая подключена между выходом согласующего устройства 2 тока и входом фильтрующего усилителя 12 постоянного тока. В каждый из полупериодов вы- 35 ходных импульсов преобразователя 5 замкнуты попарно ключи 7 и 10 или 8 и 9. После каждого переключения ключей происходит переэаряд эталонного конденсатора 11, имеющего емкость С, 40 причем к моменту нового переключения конденсатор оказывается заряженным до напряжения, действующего на выходе согласующего устройства 2 тока в момент переключения. Импульсы тока перезаряда конденсатора, поступают на

4S вход фильтрующего усилителя 12, на выходе которого образуется выходное напряжение U q преобразователя.

Среднее значение i1 тока 14 за период Т„= 1ф следования импульсов пре- 50

1 СР образователя 5 при большом коэффициенте усиления фильтрующего усилителя

12, т.е. при дП О, и при условии,что к оменту каждого переключения конде сатор заряжается до напряжения 55

Uy, определяется выражением

„т

1сР Z Г1М 4О,СT =4О.,С (i(>%1U135U116ХДР)

41(с (Мэ 1)1 (3 дЯ ®

Среднее значение (построенная сос- gp тавляющая) I ср тока Q за период Т входного напряжения U и тока i рав

1 но о . 45

1.41(М. С0 — (ldt+4%zCaf — ) к)1 (<)

Второе и третье слагаемые, пропорциональные интегралу от переменного тока за период, равны нулю, следовательно

< т 1ср--4М„ К Р С «т.) 0181 =4<„z, (р) о

1 где р = —" 0 dt, — активная мощность ь т 3 переменного тока.

Постоянная составляющая 01 тока

1 преобразуется фильтрующим усили,телем 12 в пропорциональное постоян1

t ное напряжение Uвы, высшие гармоники тока i подавляются усилителем.

Следовательно

U =М 3 =4т X К <, сРь-- рь, вью 4 1сР 1а. Ъ 4 ь где k — коэффициент пропорциональности; k = k k k k4c, т.е. выходное

2 Ъ 4напряжение преобразователя прямо про порцион ально акти вной мошности .

Как видно иэ (4) ток Д1 р, а следовательно. и напряжение ПЗЫА, не зависит от частоты входных напряжения и тока, а также от начального значения

f частоты f, определяемого, согласно (2), выражением о ) Ъ1)1+ д А Ч (7) что позволяет не стабилизировать источник 3 и не принимать меры для уменьшения аддитивной составляющей погрешности преобразователя 5.

Укаэанные преимущества повышают точность всего преобразователя. Кроме того, фронты импульсов управляю.щих ключами 7-10, не влияют на среднее значение 31, тока i поскольку независимо от крутизны фронтов к началу каждого нового полупериода импульсов конденсатор оказывается практически полностью заряженным до нап-. ряжения Б, так как его перезаряд заканчивается задолго до начала нового полупериода. Это обстоятельство позволяет повысить частоту выходных импульсов преобразователя 5 и увеличить точность измерения мощности при значительном уровне гармоник в кривых напряжения и тока, а также применить преобразователь для измерения мощности в высокочастотных целях.

Формул а и з о брет ени и

Измерительный преобразователь активной мошности в напряжение постоянного тока, содержащий согласующие устройства тока и напряжения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него ввейены ключи, соединенные по мостовой схеме, эталонный . конденсатор, фильтрующий усилитель постоянного тока, формирователь, источник постоянного напряжения, преобразователь напряжения в частоту, сумматор, один .иэ входов которого соединен с выходом сог-. ласующего устройства напряжения, а

789844

Составитель В.Ваганов

Редактор И.Николайчук Техред- Н,Граб Корректор С.Шекмар

Заказ 9029/42 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 второй — с выходом источника постоян . ного н апряжени я, выход сумматора через преобразователь напряжения в частоту соединен с формирователем, к выходам которого подключены управляющие входы ключей, причем эталонный конденсатор включен в одну из диагоналей мостовой схемы, а вторая диагональ мостовой схемы подключена между выходом согласующего устройства тока и входом фильтруюиего усилителя постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.:Бенин В.Л.м Кизилов В.У. Статические измерительные преобразователи электрической мощности. М., Энергия, 1972, с. 67, рис. 27.

2. Авторское свидетельство СССР

М 464841, кл. G 01 R 21/00, 29.10.73.