RU187663U1

RU187663U1 - Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное

Info

Publication number: RU187663U1
Application number: RU2018133790U
Authority: RU
Inventors: Евгений Борисович Колесников
Original assignee: Евгений Борисович Колесников
Priority date: 2018-09-24
Filing date: 2018-09-24
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Полезная модель относится к области измерения параметров электрической энергии и может быть использовано в устройствах измерения переменного напряжения или тока промышленной частоты, а также в устройствах автоматики и релейной защиты. Преобразователь содержит квадратор, первый и второй фазосмещатели, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входом квадратора, выход которого соединен с первым входом суммирующего устройства и входом первого фазосмещателя, выход которого соединен с третьим входом суммирующего устройства и входом второго фазосмещателя, выход которого соединен со вторым входом суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение чувствительности преобразователя за счет более эффективного использования преобразованного сигнала. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области измерения параметров электрической энергии и может быть использовано в устройствах измерения переменного напряжения или тока промышленной частоты, а также в устройствах автоматики и релейной защиты.

Известен преобразователь эффективного напряжения [Авторское свидетельство СССР №822056 МПК⁸ G01R 19/22, опубл. 15.04.1981 г.], содержащий двухполупериодный выпрямитель, квадратор, два фильтра нижних частот, амплитудный детектор, вычитающее и суммирующее устройства, причем выходом фильтра нижних частот соединен с входом амплитудного детектора и с неинвертирующим входом вычитающего устройства, а выход амплитудного детектора соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства и с одним входом суммирующего устройства, выход вычитающего устройства соединен с входом дополнительного фильтра нижних частот, выход которого соединен с другим входом суммирующего устройства, выход которого соединении с фокальным входом квадратора и является выходом устройства.

Недостатком данного преобразователя является невысокое быстродействие и точность измерения напряжения, обусловленная наличием фильтров нижних частот в цепях прохождения сигнала постоянного тока.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное [Патент на ПМ №163765 РФ, МПК G01R 19/22, опубл. 10.08.2016 г.], содержащий квадратор, первый и второй фазосмещатели, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входом квадратора, выход которого соединен с первым входом суммирующего устройства и входом первого фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго фазосмещателя, выход которого соединен со вторым входом суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Данный преобразователь наряду с высоким быстродействием данный преобразователь имеет невысокую чувствительность.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение чувствительности преобразователя за счет более эффективного использования преобразованного сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном измерительном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем квадратор, первый и второй фазосмещатели, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, в котором вход преобразователя соединен с входом квадратора, выход которого соединен с первым входом суммирующего устройства и входом первого фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго фазосмещателя, выход которого соединен со вторым входом суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя, в суммирующее устройство дополнительно введен третий вход, который соединен с выходом первого фазосмещателя.

Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение в суммирующее устройство третьего входа, а также новая организация связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение чувствительности преобразователя.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений u_вх, u₁-u₄ и u_вых.

Преобразователь (фиг. 1) содержит квадратор 1, фазосмещатели 2, 3, суммирующее устройство 4 и блок извлечения квадратного корня 5.

Фазосмещатели 2, 3 идентичны и сдвигают фазу переменной составляющей входного сигнала на отстающий угол 120°, оставляя неизменной постоянную составляющую при единичном коэффициенте усиления.

Преобразователь работает следующим образом. Измеряемое напряжение переменного тока u_вх=U_m _вхsinωt с частотой ω подается на вход квадратора 1, на выходе которого формируется напряжение u₁, полученное после возведения в квадрат напряжения u_вх:

Напряжение u₁ сдвигается каждым фазосмещателем 2, 3 по фазе на угол 120°, в результате чего на втором и третьем входах суммирующего устройства 4 формируются напряжения u₂, u₃, равные по амплитуде (фиг. 3):

После суммирования напряжений u₁, u₃ и u₃ в суммирующем устройстве 4 и преобразований, на его выходе имеем постоянное напряжение u₄ (фиг. 3):

После операции извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 5 на выходе преобразователя формируется напряжение U_вых:

В результате выходное напряжение U_вых преобразователя не содержит переменной составляющей, а его величина пропорциональна действующему значению измеряемого входного напряжения U_вх, при этом коэффициент преобразования составляет

.

По сравнению с прототипом имеет место повышение коэффициента преобразования с

до

, а, следовательно, повышение чувствительности устройства более, чем на 22%.

При практической реализации предлагаемого преобразователя в качестве квадратора 1 можно использовать перемножитель сигналов на микросхеме К525ПС3, объединив при этом ее информационные входы x и y. Фазосмещатели 2, 3 могут быть выполнены по схеме фазового фильтра (А.Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 136, рис. 6.32). Суммирующее устройство 4 представляет собой обычный трех-входовой сумматор на операционном усилителе. В качестве блока извлечения квадратного корня 5 можно использовать схему на операционном усилителе, включив квадратор в цепь его отрицательной обратной связи.

Таким образом, введение в суммирующее устройство третьего входа и обеспечения фазового сдвига фазосмещателей в 120° обеспечивается повышение чувствительности преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Claims

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий квадратор, первый и второй фазосмещатели, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входом квадратора, выход которого соединен с первым входом суммирующего устройства и входом первого фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго фазосмещателя, выход которого соединен со вторым входом суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что в суммирующее устройство дополнительно введен третий вход, который соединен с выходом первого фазосмещателя.