SU741175A1 - Устройство дл измерени активных мощности и энергии - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электрическим измерени м, в частности к измерению мощности и энергии переменного тока.

Известны ваттметровые преобразователи реактивной мощности, основанные на использовании измерительных преобразователей активной мощности, со сдвигом по фазе на 90 напр жени  или-тока с помощью фазосдвигающих схем 1.

Однако такие измерительные преобразователи при несинусоидальных режимах измер ют реактивную мощность с погрешност ми, -так как дл  всех гармоник не обеспеч; 1ваетс  сдвиг пр фазе на 90.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  активных мощности и энергии, содержащее два источника переменного нап{  жени , трансформатор тока, два источника посто нных опорных напр жений различной пол рности и логический блок 2.

Недостатком такого устройства  вл етс  больша  погрешность при изменении температуры окружающей среды, а также при старении элементов схемы.

Кроме того, в устройстве такого типа имеет место ошибка дискретности . Это особенно ощутимо при малых значени х тока, когда интервалы времени преобразовател  тока будут малы. Поэтом при малых токах точность устройства уменьшаетс .

Цель изобретени  - повьшение точности измерени  при изменении темпе10 ратуры, стабильности во времени, а также исключени  дискретных погрешностей .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  ак15 тивных мощности и энергии, содержащее два источника измер емого напр жени , трансформатор тока/ два источника посто нных опорных напр жений различной пол рности и логический

20 блок, введены интегратор, компаратор, шесть аналоговых ключей, три инвертора , преобразователь напр жени  в частоту , конденсатор, подключенный к выходу первого и входу второго ана25 логовых ключей, управл к цие входы которых первого - непосредственно, а второго - через инвертор, подключены к выходу преобразовател  напр жени  в частоту, вход которого подключей к источнику измер емого нар жени , выход второго ключа через последовательно соединенные интегратор , резистор и компаратор, выход которого подключен к выходной шине устройства , подключен к выходу логического блока, первый вход которого подключен к шине второго источника измер емого напр жени , а второй вход - к управл ющим входам третьего и четвертого аналоговых ключей непосредственно , и через инверторы - к уп-, равл ющим входам п того и шестого аналоговых ключей, причем входы четвертого и шестого аналоговых ключей подключены к шинам источников посто нных опорных напр жений различной пол рности, а выходы этих ангшоговых ключей через резистор подключены к второму входу компаратора, вход первого аналогового ключа через третий и п тый аналоговые ключи подсоединен к выходным зажимам вторичной обмотки трансформатора тока.

Мгновенное значение измер емого напр жени  преобразуетс  в частоту пр моугольных импульсов, которыми управл ютс  аналоговые ключи, поочередно подключа  конденсатор, то ко вторичным зажимам трансформатора тока, при этом конденсатор зар жаетс , то ко входу интегратора, при этом конденсатор разр жаетсЯ|(первична  обмотка трансформатора тока подключаетс  в токовую цепь нагрузки).

Таким образом, на выходе интегратора напр жение пр мо пропорционально произведению напр жени , тока и времени, т. е. энергии. При наполнении интегратора производитс  изменение пол рности интегрировани  тока переключением на другой зажим вторичной обмотки трансформатора тока. Если конденсаторы на входе и в обратной св зи интегратора однотипны, то вли ни  изменени  параметров их при старении , при изменени х температур взаимно компенсируютс .

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема устройства.

В устройстве дл  измерени активных мощности и энергии шина источника измер емого напр жени  U подключаетс  к; преобразователю 1 напр жени  в частоту пр моугольных импульсов выход которого подключаетс  к управл ющим , входам аналоговых ключей 2 и 3 причем, к ключу 3 через инвертор 4. Вход ключа 2 подключаетс  через аналог 3вые ключи 5 и б к одному из зажимов вторичной обмотки трансформатора тока 7, а выход - к конденсатору 8. Вход ключа 3 подключен к конденсатору 7, а выход - ко входу интегратора 9, который состоит из операционного усилител  с конденсатором в обратной св зи.

К выходу интегратора 9 подключен один из входов компаратора 10, вторюй же вход компаратора подключаетс  к шинам источников опорных напр  - жений +UP или -Up соответственно через ключи 11 или 12. К выходу компаратора подключаетс  логический блок 13 к выходу которого подключены управл кмцие зажимы ключей 6, 11 (непосредственно ) и 5, 12 - через инверторы 14, 15.

Устройство работает следующим образом .

Измер емые напр жени  и и U в начальный момент времени положительны. При этом ключи 5 и 12 открыты, а 6 и 11 закрыты. Ключи 2 и. 3 при .воздействии чередующихс  сигналов преобразовател  1 напр жени  в частоту поочередно то подключаютс  к напр жению +и, то ко входу интегратора 9. Выходное напр жение интегратора компаратором сравниваетс  с опорным напр жением +UQ ,

При наполнении интегратора 9 на выходе компаратора 10 измен етс  знак напр жени , логический блок 13 закрывает ключи 5 и 12 и открывает ключи б и 11. Таким образом, конденсатор 8 подключаетс  к напр жению -и, а выходное напр жение интегратора 9 сравниваетс  с опорным напр жением +Uc,.

При наполнении интегратора зар дами уже с противоположными знаками производитс  снова реверс.

Работа аналогична и при отрицателных напр жени х.

, Таким образом, на выходе интегратора 9 частотный сигнал, причем числ импульсов, пр мо пропорционально энергии , а их частота следовани  - мощное ти.

Ключи 2 и 3 управл ютс  преобразователем напр жени  в частоту, подключа  конденсатор то к напр жению . +и, то к интегратору с частотой пропорциональной мгновенному значению напр жени  и.

При подключении конденсатора 8 к интегратору 9 конденсатор разр жаетс , и весь зар д передаетс  на конденсатор обратной св зи.

Claims (2)

1. Таким образом, приращение напр жени  на интеграторе 9 пр мо пропор;ционально прдизведению частоты и и fu kuu, т. е. на .интеграторе формируетс  произведение двух напр тжений . Приращение напр жени  суммируютс , .следовательно, полное напр жение на выходе интегратора пропорционально энергии. Когда интегратор наполнитс , т. е. достигнет предельного напр жени , срабатывает компаратор 10, переключением ключей 5 и б (один из них всегда открыт, а другой закрыт) конденсатор 8 подключаетс  к обратной пол рности -U и переключаетс  пол рностькомпаратора 10 переключением ключей 11 и 12. При этом конденсатор интегратора 9 разр жаетс  и зар жаетс  до предельного значени  напр жени  на выходе интегратора обратной пол рности. Логический блок- 13 может быть раз ного исполнени , выполн емые функции его следую1цие.Допустим напр жение U положительное , и н и перемножаютс , при t О ичтегратор 9 не зар жен. В этом случае ключ 5 открыт, открыт ключ 12, происходит накопление зар да. В этом интервале напр жение U, отрицательно следовательно, на интегратор поступа ет отрицательный зар д. При изменени знака и накапливаетс  положитель- ный зар д, т. е. знак зар да соответствует знаку . Как только и станет отрицательным требуетс  изменить пол рность U.,что бы получить соответствующую пол рнос мгновенной мощности, т. е. при папожительном и мощность была бы отрица тельной при отрицательном токе - пол жительна . Но за несколько периодов интегратор накопил положительные зар ды и отрицательное напр жение на заходе интегратора 9 сравн етс  с Uo и интегратор должен разр жатьс . На выходе , компаратора измен етс  напр жение на обратной и логический блок 13 переключает пол рности U и U, на . обратные. В этом случае превалируют отрицательные зар ды и на выходе интегратора накапливаетс  отрицательное напр 5кение и т. д. Таким образом, логический блок 13, во-первых, переключает ключами 5, 6 пют рность ±и в зависимости от напр жени  .U , во-вторых, от пол рности зар да интегратора 8 (по выходному напр жению компаратора) управл ет ключами 11, 12. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  активных мощности и энергии, содержащее два; источника измер емого напр жени  трансформатор тока, два источника посто нных опорных напр жений различной пол рности и логический блок,. отличающеес   тем, что, с целью повыиени  точности измерений при изменении температуры, стабильности во времени, а также исключени  дискретных погрешностей в него введены интегратор, компаратор, шесть аналоговых ключей, три инвертора, преобразователь напр жени  в частоту, конденсатор, подключенный к выходу первого и входу второго аналоговых ключей, управл ющие нходы которых первого - непосредственно, а второго - через инвертор, подключены к выходу преобразовател  напр жени  в частоту, вход которого подключен к шине источника измер емого напр жени  , выход второго ключа через последовательно соединенные интегратор,резистор и компаратор, выход которого подключен к выходной шине устройства , подключен : выходу логического блока, первый вход которого подключен к шине второго источника изме- . р емого напр жени , а второй вход - к управл ющим входам третьего и четвертого аналоговых ключей непосредственно , и через инверторы - к управл ющим входам п того и шестого анйлоговых ключей, причем входы четвертого и шестого ансшоговых ключей под1{лючены к шинам источников посто нных опорных напр жений различной пол рности,а выходы этих аналоговых ключей через резистор подключены к второму входу компара7гора,вход первого аналогового ключа через третий и п тый аналоговые ключи подсоединен к.входным зажимам втЪричной обмотки трансформатора тока. Источники информации, рин тые во внимание при экспертизе 1.Арутюнов В. О. Электрические измерительные прибора и измерени . ГЭИ, М., 1958, § 9-4.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 464841, кл. G 01 R 21/00, 29.10.73.

   -4 jN

   т