Устройство для определения сдвига фаз между током и напряжением в энергетических цепях

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ.ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА ФАЗ МЕЖДУ ТОКОМ И НАПРЯЖЕНИЕМ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ, содержащее последовательно соединенные фильтр, усилитель и индикатор, а также компаратор в цепи напряжения и компаратор в токовой цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены 2h+l интеграторов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ И трансформатор тока , при этом цепь напряжения содержит п, последовательно соединенных интеграторов , вход первого из которых соединен с входной клеммой напряжения , а цепь тока содержит и.+ 1 последовательно соединенных интеграторов, включенных между трансформатором тока, вход которого соединен с входной клеМмой тока, и компаратором, причем выход последнего интегратора каждой цепи через соответствую щий компаратор соединен с входами (Л элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом фильтра. z Oi d) 8 -7 О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19> (П) 3(59 6 01 R 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3449467/18-21 (22) 04,06 ° 82 (4б) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) Ю.H,Ãàíòèìóðîâ и N.Ã.Håðäè÷åýñкий

О (71) Проиэводственное объединение Краснодарский ЗИП (53) 621.317.373(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 375581, кл. G 01 R 25/00, 1973, 2, Смирнов П.Т, Цифровые фаэометры. Л., Энергия, 1974, с, 11, рис. 4. (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СДВИГА ФАЗ МЕУДУ. ТОКОМ И HAIIPHKEHHEM В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ, содержащее последовательно соединенные фильтр, усилитель и индикатор, а также компаратор в цепи напряжения и компаратор в токовой цепи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности иэмерения, в него введены 24+1 интеграторов, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и трансформатор тока, при этом цепь напряжения содержит и, последовательно соединенных интеграторов, вход первого нз которых соединен с входной клеммой напряжения, а цепь тока содержит п.+1 последовательно соединенных интеграторов, включенных между трансформатором тока, вход. которого соединен с входной клеммой тока, и компаратором, причем выход последнего интегратора каждой цепи череэ соответствую- @ щий компаратор соединен с входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом фильтра.

1061061

Изобретение относится к электроиэмерительной технике, в частности к устройствам для измерения фазового угла между током и напряжением в энергетических цепях.

Известно фазометрическое устройст- 5 во, содержащее источники входных сигналов, соединенные с первыми входами ключей, вторые входы которых соединены с выходами задатчика времени, а третьи с выходами реверсив- 10 ных счетчиков (цифровых интеграторов) и входом элемента ИЛИ, а выходы ключей соединены соответственно с входами прямого .и обратного счета реверсивных счетчиков (1(, 15

В этом устройстве уменьшено влияние помех, но оно является сложным, дорогостоящим и его применение оправ" дано только в качестве цифроного унинерсального фазометра, 20

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные триггер, нормализующий блок (усилитель), фильтр, цифровой нольтметр (индикатор), причем входы триггера соединены с выходами усилителей-ограничителей (компараторон) f2)

Недостатком устройства является большая дополнительная погрешность измерения от искажения формы кривой

2-й, 3-й и 5-.й гармоническими составляющими сигнала в энергетических цепях, которая достигает 4,5Ъ при 10% нелинейных искажений, Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последонательно соединенные фильтр, усилитель и индикатор, а также компаратор в цепи напряжения и компара- 40 гор в токовой цепи, введены 2П+1 интеграторов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и трансформатор тока, при этом цепь напряжения содержит и последовательно соединенных интеграторов, вход 45 перного из которых соединен с входной клеммой напряжения, а цепь тока содержит П +1 последовательно соединенных интеграторов, включенных между трансформатором тока, вход ко- 5(3 торого соединен с входной клеммой тока, и ком ;аратором, причем выход последнего интегратора каждой цепи через соответствующий компаратор соединен с входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к входу фильтра.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для определения сднига фаэ между током и напряжением в энергетических цепях содержит трансформатор 1 тока, входную клемму 2 тока, интеграторы 3 и 4, компаратор 5, элемент б ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, фильтр i, усилитель 8, индикатор 9, входную клемму 10 напряжения, интегратор 11 и компаратор 12, при этом вход трансформатора 1 соединен с входной клеммой 2 тока, а выход через интеграторы 3 и 4 и компаратор 5 - с первым нходом элемента б ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен через фильтр 7 и усилитель 8 с индикатором 9. Входная клемма 10 напряжения через интегратор 11 и компаратор 12 соединена с вторым нходом элемента б ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

В энергетических цепях, для которых предназначено устройстно, н входных сигналах могут присутстновать

2-я, 3-я и 5-я гармонические составляющие, Измерение угла сднига фаз между током и напряжением заключается в измерении угла сдвига фаэ между первыми гармониками сигналов, Токовый сигнал через клемму 2 Устройства.поступает на трансформатор 1, который осуществляет разнязку послед довательной и параллельной цепей по постоянному току.

Одновременно с сигналом тока на клемму 10 подается сигнал напряжения ° Сигнал с выхода трансформатора 1 подается на интеграторы 3 и 4. Так как коэффициент усиления интегратора обратно пропорционален частоте сигнала, то после прохождения через интеграторы 3 и 4 сигналы высших гармоник по отношению к величине первой гармоники ослабляются в 4 раза для второй гармонической составляющей, н 9 раз для третьей и т,д. В результате более точно фиксируется момент перехода сигнала через нуль компаратором 5.

Так как сигнал напряжения с клеммы 10 проходит только через один интегратор 11, то ослабление нысших гармонических составляющих сигнала по отношению к первой гармонике осуществляется н два раза для нторой гармоники, в три раза для третьей и т.д, При прохождении сигнала через один интегратор его фаза смещается на 90 . Так как сигнал тока проходит через два интегратора 3 и 4 (или больше), его фаза смещается на, 180, сигйал напряжения при этом проО ходит через один йнтегратор 11, его фаза смещается на 90 . В результате на вход элемента 6 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через компараторы 5 и 12 подается сигнал тока, смещенный на 180, и сигнал напряжения, смещенный на 90

Использование элемента б ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ делает устройство двухполупериодным, так как для формиронания выходного сигнала используются переходы через нуль сигналов тока и на10Ü1061

Составитель М. Катанова

Редактор Л. Веселовская Техред А. Бабинец Корректор M. лароши

Заказ 10033/47 Тираж*710 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент",, г.ужгород, ул.Проектная, 4 пряжения как от отрицательного значения к положительному, так-и от положительного к отрицательному, что позволяет устранить влияние четных гармоник на точность измерения.

В результате совместного исполь- Э зования интеграторов 3, 4 и 11 и элемента 6 ИСКЛЮЧАЮШДЕ HJIH ослабляется влияние искажения формы кривой в токовом канале в 9 раз, а в канале напряжения в 3 раза.

На выходе элемента 6 Формируются прямоугольные импульсы со скважиостью пропорциональной сдвигу фазы первдй гармоники. На фильтре 7 выделяется постоянная составляющая, которая . 15 усиливается в усилителе 8 и отображается индикатором 9. Так как сигнал тока на выходе интегратора 4 смещен относительно своего первоначального сдвига на 180 а сигнал напряжения на выходе интегратора 11 смещен относительно своего первоначального значения на 90, сигналы тока и напряжения на входе элемента 6 имеют первоначальное смещение относительно друг друга на 90О . За счет этого смещения при отсутствии сдвига Фаз между током и напряжением скважность на выходе элемента 6 равна двум, следователь» но постоянная составляющая равна нулю. При индуктивном характере нагрузки постоянная составляющая имеет положительный знак, а при емкостномотрицательный, т.е. наличие предварительного сдвига на 90 позволяет определить характер нагрузки по знаку сигнала.

Таким образом в устройстве ослабляются нелинейные искажения тока и напряжения 2 - 5 -й гармоник с помощью интеграторов, фазовый сдвиг которых не зависит от частоты.

Кроме того коэффициент подавления высших гармоник с помощью увеличения количества интеграторов может быть увеличен. В примере указывается оптимальный коэффициент .подавления исходя иэ необходимой точности и доцустимой сложности прибора.

В результате ослабления влияния нелгнейных искажений тока и напряжения удается значительно повысить класс точности устройства.