Устройство для измерения электрических параметров в цепях переменного тока

 

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕЙИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГОТОКА ПО авт. св. I 750381, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены дополнительный нуль-орган и пятый, шестой седьмой и восьмой ключи, а экстрематоры вьшолнены в виде -последовательно соединенных дифференциаторов и нуль-органов, причем выход второго дифференциатора подключен к входам второго, третьего и четвертого аналоговых запоминакхцих узлов соответственно через шестой, седьмой и восьмой ключи, выход первого дифференциатора подключен к входу первого аналогового запоминающего узла через пятый ключ, управляющий вход которогоподключен к выходу основного нуль-органа и управляющему входу шест:ого ключа, управляющий вход седьмого ключа подключен через дополнительный нуль-орган к ВЫХОДУ трансформатора тока, а управляющий вход SS восьмого ключа соединен с выходом сл первого экстрематора.

„„ЯУ„„1064221 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(58 G 01 R 21 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (54 ) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ IIAPANETPOB В ЦЕПЯХ

ПЕРЕМЕННОГО SOKA по авт. св. Ф 750381, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены дополнительный нуль-орган и пятый, шестой седьмой и восьмой ключи, а экстре- .

COSy (61) 750381 (21 j 3394974 /18-21 (22) 08.02.82 (46) 30.12.83. Вюл. 9 48 (72) В.II. Комлев и В.A. Карповский (71) Владимирский политехнический институт (53) 621.317 ° 38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 750381, кл. G 01 R 21/06, 1978. маторы выполнены в виде последовательно соединенных дифференциаторов и нуль-органов, причем выход второго дифференциатора подключен к входам второго, третьего и четвертого аналоговых запоминающих узлов соответственно через шестой, седьмой и восьмой ключи, выход первого диф- ференциатора подключен к входу первого аналогового запоминающего узла через пятый ключ, управляющий вход которого-подключен к выходу основного нуль-органа и управляющему входу шестого ключа, управляющий вход седьмого ключа подключен через дополнительный нуль-орган к выходу трансформатора тока, а управляющий вход восьмого ключа соединен с выходом первого экстрематора.

1064221

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для измерения напряжений, токов, активной, реактивной и полной моцности, а также коэффициента, мощности в цепях синусоидального то- 5 ка.

По основному авт ° св. Р 750381 известно устройство для измерения электрических параметров в цепях переменного тока, содержащее трансформаторы напряжения и тока, нульорган, два экстрематора, четыре аналоговых ключа, четыре аналоговых запоминакцих устройства, три множительных и одно делительное устройство. Выход трансформатора напряжения соединен с информационным входом первого ключа, входами первого экстрематора н нуль-органа.. Выход трансформатора тока соединен с входом второго экстрематора и информационными входили второго, третьего и четвертого кличей, выходы которых соединены соответственно с входами второго, третьего и четвертого аналоговых запоминающих устройств. Выход первого экстрематора соединен с управляюцими входами первого и второго ключей, выход второго экстрематора — с управляющим входом третьего ключа, выход нуль-органа с управляющим входом четвертого ключа, входы первого множительного устройства — с выходамн первого н второго аналоговых запоминающих устройств, входы второго множительного 35 устройства — с выходами первого н третьего аналоговых запоминающих устройств, входы третьего множительного устройства — с выходами первого и четвертого аналоговых запоми- . 4p накщих устройств. Входы делимого и делителя делительного устройства соединены с выходами второго и третьего аналоговых запоминающих устройств (1 ).

Известное устройство характеризуется недостаточной точностью определений параметров, обусловленных измерением величин напряжения и тока исследуемой цепи со значительным интервалом времени между ними.

; Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения электрических параметров в цепях пере менного тока.

Поставленная цель достигается тем, что .в устройство для измерения электрических параметров в цепях переменного тока, содержащее трансформаторы напряжения и тока, нуль-орган, два экстрематора, четыре аналоговых клю- 60 ча, четыре аналоговых запоминающих узла, три множительных и одно делительное устройство, выход трансформатора напряжения соединен с информационным входом первого ключа, входами первого экстрематора и нульоргана, выход трансформатора тока соединен с входом второго экстрематора и с информационными входами второго, третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены соответственно с входами второго,. третьего и четвертого аналоговых запоминающих узлов, выход первого экстрематора соединен с управляквцими входами первогб и второго ключей, выход первого экстрематора - с управляющим входом третьего ключа, выход нуль-органа — с управляющим входом четвертого ключа, входы первого множительного блока — с выходами первого и второго аналоговых запоминаюцнх узлов, входы второго множительного блока - с выходами первого и третьего аналоговых запоминающих узлов, входы третьего множительного блока — с выходами первого и четвертого аналоговых запоминающих узлов„ входы делимого и делителя делительйого блока — с выходами второго и третьего аналоговых запоминаюцих узлов, введены дополнительный нульорган и пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, а экстрематора выполнены в виде последовательно соединенных,цифференциаторов и нуль-органов, причем выход второго дифференциатора подключен к входам второго, третьего и четвертого запоминающих узлов соответственно через шестоФ, седьмой и восьмой. ключи, выход первого дифференциатора подключен к входу первого аналогового запоминающего узла через пятый ключ, управляющи вход которого подключен к выходу основного нуль-органа и управляющему входу шестого ключа, управлякщий вход седьмого ключа подключен через дополнительный нуль-орган к выходу трансформатора тока, а управ-. ляющий вход восьмого ключа соединен с выходом первого экстрематора.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трансформатор 1 напряжения, трансформатор 2 тока, нуль-орган 3, первый экстрематор 4, содержащий последовательно соединенные первый дифференциатор 5 и нуль-орган 6, дополнительный нульорган 7, второй экстрематор 8, содержащий последовательно соединенные второй дифференциатор 9 и нульорган 1О, а также аналоговые ключи

11-18, аналоговые запоминаюцие узлы (АЗУ) 19-22, множительные блоки 23-25 и делительный блок 26.

Выход трансформатора 1 напряжения соединен с входом нуль-органа 3, входом первого экстрематора 4 и информационным входом ключа 11, выход которого связан с входом аналогового запоминающего узла 19, а уп1064221

S Ê Ощ3„2 КзО где К коэффициент пропорциональ.ности

Напряжение с ЛЗУ 19, появившееся

60. в момент tÄ, и напряжение с АЗУ 21, появившееся в глоглент t пропорциональные аглплитудам напряжения 0„, и тока 3» позволяют изглерять действукщие значения напряжения и тока:

;U=0,707 „; 3 0,7073,„. равляющий вход - с выходом первого экстрематора 4 и с управля щими входами ключей 12 и 18. Выход дифференциатора 5 связан с входом нуль органа 6 и информационныгл входом ключа 15, выход которого соединен с входом аналогового запоминающего узла (АЗУ) 19, а управлякщий вход -. с вы>;одом нуль-органа 3 и с .Управ-лякщими входами ключей 14 и 16. Вы-.. ход трансформатора 2 тока связан с входом нуль-органа 7, входом второго экстрематора 8 и информационными. .входами ключей 12, 13 и 14, выходы которых соответственно соединейы с входами АЗУ 20, 21 и 22, а управляющий вход ключа 13 связан с выходом второго экстрематора 8. Выход дифференциатора 9 связан с входом нуль= органа 10 и информационными входами ключей 16, 17 и 18, выходы которых соединены соответственно с входами

АЗУ 20, 21 и 22, а управлякщий вход ключа 17 связан с выходом нуль-ор.гана 7. Выход эапоминакщего узла

19 связан с первыми входаин множительных бЛоков 23, 24 и 2", выход за поминающего узла 20 - с вторым вхо дом множктельнога блока 23 и входом делимого делительного блока 26, выход запоминающего узла 21 - с вторым входом множительного блока 24 и .входом делителя делнтельного блока

26, выход запоминакщего узла 22с вторым входом множительного блока25.

Устройство работает следующим образом.

При синусоидальных кривых напряжения и тока в цепи выходные сигналы дифференциаторов 5 и 9 также являются синусоидальными, но оперекают соответствующие выходные сигналы на 90О. Выбором коэффициента передачи дифференциаторов равныгл.

K* =1/мо, где шо- частота напряжения и тока цепи, обеспечивают . равенство амплитуд выходных и входных сигналов дифференциаторов.

В момент с„ нрохождения сигналом трансформатора 1 напряжения нулево го значения на выходе нуль-органа 3 возникает сигнал, поступающий на уп" равляющие входы ключей 14, 15 и 16, на информационные входы которых поданы сигналы, пропорциональные.. соответственно току l(t) и проиэвсдным напря>кения U (t) и тока i (t).

Поэтому на входы АЗУ 19, 20 и 22 пас тупают сигналы, пропорциональные соответственно амплитуде .напряжения .

" 0„„ произведению амплитуды тока фазы.

3„, на коэфФициент мощности cosV,:где

Ч - угол сдвига фаз между напряже= нием и током цепи, и произведению .3„, sin O . Напряжения с АЗУ 19 и 20, пропорциональные U и 3 со Ч, посту. пают на входы множительного блока

23, на выходе которого напряжение пропорционально активной мощности фазы.

P@ KpUnIpnIcos = . Кр- 20 Icos Pp

5 где К - коэффициент пропорциональности;

U, 3 - действукщие значения напряжения и тока фазы.

Напряжения с АЗУ 19 и 22; пропорциональные Um и 3 sinV, поступаIoT .на входы множительного блока 25, на выходе которого напряжение пропорционально реактивной моцности фазы

0,=К 0 3 яinÐ=K@2U3 sinМ, где К @ - коэффициент пропорцианаль-

20 ности.

Таким образам, активная и реактивная моцности фазы вычисляются на мгновенным значениям производной напря><ения, тока и его производной, 1 определенным одновременно в момент t., В момент с2 праха>хдения выходи м сигналом трансформатора 2 тока нулевого значения на входе нуль-орга на 7 возникает сигнал, открываксгий ключ 17, на информационный вход которого с выхода дифференциатора 9 . поступает сигнал, пропорциональный производной тока i (). Поэтому на вход АЗУ 21 ггроходит сигнал, пропорциональный аиплитуде така 3

tIl

35 Выходной сигнал с АЗУ 21 поступает на вход делителя делительного блока 26, на входе делимого которого присутствует определенный в момент с1 сигнал, прОпорционалнный 3 сОБ Р °

40 Следовательно, в момент с2 на входе делительного блока 26 йрисутствует напряжение, пропорциональное коэффициенту мощности совЧ.

Одновременно выходной сигнал с

45 ЛЗУ 21, пропорциональный амплитуде тока 3„,, подается на второй вход множительного блока 24, на первом входе которого в момент t образовался сигнал, пропорциональный амплитуде напряжения Um.

ПоэтощГ в момент t 2 на выходе множительного блока 24 присутствует напряжение, пропорциональное полной мощности фазы

1064221

Составитель С. Кабиков

Редактор А. Лежнина Техред Jl,Мартяшова Корректор Г. Решетник

Заказ 10526/47 Тираж 710 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В момент t> прохождения нулевого значения выходным напряжением дифференциатора 5 возникает сигнал на выходе нуль-органа 6, поступающий на управляющие входы ключей 11, 12 и 18, которые пропускают на входы 5

АЗУ 19, 20 и 22 сигналы, пропорциональные 0,3...соя М и 3 s t пЧ соответственно. При этом на выходе множительного блока 23 присутствует сигнал, пропорциональный активной fP мощности фазы P+, а на выходе множительного блока 25 - пропорциональный реактивной мощности фазы О.ф.

Таким образом, активная Рф и реактивная Яф мощности фазы вычисля. ют по мгновенным значениям напряжения, .тока и производной тока, определенным в один и тот же момент t> .

Определенное в момент t напряЭ жение, пропорциональное Зщcas У, с выхода АЗУ 20 поступает также на вход делимого делительного блока 26, на входе делителя которого присутствует напряжение, пропорциональное амплитуде тока Д„,, определенное в момент t>, и поэтому на выходе делительного блока 26 появляется напряжение, пропорциональное .коэффициенту мощности сos Y °

Определенное в момент с напряЭ .жение, пропорциональное амплитуде напряжения U c выхода АЗУ 19 поступает на первый вход множительного блока 24, на втором входе которого присутствует напряжение, пропорциональное амплитуде тока З„п, определен-З5 ное в момент t2, и поэтому на выходе множительного блока 24 присутствует напряжение, пропорциональное полной мощности фазы S .

В момент t 4 прохождения выходным 40 сигналом дифференциатора 9 нулевого значения на выходе нуль-органа 10 возникает сигнал, поступанщий на управляющий вход ключа 13, который пропускает на вход АЗУ 21 сигнал, пропорциональный амплитуде тока 1 „.

При этом на выходе множительного бло ка 24 присутствует напряжение, пропорциональное полной мощности S4„ а на вь ходе делительного блоканапряжение, пропорциональное коэффициенту мощности cos Ð

В следуни4ую половину периода напряжения цикл .работы устройства повторяется.

Таким образом, устройотво измеряет активную Р и реактивную (}4, мощности фазы два раза за половийу периода напряжения в моменты й1 и t1 соответствующие прохождению через нулевой уровень напряжения и его производной. При этом для вычисления активной и реактивной мощностей каждый раз используют значения напряжения, тока и их производных, определенные в один и тот же момент времени.

Полная мощность и коэффициент мощности вычисляют четыре раза за половину периода напрчжения в моменты времени t„, t t u t4, причем одна из величин, необходийая для определения этих параметров, нахо-. дится в рассматриваемый момент времени, а другая — в предыдущий.

Напряжение U и ток Л измеряют поочередно соответственно в моменты «и Э t2 и 4 по два раза за по лоЪину перйода напряжения.

Таким образом, введение дополнительного нуль-органа, четырех аналоговых ключей и выполнение экстрематоров в виде последовательно соединенных дифференциатора и нуль-opr ана„ соединенных описанным выше образом, позволяют повысить точность измерения электрических параметров в цепях переменного тока.