Способ измерения мощности

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ, заключающийся в том, что задают эталонное компенсирующее напряжение И эталонный компенсирующий ток, о тличающийся тем, чТо, с целью повышения точности измерения, измеряют разность между током силовой цепи и эталонным компенсирующим тог разность между напряжением силовой цепи и эталонным компенсирующим напряжением, а мощность Р определяют по формуле: Р Р,+ Р,-ь где Р мощность, создаваемая эталонным компенсирующим напряжением и |разностью токов} Р. - мощность, создаваемая эталонным компенсирующим то- , ком и разностью напряжений; Р„ - мощность, создаваемая разностью напряжений и разностью токов; Р. - мощность, создаваемая эталонными компенсирующими то (Л ком и напряжением.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) З@1> G 01 R 21/06

° °

% (21) 3559457/18-21 (22) 28.02.83 (46) 23.04.84. Бюл. Р 15 (72) А. М. Косолапов (7 l) Куйбьппевский политехнический институт им. В, В. Куйбышева (53) 621.317.38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 539280, кл, G 01 R 21/ОО, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 752182, кл. G 01 К 21/Об, 1978. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРБНИЯ МОЩНОСТИ, заключающийся в том, что задают эталонное компенсирующее напряжение . и. эталонный компенсирующий ток, о тл и чающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют разность между током силовой

1 цепи и эталонным компенсирующим то-.. ком и разность между напряжением силовой цепи и эталонным компенсирующим напряжением, а мощность P определяют по формуле:

Р = Р(+ Р2+ Р + Р1, где Р1 — мощность, создаваемая эта- ° лонным компенсирующим напряжением и разностью токов;

Р— мощность создаваемая эта2

Э лонным компенсирующим током и разностью напряжений1

P - мощность, создаваемая pas5 костью напряжений и разностью токов

Рк - мощность, создаваемая эталонными компенсирующими током и напряжением.

1087909

Изобретение относится к электро" измерительной технике, Известен способ измерения мощности основанный на сравнении измеряемой мощности с мощностью, пропорциональ- 5 ной эталонному напряжению, и измене-. нии величины последнего по результатам сравнения (13.

Недостатком этого способа является высокая сложность, вызываемая необходимостью наличия меры эталонного напряжения с большим количеством дискретных значений.

Так, для достижения точности измерения 0,02 необходима мера напряжения с IO значений.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности является способ измерения мощности путем соз" дания эталонных компенсирующих на- 20 пряжения н тока и сравнения их соответственно с напряжением и током силовой цепи с последующим изменением эталонных компенсирующих величин по результатам сравнения Я . . 25

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая точность измерения, ограниченная точностью используемых линейных прямоугольI но-координатных компенсаторов и 30 практической нереалиэуемостью дискретных прямоугольно-координатных компенсаторов с требуемым количеством дискретных значений.

Цель изобретения - повышение точ35 ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласчо способу измерения мощности, основанному на создании эта 40 лонйого компенсирующего напряжения и эталонного компенсирующего тока, измеряют разность между током силовой цепи и эталонным компенсирующим током и разность между напряжением . силовой цепи и эталонным компенси45 рующим напряжением, а мощность P определяют по формуле:

Р= Р + Р2 + Р + Р, где P " мощность, создаваемая эталонным компе нсирующим напряжением и разностью то" ков;

P - мощность создаваемая этаt лонным компенсирукицим током и разностью напряжений;

P> — мощность, создаваемая разностью напряжений и разностью токов

Р " мощность, создаваемая эталонными компенсирующими то ком и напряжением.

Повышение точности измерения мощности достигается за счет того, что наибольшая составляющая мощности, определяемая по небольшому числу образованных с помощью мер дискретных значений компенсирующих тока и напряжения, имеющих ту же частоту, что и ток нагрузки, находится с высокой точностью. Остальные составляющие измеряемой мощности имеют на порядок меньше значения, поэтому их погрешность более чем на порядок меньше влияет на точность измерения. Эти составляющие могут измеряться методом прямого преобразования, например, стрелочными приборами или статическими преобразователями мощности, т.е. используя, например, ваттметры класса 0,2-1,0 компенсаторы тока, напряжения класса 0,02 можно измерять мощность с погрешностью порядка 0,02Х.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления предложенного способа.

Устройство содержит измерители 13 мощности, компенсатор 4 тока, компенсатор 5 напряжения и вычислительный блок 6, нагрузку 7 силовой цепи и шунт 8. При измерении мощности переменного тока устройство содержит также блок 9 синхронизации, С помощью мер формируют компенсирующие ток и напряжение и фаэсвый сдвиг между ними, вычисляют по ним .компенсирующую мощность, образуют разность напряжений на нагрузке и компенсирующих разность токов нагрузки, измеряют первую мощность, которая может быть создана компенсирующим током и разностью напряжений, измеряют вторую мощность, которая может быть создана компенсирующим напряжением и разностью токов, измеряют третью мощность, которая может быть создана разностью напряжений и разностью токов, суммируют первую, вторую и третью измеренные мощности с компенсирующей мощностью.

Измеряемая мощность может быть представлена через отдельные соста- .. вляющие следующим образом:

Р Р + Р + Р + Р,, (1) где Р Р, и P> " первая, вторая и третья измеряемые мощности;

Р - мощность, которая может быть создана компенсирующим то1087909 4 ность 0I(t) является входным сигналом по токовому входу измерителей 2 и 3 ,мощности. Блок 9 формирует опорный синхросигнал, так что компенсатор 5 напряжения формирует с определенным, фаэовым сдвигом компенсирующее напряжение U „(t) относительно тока

I<(t) фаза которого является опорной для компенсатора 5.

Выходное напряжение компенсатора 5 непосредственно подается на входную цепь напряжения измерителя 2 мощности. На входные цепи напряжения измерителей 1 и 3 мощности подается раз" но ть напряжений U(t)-U (t), так как напряжения на нагрузке 7 и на выхода компенсатора 5 действуют в общей цепи последовательно и встречно. один к другому.

Выходные дискретные сигналы с компенсатора 4 о значении тока (t) и с компенсатора 5 о значеk киях напряжения U<(t) и фазового сдвига y -cp, между током I<(t) и на" пряжением U„(t) поступают на вычислительный блок 6, который производит вычисление мощности -P<, а также суммирование с ней сигналов с выходов измерителей 1 — 3 мощности, пропор циональных соответственно значениям

Р1э РЯ и Р3 °

Функции блока б может выполнять также оператор.

Так как число дискретных значений 11,() Е,(),cp q (t) может быть порядка 3 — 5, то конструкция компенсаторов тока 4 и напряжения 5 весьма несложна.

Компенсаторы 4 и 5 могут быть выбраны полярно-координатные, так что, например, в компенсаторе 5 напряжения, где в качестве опорной используется фаза тока Ik(t), формируемый фазовый сдвиг p< — cp > - Cp является фазовым сдвигом между током I<(t) и напряженйем U1,(t)

В общем случае сигналы I<(t) и

П„(t) могут быть не синусоидальными, а могут, например, представлять собой совокупность импульсов прямоугольной формы, Основным требованием к сигналам I„(t) и U„(t) является близость их скалярного произведения к произведению тока и напряжения нагрузки с учетом соответствующих

I фазовых сдвигов.

Р 3 ® aU(4)df о т

v,-- (a(<) ll 81dt т

Р, - ьИИ ьЩ а, о т

Ру =,- О Щ 1 к() Д, ком под действием напряжения, равного компенсирующему напряжению.

Пусть напряжение на нагрузке

U(t) U sin(ut+q), ток нагрузки I(t)=

Ю . I sin yt, компенсирующее напряжение ю

U<(t)UÄÄ(sin(at+ô), компенсирующий ток Тк() =1„„(s inst+ Я2), тогда, например, активные составляющие мощности могут быть определены следую- 10 щим образом: т.где U(t)=U(t)-U<(t);, I(t)=I(t)-Ik(t); Т вЂ” период.

Подставляя в (1 ) выражения для

Р4, Р, Р и Рк, получим соотношение дйя среднего значения активной мощности, т

uh, М - U a oo q, о т.е. выражение (1) соответствует точному значению измеряемой мощности. Определение Р осуществляется в цифровой форме по дискретным значениям компенсирующих тока и иапряжения, поэтому точность определения мощности Р зависит практически только от точности задания компенсирующих тока, напряжения и сдвига между

40 ними с помощью мер.

Устройство для осуществления предложенного способа работает следующим образом, Ток нагрузки I(t) протекает через 45 шунт 8, токовые цепи измерителей 2 . и 3 мощности и сопротивление нагрузки 7.

Компенсирующий ток I<(t), создаваемый компенсатором 4 тока течет 50 через токовые цепи измерителя 1 мощности, измерителей 2 и 3 мощности и шунт 8.

Токи I(t) и I„(t) направлены встречно, поэтому падение напряжения

R д I(t), где К " сопротивление шун- та 8,. является сигналом рассогласования для компенсатора 4 тока, а раз"

Применение известного способа поэ. воляет, используя соответствующие

1087909

Составитель С.Кабиков

Редактор А.Коэориз .Техред М.Тенер Корректор И.Муска

° °

Заказ 265 1/41 Тирам 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4 измерители мощности сравнительно низкой точности н точные компенсаторы тока и напрюкення, обеспечить погреш- ность ковых выше. измерения в диапазоне звучастот порядка 0,02Х и