Способ измерения коэффициентов электрической мощности и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1150570

А.1(дР G 01 R 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3684171/24-21 (22) 30.12.83 (46) 15.04.85. Бюл. У 14 (72) Н.М.Гордеев, А.А.Пястолов и П.Л.Белоусов (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола и Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (53) 621.371.02(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 646265, кл. G 01 R 21/00, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

У 708250, кл. G 01 R 21/06, 1980. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И УСТРОЙСТВО

ДПЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ измерения коэффициентов электрической мощности, основанный на стабилизации сигналов тока и напряжения сети, выделении нх l первой гармоники и сдвиге сигнала напряжения сети на четверть периода, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, стабилизированные первые гармоники сигналов тока и напряжения сети и сдвинутый на четверть периода сигнал напряжения сети выпрямляют, по амплитуде суммы стабилизированной первой гармоники сигнала тока сети и стабилизированной первой гармоники сигнала напряжения сети определяют коэффициент реактивной мощности, по амплитуде суммы стабилизированной .первой гармоники сигнала тока сети и сдвинутой на четверть периода стабилизированной первой гармоники сигнала напряжения сети определяют коэффициент активной мощности, а по полярности первой суммы в момент перехода второй суммы через ноль определяют характер нагрузки.

2. Устройство для измерения коэффициентов электрической мощности, содержащее квадратурный фазовращатель, первый сумматор, два компаратора, два индикатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два стабилизатора, второй сумматор, три выпрямителя, дифференцирующая цепь и триггер, причем вход первого стабилизатора соединен с шиной сигнала напряжения сети, а выход через первый выпрямитель соединен с первым вхоцом первого сумматора и через последбвательно соединенные квадратурный фазоi505?0 вращатель и второй выпрямитель соединен с первым входом второго сумма- тора, второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора и через последовательно соединенные третий выпрямитель и второй стабилизатор — с шиной сигнала тока сети, выход первого сумматора соединен с входом первого индикато-. ра и через последовательно соединенные дифференцирующую цепь н первый компаратор — с первым входом триггера, второй вход которого соединен через второй компаратор с выходом ! второго сумматора и входом второго индикатора.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определейия коэффициентов активной и реактивной мощности и для определения характера нагрузки. 5

Известен способ, заключающийся в стабилизации напряжения электрической цепи, вьделении первой гармоники, ограничении ее импульсами, сдвинутыии на четверть периода относительно момента прохождения через нуль сигнала тока, и устройство, реализующее этот способ, содержащее стабилизатор, фильтр первой гармоники, усилитель, тиристорный ключ, нагрузочный резистор„ формирователь импульсов, амплитудный детектор и блоки регистрации Ц

Недостаток данных способа и устройства — узкие функциональные возможности обусловленные тем что работа может происходить только при индуктивном характере нагрузки.

Известен способ, основанный на стабилизации сигналов тока и напряжения сети, выделении их первой гармоники и сдвиге сигнала напряжения сети на четверть периода с последуюшим ослаблением обоих сигналов и их

l суммированием, сравнением суммарных ЗО сигналов с входными сигналами и интегрированием результатов сравнения, по интегрированным сигналам,определяют коэффициент ослабления и коэффициенты мощности, и устройство, реализующее данный способ, содержащее квадратурный фазоврашатель„ первый сумматор, два компаратора, два индикатора, два интегратора, два управляемых двигателя, причем выходы сумматоров соединены с первыми входами компараторов, вторые входы которых соединены с шинами входного сигнала, а выходы соединены через интеграторы с входами индикаторов, и с управляющими входами делителей, выходы которых соединены с входами сумматоров, а входы соединены у первого непосредственно, а у второго через квадратурный фазовращатель с шиной сигнала напряжения p2) .

Однако для известного технического решения характерны узкие функциональные возможности„ поскольку ано не указывает на характер нагрузки.

Цель. изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу, основанному на стабилизации сигналов тока и напряжения сети, выделении их первой гармоники и сдвиге сигнала напряжения сети на четверть периода, стабилизированные первые гармоники сигналов тока и напряжения сети и сдвинутый на четверть периода сигнал напряжения сети выторого через выпрямитель 8 соединен с выходом стабилизатора 1, выход сумматора 7. соединен с входом индикатора 9 и через последовательно соединенные дифференцирующую цепь

1D и компаратор 11 - с первым входом триггера 12 выход сумматора

4 соединен с входом индикатора 13 и через компаратор 14 - с вторым входом триггера 12.

Устройство работает следующим образом.

На вход стабилизатора 1 поступает напряжение исследуемой цепи (фиг.2 а), а на вход стабилизатора

5 — ток исследуемой цепи (фиг.2 в).

При этом в стабилизаторах 1 и 5 происходит выделение первых гармоник соответственно напряжения и тока и их стабилизация по амплитуде, таким образом, что амплитуды обеих гармоник становятся одинаковыми, как показано соответственно на фиг.2 с и д . С выхода стабилизатора 1 стабилизированная первая гармоника напряжения исследуемой цепи поступает на квадратурный фазовращатель 2, в котором происходит ее сдвиг на угол 7i /2, как показано на фиг.2 е. Сдвинутая на угол н /2 стабилизированная первая гармоника напряжения подается на выпрямитель

3 и выпрямляется, как показано на фиг.2 1, а затем подается на прямой вход сумматора 4. Стабилизированная первая гармоника тока, выделяемая на выходе стабилизатора 5, поступает на выпрямитель б, где выпрямляется, как показано на фиг.2), и подается на инверсные входы сумматоров 4 и 7. Кроме того, с выхода стабилизатора 1 первая стабилизированная гармоника напряжения поступает на вход выпрямителя 8, где выпрям ляется, как показано на фиг.26, и с выхода выпрямителя 8 выпрямленная первая стабилизированная гармоника напряжения поступает на прямой вход сумматора 7. В сумматорах 4 и 7 происходит вычитание гармоник, поступивших на инверсные входы сумматоров, из гармоник, поступивших на прямые входы этих сумматоров. При этом на выходе сумматора 4 .появляет ся периодический сигнал, показанный на фиг.21, а на выходе сумматора 7периодический сигнал, показанный на фиг.2 . Из временных диаграмм

3 1150570 4 прямляют, по амплитуде суммы стабилизированной первой гармоники сигнала тока сети и стабилизированной первой гармоники сигнала напряжения сети определяют коэффициент реактивной мощности, а по амплитуде суммы стабилизированной первой гармоники сигнала тока сети и сдвинутой на четверть периода стабилизированной первой гармоники сигнала напряжения се- 10 ти определяют коэффициент активной мощности, а по полярности первой суммы в момент перехода второй суммы через ноль определяют характер нагрузки. 15

В известное устройство, содержащее квадратурный фазовращатель, первый сумматор, два компаратора, два индикатора, введены два стабилизатора, второй сумматор, три выпрями- 20 теля, дифференцирующая цепь и триггер, причем вход первого стабилизатора соединен с шинбй сигнала напряжения сети, а выход через первый выпрямитель соединен с первым входом 25 первого сумматора и через последовательно соединенные квадратурный фазовращатель и второй выпрямитель соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора и через последовательно соединенные третий выпрямитель и второй стабилизатор - c шиной сигнала тока сети, выход первого сумматора соеди35 нен с входом первого индика-ора и через последовательно соединенные дифференцирующую цепь и первый компаратор - с первым входом триггера, второй вход которого соединен через 40 второй компаратор с выходом второго сумматора и входом второго индикатора.

На фиг . 1 пр ед ставлена блок-схема устройства, реализующего способ для 4> измерения коэффициентов электричес-.. кой мощности," на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу способа.

Устройство содержит стабилизатор 1 выход которого через последовательно соединенные квадратурный фазовращатель 2 и выпрямитель 3 соединен с первым входом сумматора 4, стабилизатор 5, выход которого через выпрямитель 6 соединен с вторым входом сумматора 4 и первым входом сумматора 7, второй вход ко1150570 (фиг.2) видно, что амплитуда периодического сигнала, .снимаемого с выхода сумматора 4 и подаваемого на вход индикатора 13, пропорциональна косинусу угла между током и на- 5 пряжением исследуемой электрической цепи (cos P), т.е. коэфФициенту активной мощности электрической цепи, а амплитуда периодического сигнала, снимаемого с выхода сумматора 7 и подаваемого на вход индикатора 9, пропорциональна синусу угла между этими же величинами (sing ),,л.е. коэффициенту реактивной мощности электрической цепи. Снимаемый с выхода сумматора 7 периодический сигнал подается также на дифференцирующую цепь 10, где дифференцируется и подается на вход компаратора 11, который вырабатывает сигнал логичес4 кой единицы, если мгновенное значение дифференцированного периодического сигнала больше нууя и вырабатывает сигнал логического нуля, если мгновенное значение поступающего на вход 5 компаратора дифференцированного пеУ риодического сигнала меньше нуля. Сни маемый с выхода сумматора 4 периодический сигнал подается на вход компаратора 14, который вырабатывает короткий импульс логической единицы при равенстве мгновенного значения этого периодического сигнала нулю.

Короткие импульсы, снимаемые с выхода компаратора 14 поступают на тактовый вход триггера 12 и устанавливают последний в состояние, определяемое "логическим уровнем на его входе данных, т.е. состоянием в этот момент выхода .компаратора 11. Из диаграмм, представленных на фнг. 2 и 1 .видно, что в данном случае триггер устанавливается в состояние логического нуля, что соответствует активноиндуктивной нагрузке.

Предлагаемое устройство работает независимо от характера нагрузки (емкостной или индуктивной) и может определить характер нагрузки, что значительно расширяет его функциональные возможности.

ВНИИПИ Заказ 2137/35

Тираж 748 Подписное

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