Устройство для измерения активной мощности цепи переменного тока

 

Изобретение относится к технике измерения электрических параметров цепи переменного тока и может быть использовано для регулирования и контроля текущего значения кЬзффициента мощности в электроустановках различного назначения. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства. Устройство содержит блок 1 деления, амплитудные детекторы 2 и 3, блоки 4 и 5 выборки и хранения, сумматоры 6 и 7, датчик 8 нулевого тока, вьтрямители 9 и 10 и блок 11 умножения. Устройство, вьтолненное по предложенной схеме, позволяет производить измерение текущего значения коэффициента мощности дважды за период частоты изменения текущих значений тока и напряжения измеряемой цепи, что расширяет его функциональные возможности.1 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 G 01 R 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1337793 (21) 4 124591/24-2 1 (22) 10.07.86 (46) 23.04.88. Вне. у (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Н.А.Иихневич, В.Т.Иолчанов и Н.Н.Рощин (53) 621.317.372(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗИЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЦНОСТИ ЦЕПИ ПЕРЕИЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к технике измерения электрических параметров цепи переменного тока и может быть использовано для регулирования и контроля текущего значения кЬэффициента мощности в электроустановках различного назначения. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства. Устройство содержит блок 1 деления, амплитудные детекторы 2 и 3, блоки 4 и 5 выборки и хранения, сумматоры 6 и 7, датчик

8 нулевого тока, выпрямители 9 и

10 и блок 11 умножения. Устройство, выполненное по предложенной схеме, позволяет производить измерение текуцего значения коэффициента мощности дважды за период частоты изменения текущих значений тока и напряжения измеряемой цепи, что расширяет его функциональные воэможности.1 ил.

1390573

Изобретение относится к технике измерения электрических параметров цепи переменного тока, ° может быть использовано для регулирования и контроля текущего значения коэффи5 циента мощности в электроустановках различного назначения и является усовершенствованием устройства по авт. св. К 1337793.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем измерения коэффициента мощности.

Сущность устройства основывается на том, что амплитудные значения положительной и отрицательной полуволн результата перемножения текущих значений тока и напряжения несут в себе информацию о характере нагрузки, величине потребляемой мощности, значении коэффициента мощности измеряемой цепи. В данном случае интерес представляет соотношение разности амплитуд положительной и отрицательной полуволн результата перемножения текущих значений тока и напряжения и суммы этих амплитуд, что равнозначно величине коэффициента мощности цепи переменного тока. (3) U I соя2--ч)

tA M 2 (5) (1)

35 где P,Р„ „„ — соответственно средакт ние значения активной и полной мощностей цепи переменного тока, I — действующие значения напряжения и тока измеряемой цепи переменного тока.

Текущие значения напряжения и то- 45 ка меняются в соответствии со сле40, Ч

У since t;

I s in (юг. -q), 2

-sin ---) = U I c.os cp

2 (7) (2) где Б, Т

I

Величину коэффициента мо1„ности определяют выражением

Р „, Р

cos y ) Pïîàå дующими выражениями: амплитудные значения синусоидального напряжения и тока; частота токов цепи; угол сдвига тока относительно напряжения.

Результат перемножения текущих значений напряжения и тока в соответствии с равенством (2) имеет вид

U Т = U I sinvt sin(vt-(ó).

Для отыскания амплитудных значений функции (3) необходимо вычислить значение ее производной и приравнять ее нулю, т.е.

dUI d (s incest s in (ы -(p)) (1(2 wl m dvt

s inst cos (mt-Cp) -s in (vt — g) coscat=0, (4) что соответствует sin(2Qt- ) =О, откуда 2@t-g в; 2ut-(p =О, соответственк 4 Ч

Ho rat = --- + --- (Dt = +

2 2 2

Определяют значение амплитуды полоxHTBJlbHofl полуволны произведения (3) при подстановке ас=п/2+ф, 2: и +4 . п — (p (U I) =U I sin (-----) sin(-----) = макс m в 2 2 и значение амплитуды отрицательной волуволны произведения (3) при подЧ становке у t = +

Ч (U. I) = U I sin — -sin(- — — )

Ill „, 2

Сумма амплитудных значений положительной (5) и отрицательной (Ь) полуволн произведения (3) имеет вид (U I) +(U I) =U I(c.os --макс мин м» что соответствует удвоенному значению величины активной мощности в измеряемой цепи.

Разность амплитудных значений положительной (5) и отрицательной (6) полуволн проиэвеления (3) следующая:

1390573 (U I) -(U I) =U I (сos --- + макс МИн т р

isj — -) = U Z

Ч

2 (8) что соответствует удвоенному значению полной мощности в измеряемой цели.

На основании математических выражений (7) и (8) видно, что значение коэффициента мощности измеряемой цепи определяется отношением выражения (7) к (8):

15 — = cosy.(9)

21 акс

2 скок м

U I cosLP соя g

Н Т, Приведенные математические выкладки показывают, что для измерения коэффи- >р циента мощности цепи переменного тока достаточно измерить амплитудные значения положительной и отрицательной полуволн результата перемножения текущих значений тока и напряжения и 25 вычислить отношение разности этих амплитуд к их сумме.

На чертеже представлена блок-схема устройства измерения коэффициента мощности цепи переменного. тока. 30

Устройство содержит блока 1 деления, первый 2 и влэрой 3 амплитудные детекторы, выходы которых подключены к входам первого 4 и второго 5 блоков выборки-хранения, их управляющие входы объединены, первьпr 6 и второй

7 сумматоры, датчик 8 нулевого значения тока, первый 9 и второй 10 выпрямители, блок 11 умножения, первый и второй входы которого преднаэ- 40 начены для подключения сигналов, пропорциональных текущим значениям тока и напряжения измеряемой цепи, а выход подключен к объединенным аноду первого 9 и катоду второго 10 выпрямителей, при этом последние присоединены к информационным входам первого 2 и второго 3 амплитудных детекторов соответственно, выход первого блока 4 выборки-хранения подключен к суммирующим входам перво- 5

50 го 6 и второго 7 сумматоров, а выход второго блока 5 выборки-хранения — к суммирующему входу первого 6 и вычитаюцему входу второго 7 сумматоров, блок 1 деления своим входом делимого связан с выходом первого сумматора 6, а входом делителя — с выходом второго сумматора 7, датчик

8 нулевого значения тока входом подключен к токовому входу блока 11 умножения, первым выходом — к объединенным управляющим входам первого 4 и второго 5 блоков выборки-хранения, а вторым выходом — к объединенным командным входам первого 2 и второго 3 амплитудных детекторов.

При работе устройства измерения коэффициента мощности на первый и второй входы блока 11 умножения поступают сигналы, пропорциональные текуцим значениям тока и напряжения измеряемой цепи, соответствующие математической записи в виде выражения (2). На выходе блока 11 умножения фор мируется сигнал, соответствующий выражению (3) и равный мгновенному значению моцности измеряемой цепи, и поступает на объединенные анод первого 9 и катод второго 10 выпрямителей,при этом на выходах этих выпрямителей формируются сигналы, которые служат входными сигналами для первого 2 и второго 3 амплитудных детекторов. На выходах последних выделяются сигналы, установившиеся значения которых равные амплитудным значениям положительной и отрицательной полуволн, остаются неизменными до момента времени поступления прямоугольного импульса управления сбросом информации обоих амплитудных детекторов. При поступлении импульса управления на блоки 4 и 5 выборкихранения информационные сигналы поступают на их выход, где и запоминаются по окончании управляющего сигнала.

Значение сигнала хранится до момента поступления очередного импульса управления. Таким образом, на выходах первого 4 и второго 5 блоков выборкихранения формируются сигналы, соответствующие амплитудным значениям положительной и отрицательной полуволнам произведения. Затем сигналы с выходов блоков 4 и 5 выборки-хранения алгебраически суммируются в сумматс— ре 6 и вычитаются в сумматоре 7. Сигнал на выходе первого сумматора 6 равен разности измеренных амплитуд и равен удвоенному значению величины активной мощности измеряемой цепи, что в математическом выражении имеет вид (7). Сигнал на выходе второго сумматора 7 равен сумме измеренных амплитуд и соответствует удвоенному значению полной мощности

1390573

Составитель С.Хромов

Редактор Н.Рогулич Техред М.Дидык Корректор А.Тяско

Ъакаэ 1763, 44 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раувсквя наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 измеряемой цепи, что в математической записи имеет вид (8). В результате их деления на выходе блока 1 деления формируется сигнал, пропорциональный текущему значению коэффициента мощности измеряемой цепи.

Устройство измерения коэффициента мощности позволяет производить измерение текущего значения коэффициента мощности дважды за период частоты измерения текущих значений тока и напряжения измеряемой цепи. формула и э о б р е т е н и я

Устройство для измерения активной мощности цепи переменного тока по авт. св. Ф 1337793, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей

5 путем измерения коэффициента мощности, в него дополнительно введены второй сумматор и блок деления, причем суммирующий вход второго сумматора соединен с выходом первого блока выборки-хранения, а вычитающий вход — с выходом второго блока выборки-хранения, выход первого сумматора соединен с входом делимого блока деления, а выход второго сумматора — с входом делителя блока деления.