Измерительный преобразователь активной и реактивной составляющих синусоидального тока

 

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в системах контроля и управления промышленным электрооборудованием . Измерительный преобразователь содержит первичные преобразователи I и 2 напряжения и тока, синхронные детекторы 4,и 5, фильтры 6 и 7 и фазовращатель 8, включающий уд воитель 9 частоты и триггер 10. Введение формирователя 3 импульсов и образование новых функциональных связей повышают точность преобразования в широком диапазоне частот входного тока. В описании приведен пример реализации удвоителя 9 частоты, 1 з..п. ф-лы, 2 ил. а S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4029041/24-21 (22) 26.02.86 (46) 07.05.88. Бюл. У 17 (71) Владимирский политехнический институт (72) В ° П, Комлев, С. И. Малафеев и В. С. Мамай (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1041944, кл.G 01 R 19/06, 1982, Мокин В. И. и Выговский Ю. Ф, Автоматические регуляторы в электрических сетях. — Киев: Техника, 1985, с. 64-65, рис. 32. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ

СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

„„SU„„1394155 А 1 (gl) 4 С 01 R 19/06 (57) Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в системах контроля и управления промышленным электрообору дованием. Измерительный преобразователь содержит первичные преобразователи 1 и 2 напряжения и тока, син" хронные детекторы 4,и 5, фильтры 6 и 7 и фаэовращатель 8, включающий удвоитель 9 частоты и триггер 10. Введение формирователя 3 импульсов и образование новых функциональныХ связей повышают точность преобразования в широком диапазоне частот входного тока. В описании приведен пример реализации удвоителя 9 частоты. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

1 1394155 2

Изобретение относится к области

1 лектрических измерений и может быть спользовано в системах контроля и правления промышленным электрооборудованием.

Целью изобретения является повышение точности преобразования в широком диапазоне частот входного тока.

На фиг. 1 изображена функциональ Мая схема устройства; на фиг. 2

1 ункциональная схема удвоителя часто,ты.

Измерительный преобразователь активной и реактивной составляющих синусоидального тока содержит первичный преобразователь 1 напряжения, первичный преобразователь 2 тока, формирователь 3 импульсов, первый 4 ,и второй 5 синхронные детекторы, 211

;фильтры 6 и 7, Фазоврашатель 8, вы,полненный в виде соединенных последа вательно удвоителя 9 частоты и триг1 гера 10 с установкой по спаду импуль са, вход удвоителя 9 частоты является входом фазовращателя и его первым выходом, а выход триггера 10 — вторым выходом фазовращателя 8, кроме того, устройство содержит входные клеммы

11 и 12 и выходные клеммы 13 и 14.

Вход первичного преобразователя 1 напряжения соединен с первой входной клеммой 11, выход упомянутого преобразователя через формирователь 3 импульсов подключен к входу фазовраща" теля 8, первый выход которого под" ключен к входу управления первого синхронного детектора 4, а второй вы" ход фазовращателя соединен с входом управления второго синхронного детектора..Вход первичного преобраэо40 вателя 2 тока соединен с второй входной клеммой 12, а выход упомянутого преобразователя 2 подключен к сигнальным входам первого и второго синд5 хронных детекторов 4 и 5, выходы пос- ледних через соответствующие фильтры

6 и 7 соединены соответственно с первой 13 и второй 14 выходными клеммами.

Удвоитель 9 частоты содержит гене-. 50 ратор 15 импульсов, триггер 16, инвертор 17, элементы И 18-21, счетчики 22 и 23, инверторы 24 и 25, элемент ИЛИ 26, входную 27 и выходную 28 клеммы.

Выход генератора 15 импульсов соединен с первыми входами элементов

И 19 и 21 и через триггер 16 — с пер-. выми входами элементов И 18 и 20, вторые входы элементов И 18 и 21 подключены к входной клемме 27 удвоителя 9 частоты и через инвертор 17 — к вторым входам элементов И 19 и 20, выходы элементов И 19 и 21 соединены соответственно с вычитающимн входами счетчиков 22 и 23, суммирующие входы которых подключены соответственно к выходам элементов И 18 и 20, а выходы индикации нулевorо состояния счетчиков 22 и 23 соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 26 и через инверторы 24 и 25 — соответственно с третьими входами элементов

И 19 и 21, а выход элемента ИЛИ 26 подключен к выходной клемме 28 удвоителя частоты.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Напряжение питающей сети переменного тока поступает на первую входную клемму 11, нормируется первичным преобразователем 1 напряжения, затем путем усиления и ограничения преобразуется формирователем 3 импульсов в прямоугольные импульсы напряжения.

Выходное напряжение формирователя 3 импульсов поступает на вход фазовращателя 8, выполненного в виде частотно-независимой фазосдвигающей цепи, состоящей из соединенных последовательно удвоителя 9 частоты и триггера 10 с установкой по спаду импульса. Импульсы напряжения с выхода фазосдвигающей цепи сдвинуты отg носительно входных на 90", Эти сигналы с фазовым сдвигом соответственно 0 и 90 относительно входного синусоидального напряжения поступают на входы управления первого 4 и второго 5 синхронных детекторов °

Исследуемый синусоидальный ток с второй входной клеммы 12 поступает на вход первичного преобразователя 2 тока, где он с сохранением фазовых соотношений нормируется и преобразуется в напряжение. Последнее поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 4 и 5, Выходной сигнал первого синхронного детектора 4 равен

К, I„sin(rut - q ) при 0 Т/2;

U=

-К, TÄein(zt -q ) при Т/2 Т Т, где I - амплитуда входного тока;

И - частота сетевого напряжения;

1394155

Т вЂ” период колебаний сетевого напряжения; текущее время; фазовый сдвиг измеряемого тока относительно напряжения;

К, — коэффициент пропорциональности.

С выхода синхронного детектора 4 сигнал поступает на вход фильтра 6, где выделяется его постоянная составляющая, пропорциональная активной составляющей входного тока т12

U р I sin(ut — (g)dt

2 сов Ч КгТ э м г ас где К вЂ” коэффициент пропорциональг. ности.

Выходной сигнал второго синхронного детектора 5 равен

Кi I„sin(et ) при Т/4 (Т 3/4Т;

-К, I„sin(ut-cg) при О t T/4;

3/4Т t < T.

С выхода синхронного детектора сигнал поступает на вход фильтра 7, где выделяется его постоянная составляющая, пропорциональная реактивной составляющей входного тока зМт

2 Г . 2

U - I sin(ut-q)dt -Т,.з пср ф,} м В тИ г рср

Умножитель частоты работает следующим образом.

Генератор 15 импульсов формирует, импульсы стабильной частоты Р„, значительно превышающей частоту измеряемого тока. Триггер 16 делит частоту

Fö пополам. В начальный момент времени в счетчике 22 записан нуль. В течение положительного полупериода напряжения, поступающего на входную клемму 27, на суммирующий вход счетчика 22 поступает последовательность импульсов с частотой Р„/2. В это время на вычитающем входе счетчика 22 импульсы отсутствуют, так как элемент И 19 заперт выходным напряжением инвертора 17. В результате этого в счетчик 22 записывается число п, равное количеству импульсов, поступивших íà его суммирующий вход эа время Т/2.

Вс втором счетчике 23 R начальный, момент времени также записано число и и, следовательно, на выходах индикации нулевого состояния счетчиков

22 и 23 сигналы, равны нулю.

В это время в течение положительного полупериода входного напряжения на вычитающий вход счетчика 23 поступает последовательность счетных импульсов с частотой F„, которая обнуляет его за четверть периода, При этом на его выходе появляется сигнал логической "1", который через инвертор 25 запирает элемент И 21 и прек-. ращает счет ° Таким образом, на выходе счетчика 23 в течение времени Т/4

Т/2 формируется положительный импульс длительностью с = Т/4.

В течение интервала Т/2 (t «< Т на входной клемме 27 действует низкое логическое напряжение, а в момент

= Т/2 в первом счетчике записано число и и, следовательно, на его вы25 ходе индикации нулевого состояния присутствует низкий логический уровень. В этом случае И 19 открыт и на нычитающий вход счетчика 22 поступают импульсы с частотой Fö, которые че3д рез четверть периода Т обнулят счетчик 22, выходной сигнал последнего закроет элемент И 19 и счет прекра" тится.

Таким образом на выходе счетчика

22 в течение времени t=3/4Т вЂ” Т при35 сутствует уровень логической "1", Далее процесс повторяется каждый период, При этом на выходах счетчиков 22 и 23 формируются прямоугольные им4> пульсы, фронт которых совпадает .с моментом окончания вьиитания, а спадс моментом окончания соответствующего полупериода. Эти импульсные последовательности суммируются элементом

ИЛИ 26 или присутствуют на выходной ., клемме 28 в виде последовательности прямоугольных импульсов с частотой, в два раза большей частоты измеряемого синусоидального тока.

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь активной и реактивной составляющих синусоидального тока, содержащий первичный преобразователь напряжения, первичный преобразователь тока, пер-.

55 вый и второй синхронные детекторы, первый и второй фильтры и фазовращатель, первый выход которого соединен с входом управления первого синхрон1394155

Составитель B. Полешенко

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор А. Шандор

Заказ 2217/42 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ного детектора, второй выход подключеи к входу управления второго синхронного детектора, сигнальные входы первого и второго синхронных детек5 торов соединены с выходом первичного преобразователя тока, а входы первичных преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с первой и второй входными клеммами преобразователя, отличающийся те1ч, что, с целью повышения точности ! преобразования, введен формирователь

1 им ульсов, вход которого соединен с вы одом первичного преобразоватепя на ряжения, выход подключен к входу фа овращателя, а выходы первого и втррого синхронных детекторов через соЬтветствующие фильтры соединены соответственно с первой и второй выходными клеммами преобразователя, при этом фазовр щатель содержит соединенные и о сл едо в а т ель но удв о и тель частоты и триггер с установкой по спаду импульсов, вход удвоителя частоты является входом фазовращателя и его первым выходом, а выход триггера с установкой по спаду импульса — вторым выходом фазовращателя.

2, Преобразователь по п. 1, о личающийся тем,что,удвоитель частоты содержит генератор импульсов, триггер, четыре элемента И, три инвертора, элемент ИЛИ, два счетчика, при этом выход генератора импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И и через триггер — с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы второго и третьего элементов И подключены к входной клемме удвоителя частоты и через первый инвертор — к вторым входам второго и четвертого элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вычитающими входами первого и второго счетчиков, суммирующие входы которых подключены соответственно к выходам третьего- и четвертого элементов И, а выходы индикации нулевого состояния счетчиков соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ и через второй и третий инверторы " соответственно с третьими входами первого и второго элементов

И, а выход элемента ИЛИ является выходом удвоителя частоты,