Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика переменного напряжения например в составе автоматического регулятора статического компенсатора реактивной мощности, где требуется оперативная информация о величине напряжения сети переменного тока. Цель изобретения - обеспечение работы преобразователя с высокоомным источником переменного напряжения . Для этого реактивные элементы 3, 4 выполнены индуктивными. Преобразователь также содержит резисторы 1,2 и диод 5. 3 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!k) (я)з G 01 R 19/22

Фаеf

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4456954/23 (22) 26.05.88 (46) 23.11.91. Бюл. t4 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) И.А.Макаров и А.П.Обязуев (53) 621,317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 197749,.кл. G 01 R 19/22„1966.

Авторское свидетельство СССР

М 1608588; кл, G 01 R 19/22, 04.01.88. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПОСТОЯННОЕ

ЕТЕНИЯ,"::; (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика переменного напряжения, например в составе автоматического регулятора статического компенсатора реактивной мощности, где требуется оперативная информация.о величине .напряжения сети переменного тока. Цель изобретения— обеспечение работы преобразователя с высокоомным источником переменного напряжения. Для этого реактивные элементы

3, 4 выполнены индуктивными. Преобразователь также содержит резисторы 1, 2 и диод 5. 3 ил.

1693561

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика переменного напряжения, например в составе автоматического регулятора статического компенсатора реактивной мощности, где требуется оперативная информация о величине напряжения сети переменного тока.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности преобразования при работе с высокоомным источником входного сигнала.

На фиг.1 приведена принципиальная схема измерительного преобразователя; на фиг,2 — временные диаграммы его работы (идеальные); на фиг.3 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу реального преобразователя, Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит резисторы 1 и 2, индуктивные элементы

3 и 4, например дроссели и диод 5. Первые выводы резисторов 1 и 2, а также первые выводы индуктивных элементов 3 и 4 объединены, между собой и образуют вход преобразователя, который предназначен для подключения к источнику переменного наи ряжения U x. Вторы е вы воды резисторов 1 и 2 индуктивных элементов 3 и 4 соединены между собой и образуют выход преобразователя, который является источником постоянного напряжения =U <>, величина которого пропорциональна величине 0„. Диод 5 включен последовательно с индуктивным элементом 4.

На временной диаграмме (фиг.2).приве. дены следующие кривые: а — переменное напряжение V>x, б — ток через индуктивный элемент 3 и резистор 1, в —. ток через индуктивный элемент 4, диод 5 и резистор 2, r— напряжение на резисторе 1, д — напряжение на резисторе 2, е — напряжение на выходе . преобразователя 0вых.

На фиг,З приведены кривые токов и напряжений реального преобразователя, Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Vox=Urn sIn мт, 20

11 = — — (- COS CO t, Um

AJС (2) 30

ig — — ™ (1 — COS Cu t}. (3) 40 (4) (5) (6) Индуктивные элементы 3 и 4 выбирают.ся с одинаковыми индуктивными сопротивлениями. Сопротивления резисторов I и 2 могут также быть одинаковыми. Кроме того, необходимо выполнение условия, что сопротивление индуктивных элементов 3 и 4 много больше сопротивления резисторов 1 и 2, в качестве, которых могут быть использованы шунты, При таком условии через индуктивный элемент 3 и резистор 1 протекает практически индуктивный ток, отстающий по фазе на четверть периода от переменноro напряжения, подаваемого на вход преобразователя. В цепи индуктивного элемента

4 и соответственно, резистора 2 протекает пульсирующий ток, переменная составляю5 щая которого равна току резистора 1, а постоянная составляющая равна амплитуде переменной составляющей. Форма данного тока обусловлена наличием диода 5 в цепи индуктивного элемента 4 и источника пере10 менного напряжения UBX.

Входное напряжение определяется выражением

15 где Um — амплитуда напряжения; (о —. круговая частота;

t — время.

Ток через резистор 1 где — индуктивность элемента 4 и диода 5.

25 Выражение (2) получено при условии

eL»R, где R — сопротивление резисторов 1 и 2.

Ток через резистор 2

Кривые напряжений на резисторах 1 и 2 приведены на осях г и д (фиг.2). Они описываются следующими выражениями:

0 =i R = — U — (- coso t;

U =i R =Um ш (1 — COScot}.

На выходе преобразователя присутствует напряжение, равное разности напряжений на резисторе 2 и резисторе 1:

50 Овых = U2 — Ul =Um — - (1 — CoSаt}+

+О cosset=G, -- R

Следовательно, выходное напряжение преобразователя пропорционально входному и не содержит пульсаций, так как не зависит от времени. Таким образом, на вы1693561

Омин = Um (со(+ R

U =U (з1п (вт-ср) +

Бг ЩС !

sin rp e

+ з!и ср е здесь ш( у = atctg

1+е

R з!п (Nt -p).

U1 =Umm

- ENt1

Кривые данных напряжений приведены .

NL на фиг.3, которые построены для - - =20.

Выходное, напряжение преобразователя

COS Nt1 =Е

U »», = О2 О1 =umm — Nt з1п у е

2 U...„-u...

Кп =2 ходе преобразователя присутствует сглаженное напряжение в установившемся режиме при допущении о том, что о> L» R.

Пульсации выходного напряжения реального преобразователя обусловлены активными сопротивлениями схемы.

Напряжение на резисторе 2 с момента включения диода 5, т.е. с момента перехода входного напряжения через нулевое значение, определяется следующим выражением:

Напряжение на резисторе 1

Последнее выражение определяет кривую выходного напряжения на интервале

0

N t1 < Nt < 2 х выходное напряжение описывается следующей формулой

0вых01.

Коэффициент пульсаций выходного напряжения определяется по формуле: где Омакс максимальное значение Овых, Омии — минимальное значение Овых.

Омахе-равно выходному напряжению в

5 момент ш t=0. à Омии в момент см= N t1 (фиг,3), отсюда

R з!и р; (в +R

20 Формула коэффициента пульсаций имеет вид

Бт й)

1 — е

Кп =2

R — в1

Момент времени N t1 получается иэ ус30 ловия U2=0; Для упрощения примем

p = â€, так как практически р - 89, тогда

С учетом последнего соотношения, формула для определения коэффициента пульсации имеет. вид

1 — cosNt1 г Nt1

45 Кп=2 1+ о)1 2 tg 2

Для реальных параметров схемы

Кп=0,042 при N L/R=140;

Kï=0,059 при й) 1 /R=100.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два реактивных элемента, два резистора и диод, отличающийся тем.

1693561 что, с целью обеспечения работы устройства с высокоомным источником переменного напряжения, реактивные элементы выполнены индуктивными, причем их первые выводы и первые выводы резисторов объединены соответственно и являются со ответственно первым и вторым выводом преобразователя, второй вывод первого резистора соединен с вторым выводом первого индуктивного элемента; а второй вывод второго резистора — с катодом диода, анод которого соединен с вторым выводом второ5 го индуктивного элемента, кроме того, вторые выводы первого и второго резисторов являются соответственно третьим и четвертым выводами преобразователя, 1693561

Составитель А. Рафиков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор М.Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4076 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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