Способ измерения эквивалентного сдвига фаз в цепях с несинусоидальным током и напряжением
вваьо
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сома Соеетскиа
Социалистнческиа республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 20.Ч.1966 (№ 1078629/26-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 28.Ч1.1967. Бюллетень № 14
Дата опубликования описания 7 Ч111,1967
Кл, 21е, 36/03
МГ1К С Olr ДК 621.317.373(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
1О. А. Скрипник и В. А. Хомяк 1,".
Институт электродинамики Академии наук Украинской С Р
Заявитель
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКВИВАЛЕН 1 НОГО СДВИГА ФАЗ
В ЦЕПЯХ С НЕСИНУСОИДАЛЬНЬ1М ТОКОМ И НАПРЯЖЕНИЕМ
Известные способы измерения эквивалентного сдвига фаз в цепях с несинусоидальным током и напряжением не обеспечивают получения непосредственного отсчета фазового угла, эквивалентного коэффициенту мощности, потребляемой нагрузкой. Кроме того, упомянутые способы являются косвенными и требуют предварительного отсчета по трем приборам (амперметру, вольтметру и ваттметру) с последующей обработкой полученных данных.
Описываемый способ отличается тем, что, с целью непосредственного отсчета фазового угла, эквивалентного коэффициенту мощности, потребляемой нагрузкой, напряжения, пропорциональные току и напряжению исследуемой нагрузки, стабилизируют по действующему значению на заданном уровне и измеряют действующее значение разности этих напряжений, Эта разность является мерой эквивалентного сдвига фаз. 20
Способ заключается в следующем.
Ugly C0s, + У,1, COs
cos,—
1 1+ 2+ + и
Напряжения U, и U, пропорциональные соответственно току и напряжению исследуемой нагрузки, стабилизируют по действующему значению на некотором заданном уровне
Утт=У2, =const. Затем измеряют действующее значение разности стабилизированных напряжений, т. е, Ui, — U2д . Результат измерения однозначно определяет значение угла сдвига фаз, эквивалентного коэффициенту мощности нагрузки, независимо от степени искажения формы кривой тока и напряжения (прибор, измеряющий эту разность, может быть отградуирован непосредственно в значениях cp,). Действигельно, в соответствии с формулой
Ра а,, = are cos
S где Р, и S — соответственно активная и полная мощность, са +, Уды СОЯ д
t (2) где U, 1„— гармонические составляющие напряжения и тока.
Предположим, что напряжение с безреактивного шунта R, включенного последова- 2Ь тельно с нагрузкой, а также номинальное напряжение нагрузки поданы на усилители с регулируемыми коэффициентами усиления К, и
Ке. Разность выходных напряжений усилителей измеряется вольтметром действующих значений. Если выбрать безреактивный шунт
198450
Д ° е
U U cos yn
cosy,— (5) КЯ 1/ 11+h+. ° ° +1п ——
1/ (У1) +((з) +... +(Un) и= n= и= ьи,= (и. ) + (и„ ) — 2QU и. cosa.
n I и 1 »=1 (8) Поскольку п î и
r(U. )2= Х (U)ß=Uo. То
25 (9) " п=1
»=1 » /и сов г и
n=l
ЬУ = 1/ 2 Uo
2 откуда (l U
q, = 2arc sin
2U0 (12) Составитель Г, Кучеренко
Техред Т. П. Курилко Корректоры: Е, Ф. Полионова и Е. Н. Гудзова
Редактор Н. О. Громов
Заказ 2382(17 Тираж 535 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2 в токовой цепи и коэффициенты усиления К1 и К2 таким образом, что
= Кв V Ul + U2 + ... + U»: У„(3) то выражение (3) можно записать в виде
= V(Ui) +(и. ) -)-... +(U) =и„(4) где U» = КЯщ „, Un — — K2Uni
Uo — принятый уровень стабилизации сигналов по действующему значению.
Если умножить числитель и знаменатель выражения (2) на произведение К, К2 Я„,, то это выражение примет вид
Или, учитывая зависимость (5), Ь Уд — — j/ 2 Uo / 1 — соз i) а (10) Выражение (! О) можно упростить, после чего оно примет вид
Ь Uä — 2UÎ sln—
Следовательно, если разностное напряжение AU измерять прибором действующих значений, то шкала этого прибора может быть отградуирована непосредственно в единицах эквивалентного сдвига фаз. Из формулы (11) ясно, что, если диапазон измерения углов сдвига разбит на четыре поддиапазона по 90, 10
Uo
Выходное напряжение усилителей содержит все гармоники, которые имелись у входных напряжений. Поэтому действующее значение разности выходных напряжений может быть представлено в общем виде выражением и =оэ ь и, =, и!.. (6)
n=l
Напряжение U „ÿâëÿåòñÿ действующим значением напряжения и-ой гармоники, величина которого определяется разностью векторов суI ществующих напряжений Ь „и U„". ггд МЯ») + (Un) — 2U cos о . (7)
Подставляя значение U â выражение (6) получим то шкала прибора может быть практически равномерной, поскольку участок синусоиды
0,45 мало отличается от прямолинейного.
Таким образом, предложенным способом можно измерять сдвиг фаз, эквивалентный коэффициенту мощности нагрузки, при любой степени несинусоидалвности тока и напряжения. Достоинством способа является возможность получения результата без непосредственного измерения активной и полной мощности, Предмет изобретения
Способ измерения эквивалентного сдвига фаз в цепях с несинусоидальным током и напряжением, основанный на измерении значения разности двух переменных напряжений, пропорциональных соответственно току и напряжению нагрузки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непосредственного отсчета фазового угла, эквивалентного коэффициенту мощности, потребляемой нагрузкой, напряжения, пропорциональные току и напряжению исследуемой нагрузки, стабилизируют по действующему значению на заданном уровне и измеряют действующее значение разности этих напряжений, при этом указанная разность напряжений является мерой эквивалентного сдвига фаз.
