Устройство для измерения основной частоты в цепях переменного тока

 

11 11682839

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 566194 (22) Заявлено 03.05.76 (21) 2355016/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (51) М. К .

G 01R 23/00

Государственный комитет (53) УДК 621.317.3 (088.8) Ilo делам изобретений

И OEKPblTHH (72) Авторы изобретения

Л. Б. Масандилов и Ю. В. Рожанковский

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНОЙ

ЧАСТОТЫ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение касает я электротехнических измерений.

По основному авт. св. № 566194 известно устройство для измерения основной частоты в цепях переменного тока, содержащее датчик фазных токов, двухканальный усилитель-преобразователь, два фильтра нижних частот, блок деления и блок извлечения квадратного корня с выходом, являющимся выходом всего устройства, причем первый канал усилителя-преобразователя содержит квадратор, а второй канал — последовательно соединенные интегратор и квадратор.

Однако для этого устройства характерно недостаточное быстродействие при измерении в многофазных цепях.

Для повышения быстродействия при измерении в многофазных цепях переменного тока в предложенное устройство, содержащее датчик фазных токов, двухканальный усилитель-преобразователь, два фильтра нижних частот, блок деления и блок извлечения квадратного корня с выходом, являющимся выходом всего устройства, причем первый канал усилителя-преобразователя содержит квадратор, а второй канал— последовательно соединенные интегратор и квадратор, введены Л дополнительных двухканальных усилителей-преобразователей и два сумматора. Причем входы дополнительных двухкана.,нных усилителей-преобразователей соединены с датчиком токов, выходы всех двухканальных усилителейпреобразователей подключены ко входам

5 упомянутых сумматоров, выходы которых соединены со входами фильтров нижних частот.

Структурная электрическая схема пред10 ложенного устройства показана на чертеже.

Устройство содержит датчик токов 1, двухканальные усилители-преобразователи

2 — 4, содержащие квадраторы 5 — 10 и интеграторы 11 — 13. Выходы квадраторов

15 подключены ко входам сумматоров 14, 15, выходы которых через фильтры нижних частот 16, 17 соединены со входом блока деления 18. К выходу последнего подключен блок 19 извлечения квадратного корня. На входы 20 — 22 датчика токов подаются измеряемые сигналы многофазной цепи переменного тока, Выходной сигнал снимается с выхода 23.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Если исследуемая трехфазная цепь соединена в звезду с изолированной нулевой точкой, отсутствуют гармоники тока с номерами кратными трем, а также все четные

30 гармоники. Например токи фаз а, b и с следующие:

= l, sin (t + р,) + у, sin X

X(5(t+,)+lm, (7о/+ р,)+.

i, = l, sin (cht+ y, — 120 )+lm,—

— sin (5(в/+ р,+120 )+I,, sin ><

y(7u)t+ a>, — 120 )+..., i, = l, sin((h)t+ р, + 120 )+

+ l, sin(5(в/+ y, — 120 ) +

+ у,„, sin (7(ot + р, + 120 ) +..., 682839 где КΠ— постоянный коэффициент.

В этом случае напряжения на выходе квадраторов 6, 8 и 10 пропорциональны квадратам напряжений U(2, Uhs и U(8 соответственно, а выходное напряжение сумматора

15 следующее:

U, = Кв ((1,(й) + (4(й) + Ц4Щ =

12 12

К I + + — +... +0,,(5) г

iувых — +

12 12

12 ms mт

5 7в (4) 55 где I — действующее значение; ж — круговая частота;

cp — сдвиг фаз.

Причем эти токи связаны известными соотношениями (где t — время).

ihьs: iа t H (å,: iа t+

Напряжения на выходе квадраторов 5, 7 и 9 пропорциональны квадратам соответствующих фазных токов, а напряжение на выходе сумматора 14 имеет следующий вид:

U =K (2+i2+ i2) — К Х

Х 1(У2 + У2 + У2 +...) + 0,1, (2) где К5 — постоянный коэффициент;

G(— сумма гармонических составляющих, амплитуды каждой из которых определяются произведениями амплитуд двух разных гармоник, а частоты — суммой или разностью частот этих гармоник.

Напряжение на выходе фильтра нижниv частот 16 таково:

U = К (У2 + I + У + ...) (3) где К7 — постоянный коэффициент.

Выходные напряжения интеграторов 11, 12 и 13, на вход которых поступают сигналы соответствующих фазных токов (1), равны:

U» К, jilt = — Im,ñîs((s>t+ð,)+

Im

+ cos(5 t+ р,)+

1и

+ С0$ (7(вl + f h) +.

U„= К,((,dh =- — — (1„, cos(uih+y,—

1,„ — 120 ) + — соз (5»t +

+ 7 соз(7в t+ (в, — 120 )... +

U„= К,(Ch = — (/,„, cos (ш1+ у, + !

Пь

+ 120 ) + " COS(5ch>t+ р, — 120 )+ " соз (7в>t + р, + 120 ) +... где К6 и Кь — постоянные коэффициенты;

G2 — сумма гармонических составляющих, аналогичная бь

Выходное напряжение фильтра 17 нижних частот таково:

12 12 у в у2 1ь 1 в1 (6)

20 где К8 — постоянный коэффициент.

В блоке деления 18 осуществляется деление напряжений U7 на Uq. Поэтому напряжение на выходе блока деления 18 имеет следующий вид: у К m+ m + m+

I2 I I2

2 2 (7)

1 I

5 7в

З0 где К9 — постоянный коэффициент.

Выходное напряжение блока 19 извлечения квадратного корня, которое является выходным напряжением всего устройства, равно;

1 +I +1 +...

2 2 2

8) 40 где К вЂ” постоянный коэффициент.

Как видно из выражения 8, выходное напряжение пропорционально измеряемой основной частоте а.

Выходной сигнал не зависит от абсолют45 ных значений амплитуд гармонических составляющих сигналов. Это является важным положительным качеством предложенного устройства в тех случаях, когда амплитуды токов при изменении частот также

50 могут изменяться.

Погрешность измерения определяется отношениями амплитуд высших гармоник к первой.

Формула изобретения

Устройство для измерения основной частоты в цепях переменного тока по авт. св.

М2 566194, отличающееся тем, что, с в0 целью повышения быстродействия при измерении в много(разных цепях переменного тока в него введены N дополнительных двухканальных усилителей-преобразователей и два сумматора, причем входы дополнительных двухканальных усилителей-пре682839 образователей соединены с датчиком токов, выходы всех двухканальных усилителейпреобразователей подключены ко входам

Составитель В. Егорова Корректор Л. Орлова

Редактор Е. Кравцова

Заказ 2003 0 Изд. № 505 Тираж 1090 Подписное

11ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 г1 гг упомянутых сумматоров, выходы которых соединены со входами фильтров нижних частот.