Устройство для измерения коэффициента электрической мощности

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<о883763

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{51)M. Клз

G 01 R 21/00 (22) Заявлено 26.0380 (21) 2897999/18-21 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Государственный комнтет

СССР. no дедам изобретений н открытнй

Опубликовано 2 311 81. Бюллетень 119 4 3

Дата опубликования описания 23. 11. 81

{53) УДК б 21. 317. 772 (088. 8) бюро Сибирского отделения ВАСХНИЛ (54) устРОЙстВО для измеРения кОэФФициентА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при измерениях коэффициента электрической мощности в электрических сетях.

Известно устройство для измерения коэффициента электрической мощности, содержащее тиристорный ключ, сигнальный вход которого подключен к выходу стабилизатора синусоидального напря.жения, а управляющий вход — к формирователю импульсов, катод тиристорного ключа подключен к нагрузочному резистору, к которому подключен также амплитудный детектор (1).

Недостатком устройства является ограниченный диапазон измерения коэффициента электрической мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является. 20 устройство для измерения коэффициента электрической мощности, содержащее формирователь импульсов, вход которого подключен к шине контролируемого тока, последовательно подключенные 2э к шине контролируемого напояжения стабилизатор напряжения, симметричный тиристорный ключ и нагрузочный резистор, к которому подключены последовательно соединенные усред- 3Q няющее устройство, нормирующее устройство и сумматор, к лр>гому входу которого через коммутатор полярности опорного напряжения и согласующий усилитель подключен выход усредняющего устройства, причем выход формирователя импульсов подключен к другому входу симметричного тиристорного ключа (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения при фазовых углах близких к 0 или кХ.

Цель изобретения — повышение точности измерения, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения коэффициента электрической мощности, содержащее последовательно соединенные стабилизатор напряжения и симметричный ключ, выход которого соединен с напрузочным резистором и через последовательно соединенные усредняющее и нормирующее устройства с первым входом сумматора, ко второ" му входу которого подключен источник опорного напряжения, формирователь импульсов и коммутатор, введены два усилителя-ограничителя, блок опре-. деления знака фазы, элемент И, элемент ИЛИ, причем первый усили88376 3 тель-ограничитель соединен через формирователь импульсов с другим входом усредняющего устройства, через первый вход блока определения знака фазы с управляющим входом коммутатора, через первый вход элемента И с первым входом коммутатора, через первый вход элемента ИЛИ со

1вторым входом коммутатора, выход которого соединен с другим входом симметричного ключа, при этом вторые входы блока определения знака Фазы элемента И и элемента ИЛИ через второй усилитель-ограничитель соединены со входом стабилизатора напряжения.

На фиг.1 представлена структурная 15 схема устройства для измерения коэффициента электрической мощности;на фиг.2 и 3 — диаграммы, поясняющие работу устройства соответственно для случаев, когда ток опережает напряжение по 2Q фазе и когда отстает от него.

Устройство содержит первый усилитель-ограничитель 1, вход которого соединен с токовой шиной, второй усилитель-ограничитель 2, вход которого соединен с шиной напряжения, блок 3 определения знака Фазы, элемент 4 И, элемент 5 ИЛИ, коммутатор 6, формирователь 7 импульсов, стабилизатор 8 напряжения, симметричный ключ

9, нагрузочный резистор 10, усредняющее устройство 11, нормирующее устройство 12 и сумматор 13.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети подается на усилитель-ограничитель 2 (фиг. 2а и За), а ток — на первый усилитель-ограничитель 1 (Фиг. 2б и Зб), с выходов усилителей ) и 2 прямоугольные импульсы, длительность которых равна 40 полупериоду синусоидального напряжения, а начало и конец которых совпадают с моментами перехода через ноль напряжения и тока соответственНо (фиг ° 2a и и Зв r) поступают Ha 45 входы блока 3 определителя знака фазы, элемента 4 И, элемента 5 ИЛИ, а с выхода усилителя 1 и на вход формирователя 7. Блок 3 в соответствии с очередностью поступления на его входы импульсов, формирует сигнал управления коммутатором 6, который разрешает прохождение импудьсов с элемента 4 И (фиг. 2д и Зд) или с элемента 5 ИЛИ (фиг. 2е и Зе).

В случае, если ток опережает напряжение на угол (, через коммутатор 6 проходят импульсы с элемента

5 (фиг. 2ж) . Передний фронт этих импульсов соответствует моментам перехода через ноль нарастающей Ц) кривой тока, а задний фронт — моментам перехода через ноль спадающей кривой синусоидального напряжения, причем максимальная длительность указанных импульсов может достигать ° 65

2Т, т.е. целого периода синусоидального напряжения.

В случае, если ток отстает от напряжения на угол Ч, через коммутатор 6 проходят импульсы с элемента

4 (фи r, Зж) . Передний фронт э тих импульсов также соответствует моментам перехода через ноль нарастающей кривой тока, а задний фронт — моментам перехода через ноль спадающей кривой синусоидального напряжения, при этом максимальная длительность импульсов может достигать jf, т.е. полупериода синусоидального напряжения.

С выхода коммутатора 6 импульсы, длительность которых может составлять от 0 до 2Л рад, поступают с периодом повторения синусоидальн ого напряжения на управляющий вход симметричного ключа 9, на сигнальный вход которого поступает стабилизированное по амплитуде синусоидальное напряжение с выхода стабилизатора 8 н апряжени я.

Симметричный ключ 9 открывает ся на время действия импульса, поступающего на его управляющий вход, и на нагрузочном резисторе 10(фиг. 2з и

Зз) .выделяется часть периода синусоидального напряжения, ограниченная моментом перехода через ноль нарастающей кривой тока и моментом перехода через ноль спадающей кривой синусоидального напряжения, причем длительность выделенной части периода синусоидального напряжения» в зависи— мости от длительности управляющего импульса, поступающего с выхода коммутатора 6, может достигать целого периода синусоидального напряжения.

Выделенная на нагрузочном резисторе 10 часть периода синусоидального напряжения подается на вход усредняющего устройства. 11, которое может быть выполнено по схеме интегратора с з апоминающей обратной связью. Ключ запоминающей обратной связи 3 амыкает ся периодически на короткие промежутки времени с периодом, равным периоду синусоидального напряжения. Управляется ключ импульсами, формируемыми формирователем 7 импульсов в моменты перехода через ноль нарастающей кривой тока (Фиг. 2и и Зи) .

С выхода усредняющего устройства 11 снимается среднее значение выделенной части периода синусоидального. напряжения, причем если длительность выделенной части периода равна целому периоду, что соответствует случаю, когда ток опережает напряжение на Х, то среднее значение равно нулю, если длительность выделенной части равна полупериоду синусоидального напряжения, что соответствует случаю отсутствия фазового сдвига между током и напряжением, 88376 3 то среднее значение будет равно максимальной положительной величине, з а ви сящей от мак симал ьн о го з н ачени я амплитуды синусоидального напряжения, а если ток отстает от напряжени я н а Р, т о н апряже ни е н а вйходе усредняющего устройства равно нулю и соответственно выходное напряжение усредняющего устройства также равно нулю.

Таким образом, при фазовом сдвиге между током и напряжением, изменяющимся в диапазоне от +Х до — Т, длительность выделенной на нагрузочном резисторе 10 части периода сину сои дал ь но го н апр яж ен и я при ни мает значение от 0 до 2У, а выходное напряжение усредняющего устройства соответственно при этом возрастает от 0 до максимально возможного положительного значения, затем опять снижается до О. 20

С выхода у среди яющего устройства

11 среднее значение выделенной на нагрузочном резисторе 10 части периода синусоидального напряжения поступает на нормирующее устройство 12, д которое представляет собой нормирующий делитель напряжения с коэффициентом передачи, равным -1, где К =,, Р

U щ — значение амплитуды синусоидального напряжения.

С выхода нормирующего устройства напряжение, максимальное значение которого равно +2В, а минимальное равно OB (фиг. 2к и Зк), поступает на первый вход сумматора 13, на второй вход которого подается отрицательное опорное напряжение, равное одному вольту (фиг. 2л и Зл) .

Сумматор 13 реализует выражение

Осе — 1 = cos Ч, где U p — среднее зйачение выделенной части периода 40 напряжения. С выхода сумматора 13 снимается величина cos Ч, пронормированная в единицах напряжения (фиг. 2м и Зм) .

ФормУла изобретения устрой ство для измерени я коэ ффициента электрической мощности, содержащее последовательно соединенныв стабилизатор напряжения и симметричный ключ, выход которого соединен с нагруэочным резистором и через последовательно соединенные усредняющее и нормирующее устройства с первым входом сумматора, ко второму входу которого подключен источник опорного напряжения, формирователь импульсов и коммутатор, о т л и чающе е с я тем, что,i сцелью повышения точности измерения, в. него введены два усилителя-ограничителя, блок определения знака фазы, элемент И, элемент ИЛИ, причем первый усилитель-ограничитель соединен через формирователь импульсов с другим входом усредняющего устройства, через первый вход блока определения знака фазы с управляющим входом коммутатора, через первый вход элемента И с первым входом коммутатора, через первый вход элемента ИЛИ со вторым входом коммутатора, выход которого соединен с другим входом симметричного ключа, при этом вторые входы блока определения знака фазы элемента И и элемента ИЛИ через второй усилитель-ограничитель соединены со входом стабилизатора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 646265, кл. G 01 Я 21/00, 25/00, 09.11.77.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2867833/21, кл. С 01 R 21/00, 10.01.80 (прототип) .

883763

Жв, 0

Л -/

ВНИИПИ Заказ 10217/67 Тира)к 735 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4