Способ измерения коэффициента мощности и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента мощности в широком диапазоне частот.

Известен способ определениякоэффициента мощности по отношению активной мощности к полной мощности электрической цепи Cll«

Недостаток способа - низкая точность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения коэффициента мощности, основанный на преобразовании входных сигналов тока и напряжения в сигнал, пропорциональный мгновенной мощности, выделении постоянной и переменной составляющих мгновенного значения и коэффициента мощности по отношению постоянной составляющей к переменной.

Устройство, реализующее данный способ, содержит блок умножения, к выходу которого подключены фильтры постоянной и переменной составляющих, выходы которых подключены к блоку деления 2 ).

Указанные способ и устройство характеризуются достаточной точностью, обусловленной колебаниями тока и напряжения контролируемой сети.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения коэффициент-т мощности, основанному на преобразовании входных сигналов тока и напряжения в сигнал, пропорциональный мгновенной мощности, и измерении постоянной составляющей этого сигнала, по которой судят о величине коэффициента мощности, выделяют амплитудное значение переменной составляющей сигнала, пропорционального мгновенной мощности, сравнивают его с опорным напряжением и регулируют с помощью этой разницы амплитуды сигнала, пропорционального мгновенной мощности.

Поставленнаг цель достигается также и тем/ что в устройство для осуществления способа измерения коэффициента мощности, содержащее блок умножения, блок разделения постоянной и переменной составляющих, к выходу которого подключен индикатор, источник опорного напряжения, введены регулятор уровня сигнала, пиковый детектор, блок сравнения, блок упрайления регулятором уровня сигнала, причем выход блока уровня через последовательно соединение регулятор уровня сигнала, блок разделения постоянной и переменной составляющих, пиковый детектор, блок сравнения, к другому входу которого подключен

источник опорного напряжения, подключен к блоку управления регулято- ром уровня сигнала, выход которого подключен к другому входу регулятора уровня сигнала.

Сущность способа заключается в следующем.

Мгновенная мощность цепи переменного тока определяется выражением

Р ,,

-j

где и созЧ - постоянная составляющая мгновенной мощности;

2-Jj 3 cos(2iAji;-4j - переменная составляющая мгновенной мощности;

произведение амплитудных значений напряжения и тока соответственно ;

созЧ коэффициент мощности.

Постоянная составляющая сигнала, пропорционального мгновенной мощности, зависит от колебаний амплитудных значений напряжения (U,) и тока (1f) и от изменений коэффициента мощ1НОСТИ (cos If). В то же время амплитудные, значения переменной составля

ющей (г ,) зависят только от колебаний напряжения и тока контролируемой цепи, но не зависят от изменений cos Ч.

: Если поддерживать произведение постоянным, то постоянная составляющая будет изменяться прямо пропорционально изменениям коэффициента мощности. Амплитудное значени переменной составляющей используется как рабочий сигнал в системе стабилизации этого произведения.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ измерения коэффициента мощности.

Устройство содержит блок 1 умножения, регулятор 2 уровня сигнала блок 3 разделения постоянной и переменной составляющих, к выходу которого подключен измерительный индикатор 4, пиковый детектор 5, блок б сравнения, источник 7 опорного напряжения, блок 8 управления регулятором уровня сигнала, причем выход блока 1 умножения через последователно соединенные регулятор 2 уровня сигнала, блок 3 разделения постоянной и переменной составляквдих, пиковый детектор 5, блок 6 сравнения, к другому входу которого подключен источник 7 опорного напряжения, подключен к блоку 8 управления регуля.трром уровня сигнала, выход которого подключен к другому входу регулятора 2 уровня сигнала.

Устройство работает следукидим образом,Сигналы, пропорциональные.напряжению и току электрической цепи, подаются на блок 1 умножения, напряжение на выходе которого пропорционально мгновенной мощности. Это напряжение поступает в регулятор 2, где осуществляется регулирование его уровня, с целью поддержания его постоянным при колебаниях напряжения или тока в контролируемой цепи.

В блоке 3 происходит разделение сигнала на постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая представляет собой аналоговое напряжение, пропорциональное cosf t и подается на изйерительный индикатор 4, регистрирующий значения коэффициента мощности. Переменная составляющая с выхода блока 3 подается на пиковый детектор 5, с выхода которого сигнал, пропорциональный амплитудным значениям переменной составляющей, поступает на блок б сравнения, В тот же блок вводится опорное напряжение (Ut)n) с выхода источника 7 5 опорного напряжения. При отсутствии колебаний напр51жения тока в контролируемой сети относительно их номинального значения напряжение на выходе блока 6 отсутствует. При

0 баниях напряжения и тока на выходе блока б появляется сигнал рассогласования соответствующего знака (taU), поступающий на блок 8 управления регулятором. Блок 8 управления, воздействуяна регулятор 2, иэН (пеняет вводимое в измерительную cxei напряжение таким образом что под- ; держивается постоянство произведения , а следовательно, напряжение,

0 пропорциональное постоянной составляющей, будет изменяться только при изменениях коэффициента мощности. .

1. Способ измерения коэффициента мощности, основанный на преобразовании входных сигналов тока и напряжения в сигнал, пропорциональный мгновенной мощности, и измерении постоянной составлякицей этого сигнала, по которой судят о величине коэффициента мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выделяют амплитудное значение переменной составляющей сигнала, пропорционального мгновенной мощности, сравнивают его с опорным напряжением и регулируют с помощью этой разницы амплитуды сигнала, пропорционального мгновенной мощности. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок умножения, блок разделения постоянной и яеременной составляющих, к выходу которого подключен индикатор, источник опорного напряжения, отличающееся тем, что в него введены регулятор уровня сигнала, пиковый детектор, блок сравнения, блок управления регулятором уровня сигнала, причем выход блока умножения через последовательно соединенные регулятор уровня сигнала, блок разделения пос- тоянной и переменной составляющих, f/j пиковый детектор, блок сравнения, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, подключен к блоку управления регулятором уровня сигнала, выход которого подключен к другому входу регулятора уровня сигнала. н