Преобразователь угла сдвига фаз между напряжением и током в напряжение постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении угли сдвига фаз между напряжением и током в электрических сетях с изменением амплитудных значений напряженин и тока в широких пределах.

Известно устройство, преобразующее угол сдвига фаз между напряжением и током в пропорциональную величину постоянного тока, включающее в себя транзисторный, симметричный триггер, напряжение и ток или два напряжения V| и V в нем подаются -на-входы триггера, на выходе которого формируется последовательность прямоугольных импульсов постоянного тока. Если при прохождении через нулевое значение в положительном нахфавлёнии напряжение ц вызывает включающий импульс триггера, а сдвинутое относительно него по фазе напряжение V.JI при прохождении в отрицательном направлении вызывает выключающий импульс, то среднеарифметическое значение тока на выходе триггера будет пропорционально фазовому ;сдвигу между - напряжением V иV7Щ

Недостатком такого устройства является нарушение пропорциональности выходного тока триггера фазовому сдвигу между напряжениями V и V|2 при изменении уровней этих напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство, которое состоит из симметричного тиристорного триггера с раздельным запус ком через пик-трансформаторы,, вырабатывающие включающие и выключающие импульсы в моменты прохождени кривых двух напряжений через нулевые значения 2 ,

Недостаток этого устройства состоит в том, что изменение по амплитуде напряжений, между которыми измеряется угол сдвига фаз, приводит к изменению ширины в ключ авзщих и выключающих импульсов, что обусл вливает появление методических по.грешностей в измерений угла сдвига |фаз.

I Цель изобретения - повышение iточности измерения угла сдвига фаз между напряжением и током за счет уменьшения погрешности преобразования при изменении амплитудных значений напряжения и тока в сети переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий симметричный тиристорный триггер с раздельным запуском через пик-трансформаторы, введены два мостовых выпрямителя, вход

первого из которых соединен с источником напряжения сети, а выход через регулировочный резистор соединен параллельно с выходом преобразователя, вход второго вы прямителя подсоединен к источнику сигнала, пропорционального току, а выход второго выпрямителя параллельно подключен к стабилитрону и через регулировочный резистор 0 к выходу преобразователя.

Такой преобразователь позволяет увеличить точность преобразования угла сдвига фгз между напряжением и током при больших колебаниях

5 амплитудных значений напряжения и тока.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема преобразоватбшя; на фиг. 2 - диаграм0 мы формирования поправочного тока (1) , зависящего от величины напряжения в сети измерения, и поправочного тока (2), зависящего от величины тока s сети измерения.

5 Преобразователь (фиг. 1) включает в себя симметричный триггер,

состоящий из тиристоров V;| и V ,

коммутируиэщего конденсатора С1 и нагрузочных резисторов R1 и R2, управQ ляющие пик-трансформаторы Т1 и Т2, нагруженные через выпрямительные диоды V3 и V5 на резисторы R4 и Кб соответственно, дифференцирующие цепочки С/, R 5 и СЗ, R 7, Г-образный фильтр R8, С4, подключенный через регулировочный резистор R9 к выходу преобразователя, мостовой выпрямитель V7-Y10, вход которого подключен к источнику напряжения сети, а выход к сглаживающему конден0 сатору С5 и через регулировочный резистор RIO параллельно к выходу преобразователя, мостовой выпрямитель V11-V14, вход которого подключен к трансформатору тока ТЗ, а выход 5 к сглаживающему конденсатору С6,

параметрическому стабилизатору ft 13, Vl5 и через регулировочный резие-тор Я12 к выходу преобразователя, причем положительный выход выпрями0 теля V11-V14 соединен с отрицательным выходом преобразователя. РезйсторыД 3 и RH обеспечивают режимы работы трансформаторов Т и ТЗ соответственно.

5 Устройство работает следующим образом.

При прохождении кривой тока через нулевые значения в положительном направлении цепь управления:

0 Т2, V5, Кб, G3, R7, V6 тиристором V2 формирует включающие импульсы триггера, а при прохождении кривой напряжения через нулевые значения вотрицательном направлении цепь

5 управления: T1,V3,R4, C2,R5,Y4

тиристором f1 формирует выключающие импульсы, поэтому на выходе триггера (резистор R2) образуется последовательность прямоугольных импульсов с длительностью, пропорциональной фазовому сдвигу. Затем эти импульсы интегрируются фильтром R8,-C4 и в виде среднего значения напряжения подаются на выход преобразователя. Выход ной ток преобразователя представляет соболи алгебраическую сумму трех токов

Звых

где 3(0 - выходной ток триггера, пропорцнональный фазовому сдвигу;

ЗУ - поправочный ток (линия 1, фиг. 2), пропорциональный амплитудному значению напряжения и формируемый элементами V7-V10, С5, RlO

3поправочный ток (линия 2, фи г.2), пропорциональ ный амплитудному значению тока и формируемый элементами ТЗ, V11-V14, С6, R13, V15, R12.

Компенсация погрешностей, возниксшвдих при изменении амплитудных значений напряжения и тока и неизменном фазовом сдвиге происходит следующим образом.

При изменении напряжения, на примвр при уменьшении, включакжцие

импульсы триггера запаздывают, что ведет к расширению выходных импульсов триггера и, следовательно, к увеличению тока Ji, но в тоже время токЗ уменьшается и в результате суммарный остается постоянным. При изменении тока, например при увеличении, включающие импульсы опережают, что также ведет к расширению выходных импульсов триггера и к увеличению тока 3if , но в то же время TOKJi увеличивается и, так как он направлен встречно току 3tj , то суммарный , остается постоянным.

При токе, большемнекоторого значения 3« (фиг. 2), происходит глубокое насьвдение сердечника трансформатора Т2 и моменты включения триггера практически стабильны во

времени,, поэтому при токеЗ) (фиг.2) происходит пробой стабилитрона VI5 и ток 3j ограничивается. Величины поправочных токов 3 у i 1 регулируются резисторами R10 и R12 соответственно.

Испытания предлагаемого преобразователя показывают, что при изменении амплитудных значений напряжения в диапазоне 3:1 и тока в .диапазоне 20:1 относительная погрешность в измерении угла сдвига фаз не превышает 5 %.

ПРЕОБРАЗОВаТЕЛЬ УГЛА СДВИГА «A3 МЕЖДУ НАПРЯЖЕНИВ И ТОКСМ JB НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий симметричный тиристодный V3 сг w -Ц Г-«-гННН Ь-1 gdjFF) триггер с раздельным запуском через пик-трансформаторы, от л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения погрешности преобразования при изменении амплитудных значений на;пряжения и тока, в него введены два Оиостовых выпрямителя, вход первого из которых соединен с источнике напряжения сети, а выход через регулировочный резистор соединен параллельно с выходом преобразователя, вход второго выпрямителя подсоединен к источнику сигнала, пропорционально току, при этом выход второго выпрями1еля параллельно подключен к стабилитрону и через регулировочный ре&истор - к выходу преобразователя. fffan № СЗ У Jfr сл 00 | 4: /