Счетчик активной электроэнергии Советский патент 1983 года по МПК G01R11/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активной энер гии в электрических цепях и может быть применено для определения активной электроэнергии основной и вые ших гармоник тока. Известен электронный счетчик элек трической энергии, содержащий преобразователь тока, последовательно соединенные множительный блок преобразователь напряжения в частоту иммульсов коммутатор, счетчик импульсов, а Также блок определения энака и второй счетчик импульсов l . Однако указанный счетчик не позволяет измерять активную энергию выс ших гаомоник тока частоты, отличной от частоты напряжения. Известен счетчик электроэнергии представляющий собой последовательно соединенные входную клемму, преоб разователь тока, множительный блок, преобразователь частоты, вычислительный блок и счетчик импульсов 2 Недостатком счетчика активной электроэнергии является ограниченность функциональных возможностей, так как он не обеспечивает измерение активной электроэнергии основной и высших гармоник тока в электрических цепях с изменяющимся сопротивлением нагрузки. Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей путем измере ния полной активной электроэнергии основной и высших гармоник тока в электрических цепях с изменяющейся нагрузкой. Поставленная цель достигается тем что в счетчик активной электроэнерги содержащий преобразователь тока. соединенный с входной токовой и последовательно соединенные множительный блок, преобразователь частоты, вычислительный блок и счетчик импульсов, введены формирователь час тотной характеристики и блок определения активного сопротивления основной гармоники тока при этсм формирователь частотной характеристики включен между выходом преобразователя тока и обоими входами множительного блока один из входов блока определения активного сопротивления ос новной гармоники тока соединен с выходом преобразователя тока, другой вход соединен с входной клеммой наряжения а выход соединен с вторым входом вычислительного блока. Блок определения активного сопротивления основной гармоники тока содержит фильтр основной гармоники тока, который соединен с обоими входами первого перемножителя и одним из входов второго перемножителя, другой вход которого соединен с вход ной клеммой блока, выходы обоих перемножителей соединены с входами аналогового делителя, выход которого преобразователь напряжения в интервал времени соединен с выходной клеммой блока. На чертеже представлена структурная электрическая схема счетчика. Устройство содержит последовательно соединенные входную токовую клемму 1, преобразователь 2тока, формирователь 3 частотной характеристики, множительный блок 4, преобразователь 5 частоты, вычислительный блок 6, счетчик 7 импульсов и блок 8 определения активного сопротивления основной гармоники тока, состоящий из последовательно соединенных фильтра 9 основной гармоники тока, первого перемножителя 10 оба входа которого объединены аналогового делителя 11. представляющего собой операционный усилитель в цепи обратной связи которого включен высокоточный умножитель с широтно-импульсной модуляцией по одному входу и амплитудно-импульсной модуляцией по второму входу, преобразователя 12 напряжения в интервал времени соединенного с вторым входом вычислительного блока 6, и второго перемножителя 13, один вход которого соединен с входной клеммой 14 напряжения, другой вход - с выходом фильтра 9 основной гармоники тока, а выход - с другим входом аналогового делителя 11. Счетчик активной электроэнергии работает следующим образом. При синусоидальном токе в измеряемой цепи поступгиощий на клемму 1 сигнал тока преобразуется преобразователем 2 тока в напряжение. Это напряжение поступает на формирователь 3 частотной характеристики/ который представляет собой гилплитудный корректор . имеющий убывающую аютлитудно-частотную характеристику в диапазоне измеряемого тока вида -YT . где - номер гармоники тока, причем затухание, вносимое формирователем 3. максимально на частоте основной гармоники и уменьшается с увеличением номера гармоники. С выхода формирователя 3 напряжение поступает на оба входа множительного блока 4, среднее значение напряжения на выходе которого пропорционально квадрату действующего значения тока цепи. В преобразователе 5 сигнал преоб разуется в частоту электрических импульсов, которые поступают на один из входов блока б. Одновременно сигнал с выхода преобразователя 2 тока поступает на вход блока 8 определения активного сопротивления основной гармоники тока и через фильтр 9 основной гармоники тока подается на , оба входа перемножителя 10, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный квадрату действующего значения тока основной гармоники. Эт напряжение поступает на вход аналогового делителя 11, а сигнал с выхода фильтра 9 основной гармоники тона - на вход перемножителя 13, на другой вход которого подается напря женив с клеммы 14. На,выходе перемножителя 13 получают сигнал, пропорционсшьный активной мощности основной га| 1оники тока, который поступает на второй вход аналогового делителя 11. Аналоговый делитель 11 осуществляет деление сигнала напряжения, пропорционального активной мощности основной гармоники тока, на сигнал напряжения, пропорциональный квгшрату тока основной гармоники. Среднее значение сигнала на выходе аналогово го делителя 11 пропорционально акТИВНСФ1У сопротивлению цепи основной гармоники тока. Этот сигнал п зеобразователем 12 напряжения в интервал времени преобразуется в импульсный сигнал длительность которого пропор циональна активному сопротивлению основной гармоники тока, и поступает на другой вход блока 6. На выходе блока 6 получеиот сигнал, частота которого пропорциональна активной мощности основной гармоники тока измеряемой цепи. Счетчик 7 подсчитывает число импульсов и преобразует мощность в энергию. При несинусоидальном токе в измеряемой цепи поступающие на вход формирователя 3 частотной характеристики напряжение с выхода пре образовател 1 2 Toka, содержащее как основную гармонику,, так и высшие гармоники, преобразуется в соответствии с его амплитудно-частотной характеристикой . На выходе формирователя 3 частотной характеристики получают сигнал, пропорционгшьный V . Этот сигнал поступает на вход множительного блока 4, сигнал на выходе которого пропорционален квадратудействующего значения полного тока измеряемой электрической цепи и , . Преобразователем 5 этот сигнал преобразуется в частоту электрических ИМПУЛЬСОВ и подается на один из входов блока 6, на другой вход которого поступает напряжение, пропорциональное активному сопротивлению нагрузки основной гармоники тока. При этом на выходе блока 6 частота электрических импульсов пропорциональна квадрату действующего значения полного тока цепи.л/ и сопротивлению нагрузки основной гармоники тока, т.е. активной мощности основной и высших гармоник тока (сопротивление нагрузки высшим гармоникам тока с большой степенью точности пропорционально сопротивлению основной гармоники тОка, увеличенному в -ifsf. раз) . Счетчик 7 аналогичным образом преобразует полную активную мощность в электрическую энергию. Изобретение позволяет учитывать полную активную электрическую энергию измеряемой цепи, в том числе и электроэнергию йысших гармоник тока частот. otличныx от частот напряжения .

1. СЧЕТЧИК АКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ содержащий преобразователь тока, соединенный с входной токовой клеммой, и последовательно соединенные множительный блок , поеобразователь частоты, вычислительный блок и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения полной активной электроэнергии основной и высших гармоник тока в электрических цепях с изменяющейся нагрузкой, введены формирователь частотной характеристики и блок определения активного сопротивления основной гармоники тока, при этом формирователь частотной характеристики включен между выходом преобразователя тока и обоими входами множительного блока, один из входов блока определения активного сопротивления основной гармоники тока соединен с выходом преобразователя тока, другой вход соединен с входной клеммой напряжения, а выход соединен с вторым входом вычислительного блок а. 2. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что блок определения .активного сопротивления основной гармоники тока содержит фильтр OCHOB-J ной гармоники тока, который соеди(Л нен с обоими входами первого перемножителя и одним из входов второго перемножителя , другой вход которого соединен с входной клеммой блока выходы обоих перемножителей соединены с входами аналогового делителя, выход которого через преобразователь йапряжения в интервал времени соедио нен с выходной клеммой блока. з: 4:; ND О