Устройство для измерения мощности однофазного переменного тока Советский патент 1984 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано при разработке измерителей мощности в однофазных цепях. Известно устройство, содержащее трансформаторы тока и напряжения, блок перемножения, выпрямители и фильтры 1 . Недостатком этого устройства являются его узкие функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения мощности однофазного переменного тока, содерущее трансформаторы тока и напряжения, первичные обмотки которых подключены к исследуемой цепи, блок умножения, первый вход которого через выпрямитель соединен с пер вым выходом трансформатора тока, вт рой вход соединен через последовательно соединенные фильтр и выпрямитель с первым выходом трансформатора напряжения, а выход соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого через формирователь импульсов соединен с вторым вы ходом трансформатора напряжения, а выход соединен с входом первого эле мента памяти 2 . Однако известное устройство отли чается недостаточными функциональными возможностями. Цель изобретения - расшинение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее трансформаторы тока и напряжения, первичные обмотки которых подключены к исследуемой цепи, блок умножения, первый вход которого через выпрямитель соединен с первьом выходом трансформатора тока, второй вхо соединен через последовательно соединенные фильтр и выпрямитель с первым выходом трансформатора напря жения, а выход соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход с входом первого элемента памяти, введены два дифференциатора, второй и третий ключи, второй и третий эле менты памяти, второй и третий форми рователи импульсов, причем вход пер вого дифференциатора соединен с вторым выходом трансформатора напря жения, а выход соединен с входом первого формирователя импульсов, третий выход трансформатора напряжения соединен через второй формиро ватель импульсов с первым входом вт рого ключа, второй вход которого со цкпеи с выходом блока умножения, а выход - с входом второго элемента памяти, второй выход трансформатора тока соединен через последовательно соединенные дифференциатор и формирователь импульсов с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом блока умножения, а выход - с входом третьего элемента памяти. На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения мощности однофазного переменного тока. Устройство содержит трансформатор 1 напряжения и трансформатор 2 тока, первичные обмотки которых присоединены к исследуемой цепи, блок 3 умножения, первый вход которого через выпрямитель 4 соединен с первым выходом трансформатора 2, второй вход соединен через последовательно соединенные фильтр 5 и выпрямитель б с первым выходом трансформатора 1, а выход соединен с первым входом ключа 7, второй вход которого через последовательно соединенные формирователь 8 импульсов и дифференциатор 9 соединен с вторым выходом трансформатора 1, а выход соединен с входом элемента 10 памяти, третий выход трансформатора 1 соединен через формирователь 11 импульсов с первым входом ключа 12, второй вход которого соединен с выходом блока 3, а выход соединен с входом элемента 13 памяти, второй выход трансформатора 2 соединен через последовательно соединенные дифференциатор 14 и формирователь 15 импульсов с первым входом ключа 16, второй вход которого соединен с выходом блока 3, а выход соединен с входом элемента 17 памяти. Устройство работает следующим образом. Выходное напряжение трансфбрматора 1 выпрямляется и фильтруется выпрямителем б и фильтром 5, а затем подается на соответствующий вход блока 3 умножения. Причем это напряжение равно амплитудному значению напряжения выходной обмотки трансформатора 1. Фильтр 5 при уменьшении напряжения в сети разряжается через блок 3 умножения. Таким образом, это напряжение изменяется в соответствии с напряжением сети. На другой вход блока 3 умножения подается напряжение, пропорциональное току нагрузки с трансформатора 2 тока через выпрямитель 4. После умножения напряжения, пропорционального амплитудному значению напряжения питающей сети, и выпрямленного напряжения, пропорционального току нагрузки, с помощью блока 3 сигнал подается на элементы 10, 13 и 17 памяти через ключи 7, 12 и 16. Ключ 7 открывается на некоторое время точно в момент, когда синусоидальное напряжение сети достигает амплитудного значения, т.е. при угл Й/2 от начальной фазы напряжения. В этом случае характеристика преобразования определяется выражением .им1м-в,и(цД.К.и.Э„.со5С|., где Ugiji - напряжение йа элементе 1 памяти; К - коэффициент пропорционал ности ; и, TI - амплитудные значения, со ответственно, напряжения питающей сети и тока в нагрузке; Cf - угол сдвига по фазе межд векторами тока и напряже ния. Значение напряжения на элементе 10 пропорционально активной мощности контролируемой сети. Сигнал для управления ключом 7 синхронизирован с напряжением сети и образуется с помощью формирователя 8 импульсов в момент перехода производной синусоидального напряжения сети через нуль. Таким образом, открывающий ключ 7 импульс возникает в моменты, когда, синусоидальное напряжение сет достигает амплитудного значения, т.е. при угле Напряжение, пропорциональное производной синусоидального напряжения сети, вырабатывается с помощью дифференциатора 9. Ключ 12 открывается на некоторое время в моменты, когда синусоидальное напряжение переходит через нуле вое значение, т.е. при угле О от на чальной фазынапряжения. Следовательно, характеристика преобразования определяется выражением К-и„. 1;,. sintp Значение напряжения на элементе 13 пропо щионально реактивной мощности контролируемой цепи. Сигнал для управления ключом 16 образуется с помощью формирователя 15 импульсов в моменты, когда синусоидальный ток нагрузки достигает амплитудного значения, так как после дифференциатора 14 напряжение достигает нулевого значения в моменты, когда ток в нагрузке имеет амплитудное аначение. Следовательно, элемент 17 заряжается 6 напряжения, определяемого выражением UfiblX ЛЛ IM т.е. до напряжения, пропорционального полной мощности. Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного тем, что при малой сложности позволяет одновременно измерять не только активную, но и реактивную и полную мощности, что значительно расширяет функциональные возможности измерительных устройств. По сравнению с базовым объектом, за который принят измерительный преобразователь активной мощности Е829, выпускаемый Витебским заводом электроизмерительных приборов, предлагаемое устройство имеет значительно расширенные функциональные возможности. При изготовлении предлагаемого устройства устраняется необходимость производства устройств для измерения реактивной и полной мощности, что дает значительный экономический эффект для народного хозяйства. Изготовление одного прибора позволит сэкономить 1500 руб. в год, так как стоимость одного преоб т разователя реактивной мощности Е830 составляет 1000 руб.

ri

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее трансформаторы тока и напряжения, первичные обмотки которых подключены к исследуемой цепи, блок умножения, первый вход которого через выпрямитель соединен с первым выходом трансформатора тока, второй вход соединен через последовательно соединенные фильтр и выпрямитель с первым выходом трансформатора напряжения, а выход соединен с первым входом первого ключа, второй вхид ко.торого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход - с входом первого элемента памяти, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два дифференциатора, второй и третий ключи, второй и третий элементы памяти, второй и третий формирователи импульсов, причем вход первого дифференциатора соединен с вторым выходом трансформатора напряжения, а выход соединен с входом первого формирователя импульсов, третий выход трансформатора напряжения соединен через второй формирователь импульсов с первым входом второго ключа, второй вход которого сое(Л динен с выходом блока умножения, а выход - с входом второго элемента памяти, второй выход трансформатора тока соединен через последовательно соединенные дифференциатор и формирователь импульсов с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом блока умножения, а выход - с входом третьего элемента памяти. 00 со 1

nj

f3

Г2

EJ

74

re

V Н нагрузке