Измерительный преобразователь активной мощности Советский патент 1986 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано .при построении простых, дешевых и надежных датчиков мощности.

Цель изобретения - повышение надежности преобразователя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 -. временные диаграммы, поясняющи ; его работуj на фиг:. 3 - зависимость методической погрешности преобразования от отношения; порогового н прязкения к напряжению исследуемой цепи.

Преоб14а зователь содержит резисторы 1-7, диод 8, стабилитроны 9 и 10 и транзисторы 11 и 12.

Входная шина 13 напряжения через последовательно соединенные диод. 8, резистор 1 и стабилитрон 9 подключена к базе транзистора 12, змиттер которого соединен с общей шиной 14 и через резистор 4 с входной шиной 15 тока и первьм вьшодом резистора 3, второй вьгоод которого через рездстор 2 подключен к шине 16 питания, а движок через резистор 5 - к базе транзистора 11, коллектор которого соединен с первой выходной шиной 17 и через резистор 6с шиной 16 питания, а змиттер - с коллектором транзистора 12 и анодом стабилитрона 10, катод которого подключен к второй выходной шине 18 и через резистор 7 к шине 16 питания.

Резистор 1, диод 8, стабилитрон 9 и базовая цепь транзистора 12 образуют пороговый блок, напряжение сра- батьшания которого приблизительно равно напряжению стабилизации стаби- 1литрона 9. Резисторы 2-7, стабилитрон 10,транзистор 11 и коллекторная

с отношением . Моменты отк тия и закрытия транзистора 12 ос li - oi определяются из вьфажения

to

15

25

Об

arcsin

где - амплитуда синусоидальн

напряжения Ug.

При насьщении транзистора 12 п ется питание от источника постоян напряжения U через шину 16 пита на усилитель токового сигнала, со ный на транзисторе 11, в базу кот го поступает ток от заданного нап жения смещения, определяемого поз ей дрижка резистора 3, и напряжен токового сигнала Б, которое вьще ется на низкоомном резисторе 4 пр прохождении через него нагрузочно

20 тока (прямого или трансформирован го) . Поскольку транзистор 11 рабо в режиме класса А, то на всем про жутке открытого состояния транзис ра 12 потенциал коллектора транзи тора 11 изменяется в соответствии с нагрузо Чным током. Если при это согласовать напряжение смещения опорным напряжением стабилитрона то между вькодными шинами 17 и 18

30 будет иметь место напряжение U версное входному токовому сигналу UjQ и пропорциональное ему в нек тором диапазоне значений нагрузо ного TOKai.

35 В отрицательную полуволну нагр зочного напряжения транзистор 12 закрыт и напряжение U равно нулю (фиг. 2).

Среднее значение напряжения Up

40 за период определяется длительнос открытого состояния транзистора. 1 зависящего от амплитуды нагрузочн

цепь танзистора 12 образуют фазочувстви- го напряжения,,.а также значением

с отношением . Моменты открытия и закрытия транзистора 12 ос и li - oi определяются из вьфажения

Об

arcsin

где - амплитуда синусоидального

напряжения Ug.

При насьщении транзистора 12 подается питание от источника постоянного напряжения U через шину 16 питания на усилитель токового сигнала, собранный на транзисторе 11, в базу которого поступает ток от заданного напряжения смещения, определяемого позицией дрижка резистора 3, и напряжения . токового сигнала Б, которое вьщеля- ется на низкоомном резисторе 4 при прохождении через него нагрузочного

тока (прямого или трансформированного) . Поскольку транзистор 11 работает в режиме класса А, то на всем промежутке открытого состояния транзистора 12 потенциал коллектора транзистора 11 изменяется в соответствии с нагрузо Чным током. Если при этом согласовать напряжение смещения с . опорным напряжением стабилитрона 10, то между вькодными шинами 17 и 18

будет иметь место напряжение U инверсное входному токовому сигналу UjQ и пропорциональное ему в некотором диапазоне значений нагрузочного TOKai.

В отрицательную полуволну нагрузочного напряжения транзистор 12 закрыт и напряжение U равно нулю (фиг. 2).

Среднее значение напряжения Up

за период определяется длительность открытого состояния транзистора. 12, зависящего от амплитуды нагрузочнотельный вьшрямитель.

Преобразователь активной мощности работает следующим образом.

Напряжение Ug, на шине 13, являющееся сигналом напряжения нагрузки, вызьшает в свой положительный полупериод базовь1и ток и насьш1ение транзистора. 12 при превьш1ении значения отсекающего напряжения Протравного сумме напряжения стабилизации стабилитрона 9 и прямого напряжения база-змит- тер транзистора 12.При этом длительность открытого состояния транзистора 12 определяется, временем,при КОТОЕ ОМ Ugj, ПРО и для синусоиды связана

нагрузочного тока и фазой между то- ком и напряжением. Таким образом,имеет место эффект управляемого фазового выпрямления сигнала, зависящего от произведения нагрузочного тока, напряжения и функции угла между

Для синусоидальных форм нагрузочного тока и напряжения среднее за период значение Up.p определяется вьфажением

-Й-Л

FO

.l(

об

де

к Кр -.

3

к,

FO

fO

t5

коэффициент определяемый коэффи- циентом уси- .ления К, токового усилителя, коэффициентом преобразованияК; нагрузочного тока в напряжение и дд , коэффициентом преобразованияKU Нагрузочно г6 напряжения в напряжение Ugoj ,jj Р UI cos ср - активная мощность нагруз- . ки;,

и - амплитуда

контролируемого напряжения нагрузки.

Анализ выражения для U. показьшает то. при постоянных значениях коэффииентов К, К |, Кц; что возможно для ирокого диапазона нагрузочных токов ° .напряжений, значение U. отражает ктивную мощность цепи с методичесой погрешностью, определяемой выражеием

35

1241

5

Uro KU U

1-(

Нм

KuUr.

-)

4

симость значения

KOTopoi o от

отношения

-- представлена на

и

FO

фиг. 3. Для погрешности, меньшей

t т ef - J( YV(

чем 4%, область значении ---

и FJ,

находится в пределах 1,25-1,7, что при номинальном значении 1,55 дает возможность с достаточно высокой точнрстью отражать значение активной мощности в нагрузке при изменении нагрузочного напряжения в пределам от 80 до 110% от номинального значения. При этом никаких ограничений на значение фазы, частоты тока и напряжения не накладьшаетсй.

Предлагаемый преобразователь проще известного и, следовательно, надежнее. Отсутствие намоточных изделий и конденсаторов обеспечивает возможность его интегрального исполнения ,

Формула изобретения

Измерительньй преобразователь активной мощности, содержащий фазо- чувствительный выпрямитель, вход которого подключен к Ьходной шине тока, отли чающий ся тем, что,,с целью повышения надежности, в него введен пороговый блок, вход которого подключен к входной шине напряжения, а выход - к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого является вьсходом преобразователя.

К

я:-«

фи, Z

%

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении п-ростых, дешевьк, надежных, датчиков мощности. Цель изобретения - повышение надежности преобразователя.Для этого в устройство, содержащее фазо- чувствительный вьшрямитель,введен пороговый блок. Фазочувствительный выпрямитель составлен из резисторов 2-7, стабилитрона 10, транзистора 11, коллекторной цепи транзистора 12. Резистор 1, диод 8, стабилитрон 9, базовая цепь транзистора 12 образуют пороговый блок, напряжение сраба- тьшания Которого приблизительно равно напряжению стабилизации стабилитрона 9. Отсутствие намоточных изделий и конденсаторов делает возможным его интегральное исполнение. 3 ил. (Л Bxodi 075 1 0(риг,7