Способ измерения коэффициента мощности и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01R21/00 

I Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при контроле и регулировании коэффициента мощности в электрических цепях при гармога ческих и полигармонических напряжениях и токах. Цель изобретения - повьшение точ носуи и расширение диапазона измерения. Сущность способа заключается в следукяцем. Коэффициент мощности электрической цепи определяется как . о о где и - сигнал, пропорциональный напряжению цепи; сигнал, пропорциональный Р и S активная и полная мощност действующие значения напр и и I жения и тока. При активной нагрузке сигналы Ц и и, подобны по форме. Если изменит их мгновенньш значения таким образо . чтобы и. то соответственно получим Ц сигналы Ц и и совпадут по форме. Коэффициент мощности в этом случае равен единиц ). Для всех других видов нагрузки (активно-реактивной, нелинейной) си налы U| KttU и отличаются по форме. Если при этом мгновенные зн чения и и Uj изменять таким образ чтобы их действующие значения попрежнему равнялись Uj, (), то получим соответственно Т: fju,u,at Таким образом, постоянная соста ляю15 ая сигнала, пропорционапь РГО мгновенной мощности (- ), н посредственно определяет текупще значения коэффициенту мощности А. Следовательно, для определения эти значений достаточно мгновенные зна .чения сигналов, пропорциональных 6 апряжению и току (11 , U К-U) егулировать по величине, поддержиая постоянными их действующие знаения, а затем осуществить операцию перемножения этих сигналов. Постоянная составляющая произведения U U р ( dt) определяет текущие значения коэффициента мощности. На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующая способ измерения коэффициента мощности. Устройство содержит регуляторы 1 и 2 уровней сигналов, на первые входы которых поступают сигналы, пропорциональные мгновенным значениям тока и напряжения, блоки 3 и 4 выделения сигналов, пропорциональных действующим значениям, блок 5 умножения, блок 6 разделения постоянной и переменной составлякицей, к выходу которого подключен измерительный индикатор 7j блоки 8 и 9 сравнения, блоки 11 и 12 управления регуляторами уровня, причем выходы регуляторов 1 и 2 уровней сигналов через блоки 3 и 4 выделения действующих значений сигналов подключены к блокам 8 и 9 сравнения, к другим входам которых подключен источник 10 опорных напряжений, выходы блоков 8 и 9 сравнения через блоки II и 12 управления регуляторами уровня сигнала подключены к вторым входам регуляторов 1 и 2 уровней сигналов, к выходам которых подключен блок 5 умножения, к выходу которого через блок 6 разд(2ления постоянной и переменной составляющих подключен индикатор 7. - Устройство работает следующим образом. Сигналы, пропорциональные мгновенным значениям напряжения и тока электрической цепи U и U, подаются на регуляторы 1 и 2 уровней сигналов, где осуществляется регулиро- вание их уровней таким образом, чтобы действующие значения выходных сигналов поддерживались постоянными при колебаниях напряжения и тока в контролируемой сети. С выходов регуляторов 1 и 2 уровней сигналов сигналы поступают на блок 5 умножения, с выхода которого напряжение, пропорциональное мгновенной мощности, подается на блок 6 разделениямистоянкой и переменной составляющих где отфильтровывается переменная и выделяется постоянная составляющая этого напряжения. Постоянная соста ляющая представляет собой аналоговое напряжение, пропорциональное коэффициенту мощности, которое подается на индикатор 7, Дня регулирования уровней сигналов, поступающих на блок 5 умножения, эти сигналы подаются также на блоки 3 и 4 выделения сигналов, выходные напряжения которых пропорциональны дейст вующим значениям входных сигналов. С выходов блоков 3 и 4 выделения сигналов напряжения поступают на блоки 8 и 9 сравнения. На другие входы блоков 8 и 9 сравнения подают ся напряжения U с выходов источника 10 опорных напряжений. При неизменных действующих значениях напряжения и тока в контролируемой сети сигналы на входах блоков 8 и 9 сравнения отсутствуют. При изменениях действующих значений напряжения и тока ца выходах блоков В и 9 сравнения появляются сигналы рассогласования ди н ди„ , поступающие на блоки 11 и 2 управления регуляторами уровней, которые, воздейству на регуляторы 1 и 2 уровней сигнало изменяют вводимые в блок 5 умножени сигналы таким образом, чтобы поддер живать постоянство их действующих значений. При этом постоянная составляющая напряжения на выходе бло ка умножения изменяется прОпорционально значениям коэффициента мощности цепи. Формула изобретени 1. Способ измерения коэффициента мощности, в котором преобр(азуют вхо ные сигналы тока и напряжения в сиг 064 нал, пропорциональный мгновенной мощности, регулируют и измеряют постоянную составляющую этого сигнала, по которой судят о величине коэффициента мощности, отличающи йс я тем, что, с целью повышения точности и расшире1шя диапазона измерения, в нем выделяют сигналы, пропорциональные действующим значениям тока и напряжения, сравнивают их с опорными напряжениями и регулируют при помощи полученных рассогласований уровни сигналов таким образом, чтобы поддерживать постоянными их действуюпще значения. 2. Устройство для измерения коэффициента мощности, содержащее блок умножения, блок разделения постоянной и переменной составлякяцих, к выходу которого подключен индикатор, блок сравнения, источник опорного напряжения, регулятор уровня сигнала, блок управления регулятором уровня, отличающее ся тем, что, в него введены вторые регулятор уровня, блоки управления регулятором уровня и сравнения, а также блоки вьщеления сигналов, пропорциональных действующим значениям напряжения и тока, входы которых подключены к выходам регуляторов уровней сигналов, пропорциональных мгновенным значениям напряжения и тока, а выходы через блоки сравнения - к источнику опорных напряжений, блоки управления регуляторами уровней подключены к входам регуляторов уровней сигналов, на другие входы которых поступают сигналы, пропорциональные мгновенным значениям тока и напряжения, выходы которых подключены к блоку умножения, выход которого подключен к входу блока разделения постоянной и переменной составляющих.