Устройство для измерения напряжений в трехфазной цепи Советский патент 1987 года по МПК G01R19/25 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и предназначено для измерения амплитуд напряжений в.трехфазной цепи.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения асимметрии фаэ путем измерения амплитуды напряжения в трех фазах одним устройством в автоматизации измерения.

На фиг. 1 представлена структур- ная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы; на фиг. 3 и 4 - пример реализации устройства.

Устройство содержит блок 1 синхронизации, элемент ИЛИ 2, счетчик 3, дешифратор 4, преобразователь напряжение - код, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5,аналоговый коммутатор 6, формирователь 7, генератор 8 тактовой частоты, блок 9 управле- ния, реверсивный счетчик 10, регистр 11, вход 12 Пуск и вход 13 Уста- нойка нуля, причем вход 12 Пуск

подключен к первому входу блока 1

25

синхрбнизации, к второму входу которого подключена первая фаза трехфазной цепи, к третьему входу - второй выход дешифратора 4, а к выходу - второй вход элемента И.ПИ Ъ, выход кото- .„. рого соединен со счетным входом счетчика 3, выход которого соединен с входом дешифратора 4, первый вход которого соединен с вторым входом блока 9 управления, а второй - с управляющим входом аналогового коммутатора 6, к - информационным входам которого подключены фазные напряжения Uj ,1), Uj , Выход аналогового коммутатора 6 подключен к информационному входу АЦП 5

и к входу формирователя 7,управляющий выход АЦП 5 соединен с первым входом элемента ИЛИ 2, выход формирователя 7 подключен к третьему входу блока 9 управления, к четвертому входу которого подключен выход генератора 8 так товой частоты, а к пятому входу - вход 13 Установка нуля. Первый выход блока 9 управления соединен с установочными входами блока 1 синхронизации, счетчика 3, реверсивного счетчика 10 и регистра 11, второй выход соединен с управляющим входом регистра 11, третий и четвертый выходы - соответственно с входами суммирования и вычитания реверсивного счетчи ка 10, выход Заем которого соединен с управляющим входом АЦП 5, с первым входом блока 9 управления и с входом

.

5

О

5

25

.„. -

40

45

50

55

обнуления реверсивного счетчика 10. Информационный выход реверсивного счетчика 10 соединен с информационным входом регистра 11, а выход регистра 11 - с информационным входом реверсивного счетчика 10.

Блок 1 синхронизации (фиг. 3) содержит триггер 14, триггер 15 Шмит- та, элемент И 16, одновибратор 17, причем входы S , R и инвертирующий триггера 14 соединены соответственно с первым, вторым и четвертым входами блока 1 синхронизации, третий вход которого соединен с входом триггера 15 Шмитта, выход которого соединен с вторым входом элемента И 16, выход которого через одновибратор 17 соединен с выходом блока 1 синхронизации, а выход триггера 14 соединен с первым входом элемента И 16.

Блок 9 управления (фиг. 4) содержит первый элемент ИЖ 18, счетчик 19, дешифратор 20, второй элемент ИЛИ 21, делитель 22 частоты, два элемента И-НЕ ключи 23, 24, третий элемент ИПИ 25, причем первый и третий входы блока 9 управления соединены соответственно с первым, вторым входами первого элемента ИЛИ 18, выход которого соединен со счетным входом счетчика 19, выходы разрядов которого соединены с .соответствующими входами дешифратора 20,, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 23, выход которого соединен с третьим выходом блока 9 управления, второй, третий и четвертьй выходы дешифратбра 20 соединены с соответствующими тремя входами второго элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ 24, выход которого соединен с четвертым выходом блока 9 управления, второй выход дещифратора 20 соединен с вторым выходом блока 9 управления, четвертый вход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ 24 и с входом делителя 22 частоты, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ 23, второй и пятый входы блока 9 управления соединены соответстденно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ 25, выход которого соединен с входом R счетчика 19 и с первым выходом блока 9 управления.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы сигналом Установка О, подаваемым на элемент

ИЛИ 25, все счетчики и триггер 14 ус- 5 пускает его, далее на элемент ИЛИ 18

танавливаются в нулевое состояние.

При подаче импульса Пуск ( t , фиг. 2) на выход 5 триггера 14 триггер устанавливается в единичное состояние и подает единицу на первый вхо элемента И 16. Когда напряжение первой фазы на выходе триггера 15 Шмитта будет меньше нуля, то единица с его инверсного выхода откроет элемент И 16 и сигнал с его выхода запустит одновибратор 17. При подаче импульса с одновибратора 17 на элемент ИЛИ 2 счетчик 3 переходит в состояние единица и сигнал с первого выхода дешифратора 4 открывает аналоговый ключ 26 и устанавливает триггер 14 в исходное состояние. В результате напряжение Uj первой фазы подается на измерительный вход АЦП 5 и на формирователь 7. При переходе напряжения Ц через нуль ( i) в положительном направлении сигнал с выхода формирователя 7 через элемент ИЛИ 18 подается на счетный вход счетчика 19 и переводит его в состояние единица. Сигнал с первого выхода дешифратора 20 подается на элемент И-НЕ 23, вьшолняющий роль ключа, и импульсы с генератора 8 через дели

По окончании замера АЦП 5 ( i) выдает импульс-команду (ENt)) на регистрацию напряжения U( ij-) и через элемент ИЛИ 2 переводит счетчик 3 во второе положение. Сигнал с второго выхода дешифратора 4 открьюает ключ 27, в результате напряжение. (J подается на входы АЦП 5 и формирователя 7. При переходе этого напряжения через нуль ( ig) в положительном направлении импульс с формирователя 7 через элемент ИЛИ 18 переводит счетчик 19 в четвертое положение. Сигнал с чет- вертого выхода дешифратора 20 через элемент ИЛИ 21 открывает ключ 24, через который импульсы с генератора 8 подаются на вычитающий вход реверсивного счетчика 10. Через четверть периода (iy) реверсивный счетчик 10 обнулится и импульс Заем с его выхонал на выходе дешифратора 20 становится равным нулю, ключ 24 закрывается, подается команда на вход С ревертель 22 частоты на четыре и элемент

И-НЕ 23 поступает на суммирующий вход 35 да запустит АЦП 5, переведет счетчик реверсивного счетчика 10. При повтор- 19 в положение пять, в результате сиг- ном переходе U( -fc, ) через нуль в положительном направлении импульс с формирователя 7 через элемент ИЛИ 18 переводит счетчик 19 в положение два. В результате сигнал на первом выходе дешифратора 20 становится равным нулю и ключ 23 закрывается. Единичный сигнал с второго выхода дешифратора 20 подается на управляющий вход регистра 11, в который по информационным вхо- дам записьшается число с реверсивного счетчика 10, пропорциональное периоду

45

сивного счетчика 10 и осуществляется перезапись информации из регистра 14 в реверсивный счетчик 10.

По окончании замера импульс END с АЦП 5 (tg) запускает регистрирующее устройство (не показано) и через элемент ИЛИ 2 переводит счетчик 3 в состояние три. Сигнал с третьего выхода дешифратора 4 открывает ключ 28 и к входам АЦП 5 и формирователя 7

По окончании замера импульс END АЦП 5 (tg) запускает регистрирующе устройство (не показано) и через элемент ИЛИ 2 переводит счетчик 3 состояние три. Сигнал с третьего в хода дешифратора 4 открывает ключ 2 и к входам АЦП 5 и формирователя 7

напряжения U . Сигнал с второго выхо- .. . . .

да дешифратора 20 одновременно через подключается напряжение U третьей элемент 21 подается на элемент И-НЕ фазы. При переходе U, через нуль

24, вьтолняющий роль ключа, через который импульсы с генератора 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 10. Частота этих импульсов в четыре раза больше частоты импульсов на суммирующем входе. Поэтому реверсивный счетчик 10 обнулится через

( tg ) импульс с формирователя 7 че рез элемент ИЛИ 18 переводит счетчи 19 в положение шесть и сигнал с шес го выхода дешифратора 20 через эле- мерт ИЛИ 21 открывает ключ 24 и подает импульсы от генератора 8 на вы читающий вход реверсивного счетчика

четверть периода измеряемого напряжения. Импульс Заем (BR) с выхода реверсивного счетчика 10 (t) подается на управляющий вход (ST) АЦП 5 и за0

5

5

0

и переводит счетчик 19 в положение три, при этом сигнал на втором выходе дешифратора 20 становится равным нулю, и ключ 24 закрывается. Тот же импульс Заем подается на управляющий вход реверсивного счетчика 10. По этой команде осуществляется перезапись информации из регистра 11 в ре- версивньш счетчик 10.

По окончании замера АЦП 5 ( i) выдает импульс-команду (ENt)) на регистрацию напряжения U( ij-) и через элемент ИЛИ 2 переводит счетчик 3 во второе положение. Сигнал с второго выхода дешифратора 4 открьюает ключ 27, в результате напряжение. (J подается на входы АЦП 5 и формирователя 7. При переходе этого напряжения через нуль ( ig) в положительном направлении импульс с формирователя 7 через элемент ИЛИ 18 переводит счетчик 19 в четвертое положение. Сигнал с чет- вертого выхода дешифратора 20 через элемент ИЛИ 21 открывает ключ 24, через который импульсы с генератора 8 подаются на вычитающий вход реверсивного счетчика 10. Через четверть периода (iy) реверсивный счетчик 10 обнулится и импульс Заем с его выхонал на выходе дешифратора 20 становится равным нулю, ключ 24 закрывается, подается команда на вход С реверда запустит АЦП 5, переведет счетчик 19 в положение пять, в результате сиг-

35 да запустит АЦП 5, переведет счетчик 19 в положение пять, в результате сиг

5

сивного счетчика 10 и осуществляется перезапись информации из регистра 14 в реверсивный счетчик 10.

По окончании замера импульс END с АЦП 5 (tg) запускает регистрирующее устройство (не показано) и через элемент ИЛИ 2 переводит счетчик 3 в состояние три. Сигнал с третьего выхода дешифратора 4 открывает ключ 28 и к входам АЦП 5 и формирователя 7

.. . . .

подключается напряжение U третьей фазы. При переходе U, через нуль

( tg ) импульс с формирователя 7 через элемент ИЛИ 18 переводит счетчик. 19 в положение шесть и сигнал с шестого выхода дешифратора 20 через эле- мерт ИЛИ 21 открывает ключ 24 и подает импульсы от генератора 8 на вычитающий вход реверсивного счетчика

10. Через четверть периода ( ю) счетчик 10 обнулится, и импульс Заем запустит АЦП 5, переведет счетчи 19 в Положение семь и ключ 7 закроется. После конца замера импульс END АЦП 5 ( tji) обеспечивает регистрацию результата измерения и через элемент ИЛИ 2 переводит счетчик 3 в положени четыре. Сигнал с четвертого выхода дешифратора 4 подается на элемент ИЛИ 25 ив результате все счетчики устанавливаются в нулевое положение. После .подачи очередного импульса Пуск цикл измерения повторяется.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет использовать одно . и то же измерительное устройство (АЦП для измерения амплитудных значегг й напряжений во всех трех фазахj в результате чего значительно снижаются аппаратурные затраты для обеспечения измерения амплитудных значений мапря жегГий в трехфазной цепи, а также повысить точность -измерения.

Формула и 3 о б р в т е н н я

Устройство для измерения п.апрлже- ния в трехфазной цепи, содержащее формирователь 5 генератор тактовой частоты , преобразователь напряжение код,например аналого-цифровой преобразователь, и реверсивный счетчик, отличающееся Tei-s, что с целью повышения точности, в него введены блок синхронизации, элемент ИЛИ, счетчик, дешифратор, аналоговый коммутатор, блок управления, регистр входы Пуск и Установка нуля, причем вход Пуск соединен с первым входом блока синхронизации, второй его вход соединен с первой фазой ггэех- фазной сети, третий вход - с в.торьм выходом дешифратора и управляющшч входом аналогового коммутатора, а выход - с вторым входом элемента HJD.-I, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого сое - динен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с вторым входом блока управления, первый вход которого соединен с управляюго им входом аналого-цифрового преобразователя, управляющим входом и выходом аем реверсивного счетчика, третий вход - с выходом формирователя, четвертый с выходом генератора тактовой частоты, пятьм - с входом Установка нуля, первый выход - с

5

0

0

5

0

5

0

5

входами установки блока синхронизации, счетчика, реверсивного счетчика и регистра, второй выход - с входом управления регистра, третий и четве.р тый ВЫХОДЫ - соответственно с суммирующими и вычитающгтми входами реверсивного счетчика, информационньв выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика, к сигнальным входам аналогового коммутатора подключены фазные напряжения трехфазной цепи, выход его соединен с входом, формирователя и информационным входом аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого соединен с первьм входом элемента ИЛИ.

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что блок синхронизации содержит триггер, триггер Шмитта, элемент И и одновибратор, причем входы R,S и инвертирующий триггера Соединены соответственно

с первым, вторым и Установочным входами блока синхронизации, третий вход которого соединен с входом триггера Шмитта, выход которого соединен с вторым входом элемента И, выход которого через одновибратор соединен с выходом блока, синхронизации, а выход триггера соединен с первым входом э.пемента И,

3,Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что блок управления содерлсит первый элемент ИЛИ, счетч.ик, дешифратор 5 второй элемент ЯГШ, делитель частоть, два элемента И-НЕ и третп.й элемент И.Ш 1, причем гтеузвый и третцй В5юдгл блока управ.пе- ния соединены соответственно с первым и вторым входа1 Я1 первого элемента ШШ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами дешифратораS первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И--ИЕ, выход которого соединен с третьим выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы дептфратора coeдиI-feны с соответствующими тремя входаг да второго элемента ЙШ-1, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с четвертым выходом блока управления, второй выход дешифратора соединен с .вторым выходом блока

управления, четвертый вход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ и с входом делителя частоты, выход которого соединен с вто- рьт входом первого элемента И-НЕ, второй и пятьй входы блока управле и

ния соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ , выход которого со - единен с входом R счетчика и с первым выходом блока управле - ния.

Изобретение относится к цифро- Boft измерительной технике и предназначено для измерения амплитуд напряжений в многофазных электрических цепях. Цель изобретения - повышение точности измерений асимметрии фаз - достигается путем измерения амплитуды напряжения в трех фазах одним устройством и автоматизации процесса измерения. Для этого в устройство дополнительно введены блок 1 синхронизации, элемент ИЛИ 2, счетчик 3, дешифратор 4, аналоговый коммутатор 6, блок 9 управления, регистр 11, вход 12 Пуск, вход 13 Установка нуля. Кроме того, устройство содержит преобразователь 5 напряжение - код, формирователь 7, генератор 8 тактовой частоты, реверсивный счетчик 10. Изобретение позволяет использовать одно и то же измерительное устройство для измерения амплитудных значений напряжений во всех трех фазах и снизить т.о. аппаратурные затраты. (Л (риг.1

Фив. 2

ri 11111

.,ig

O U-CM oigiiiSl

}

(U

::з BСоставитель В.Быков Редактор М.Дылын Техред М.Ходанич Корректор Е.Сирохман

Заказ 7711/46 Тираж 730 Подписное ВВДИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Носква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4