Измерительный преобразователь активной и реактивной составляющих синусоидального тока Советский патент 1988 года по МПК G01R19/06 

/f

12

СО со

4 СП

ел

; Изобретение относится к области Электрических измерений и может быть рспользовано в системах контроля и управления промышленным электрообо- рудованием. ,

Целью изобретения является повышение точ ности преобразования в широком диапазоне частот входного тока ; На фиг. 1 изображена функциональ- ная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема удвоителя частоты.

I Измерительный преобразователь активной и реактивной составляющих си- нусоидального тока содержит первичный преобразователь напряжения, первичный преобразователь 2 тока, формирователь 3 импульсов , первый 4 и Второй 5 синхронные детекторы, |фильтры 6 и 7, фазовращатель 8, вы- полненный в виде соединенных последо ;вательно удвоителя 9 частоты и триг- |гера 10 с установкой по спаду импуль са, вход удвоителя 9 частоты являет- ся входом фазовращателя и его первым выходом, а выход триггера 10 - вторы выходом фазовращателя 8, кроме того, устройство содержит входные клеммы

И и 12 и выходные клеммы 13 и 14

,.

Вход первичного преобразователя 1 напряжения соединен с первой входной клеммой 115 выход упомянутого преобразователя через формирователь 3 импульсов подключен к входу фазовраща теля 8, первый выход которогй подключен к входу управления первого синхронного детектора 4, а второй выход фазовращателя соединен с входом управления второго синхронного детектора. Вход,первичного преобразо вателя 2 тока соединен с второй входной клеммой 12, а выход упомянутого преобразователя 2 подключен к сигнальным входам первого и второго син- хронных детекторов 4 и 5, выходы пос- ледних через соответствующие фильтры 6 и 7 соединены соответственно с пер вой 13 и второй 14 выходными клеммами.

Удвоитель 9 частоты содержит гене- ратор 15 импульсов, триггер 16, инвертор 17, элементы И счетчики 22 и 23, инверторы 24 и 25, элемент ИЛИ 26, входную 27 и выходную 28 клеммы.

Выход генератора 15 импульсов соединен с первыми входами элементов И 19 и 21 и через триггер 16 - с пер ,

Q 152() 25

30

35

40

55

выми входами элементов И 18 и 20, вторые входы элементов И 18 и 21 подключены к входной клемме 27 удвоителя 9 частоты и через инвертор 17 - к вторым входам элементов И 19 и 20, выходы элементов И.19 и 21 соединены соответственно с вычитающими входами счетчиков 22 и 23, суммирующие входы которых подключены соответственно к выходам элементов И 18 и 20, а выходы индикации нулевого состояния счетчиков 22 и 23 соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 26 и через инверторы 24 и 25 - соответственно с третьими входами элементов И 19 и 21, а выход элемента ИЛИ 26 подключен к выходной клемме 28 удвоителя частоты.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Напряжение питающей сети переменного тока поступает на первую входную клемму 11, нормируется первичным преобразователем 1 напряжения, затем путем усиления и ограничения преобразуется формирователем 3 импульсов в прямоугольные импульсы напряжения.

Выходное напряжение формирователя 3 импульсов поступает на вход фазовращателя 8, вьтолненного в виде частотно-независимой фазосдвигающей цепи, состоящей из соединенных последовательно удвоителя 9 частоты и триггера 10 с установкой по спаду импульса. Импульсы напряжения с выхода фазосдвигающей цепи сдвинуты относительно входных на 90. Эти сигналы с фазовьм сдвигом соответственно О и 90 относительно входного синусоидального напряжения поступают на входы управления первого 4 и второго 5 синхронных, детекторов.

Исследуемый синусоидальный ток с второй входной клеммы 12 поступает на вход первичного преобразователя 2 тока, где он с сохранением фазовых соотношений нормируется и преобразуется в напряжение. Последнее поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 4 и 5,

Выходной сигнал первого синхронного детектора 4 равен

K I sinCwt -ср) при 0 t$T/2j

-K,(Mt -tf) при ,

где Т.л - амплитуда входного тока|

со - частота сетевого напряжения;

Т - период колебаний сетевого

напряжения; t - текущее время; tf - фазовый сдвиг измеряемого тока относительно напряжения;

К, - коэффициент пропорциональности.

С выхода синхронного детектора 4 сигнал поступает на вход фильтра 6, где выделяется его постоянная составляющая, пропорциональная активно составляющей входного тока

TI2

2

-м

и

I I I j («t -q)dt

2

.

Kzloep.

где К - коэффициент пропорциональности.

Выходной сигнал второго синхронного детектора 5 равен

иК, (wt-tf) при Т/4 Т 3/4Т;

К, ((ot-qi) при

3/4Т t Т.

С выхода синхронного детектора сигнал поступает на вход фильтра 7, где выделяется его постоянная сос тавляющая8 пропорциональная реактивной составляющей входного тока

зМт

2 f2

и J (wt-Cf)dt l sintf

-vr,

Умножитель частоты работает следующим образом.

Генератор 15 импульсов формирует импульсы стабильной частоты F, значительно превыщающей частоту измеряемого тока. Триггер 16 делит частоту Гц пополам. В начальный момент времени в счетчике 22 записан иуль, В течение положительного полупериода напряжения, поступающего на входную клемму 27, на суммирующий вход счетчика 22 поступает последовательность импульсов с частотой Рц/2, В это время на вычитающем входе счетчика 22 импульсы отсутствуют, так как элемент И 19 заперт выходным напряжением инвертора 17. В результате этого в счетчик 22 записывается число п, равное количеству импульсов, поступивших на его суммирующий вход за время Т/2.

Во втором счетчике 23 в начальный, момент времени также записано число п и, следовательно, на выходах индикации нулевого состояния счетчиков 22 и 23 сигналы .равны нулю.

Б это время в течение положительного полупериода входного напряжения ка вычитающий вход счетчика 23 поступает последовательность счетных импульсов с частотой F, которая обнуляет его за четверть периода. При этом на его выходе появляется сигнал логической 1, которьш через инвер5 тор 25 запирает элемент И 21 и прек-- ращает счет. Таким образом, на выходе счетчика 23 в течение времени Т/4 - Т/2 формируется положительный импульс длительностью с Т/4.

Q В течение интервала на входной клемме 27 действует низкое логическое напряжение, а в момент t Т/2 в первом счетчике записано число п и, следовательно, на его вы5 ходе индикации нулевого состояния присутствует низкий логический уровень. В этом случае И 19 открыт и на вычитающий вход счетчика 22 поступают импульсы с частотой F, которые че0- рез четверть периода Т обнулят счетчик 22, выходной сигнал последнего закроет элемент И 19 и счет прекратится.

Таким образом на выходе счетчика 22 в течение времени - Т присутствует уровень логической 1. Да лее процесс повторяется каждый период. При этом на выходах счетчиков 22 и 23 формируются прямоугольные импульсы, фронт которых совпадает с моментом окончания вычитания, а спад - с моментом окончания соответствующего полупериода. Эти импульсные после- дователь йости суммируются элементом ИЛИ 26 или присутствуют на выходной ; клемме 28 в виде последовательности прямоугольных импульсов с частотой, в два раза большей частоты измеряемого синусоидального тока. Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь активной и реактивной составляющих синусоидального тока, содержащий первичный преобразователь напряжения, первичный преобразователь тока, первый и второй синхронные детекторы, первый и второй фильтры и фазовращатель, первый вЬгход которого соединен с входом управления первого синхрон5

0

5

0

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в системах контроля и управления промышленным электрооборудованием. Измерительный преобразователь содержит первичные преобразователи I и 2 напряжения и тока, синхронные детекторы 4,и 5, фильтры 6 и 7 и фазовращатель 8, включающий уд воитель 9 частоты и триггер 10. Введение формирователя 3 импульсов и образование новых функциональных связей повышают точность преобразования в широком диапазоне частот входного тока. В описании приведен пример реализации удвоителя 9 частоты, 1 з..п. ф-лы, 2 ил. а S (Л