Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей Советский патент 1988 года по МПК G01R21/00 

Uce

ibxxJi

(Л

со со

СХ)

05

Изобретение относится к измерительной технике и может быть иснользовано для одновременного измерения активной и реактивной мощности тре.хпроводных трехфазных цепей неременного тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На чертеже приведена схема измеритель- HOi o преобразователя мощности трехпро- водных э, 1ект)ических цепей в системах трехфазного тока.

Уст юйство содержит нервый 1 и второй 2 нреобразовате.чи тока в напряжение, источник 3 опорного постоянного напряжения, сум.матор 4, сумматор 5, нервый 6 и второй 7 преобразователи напряжения в частоту, первый 8 и второй 9 блоки гальванического разделения импульсных сигналов, формирователи 10 13, четыре преобразователя 14 17 частоты в постоянный ток, первый 18 и второй 19 инвертирующие усилители постоянного тока, первый 2(1 и второй 21 трехвходовые сумматоры, первый 22 и второй 23 фильтруюп1ие усилилели, нервый 24 и второй 25 суммирующие преобразователи тока в напряжение. Входы преобразователей 1, 24, 25 и 2, 24, 25 об ьединены последовательно и включены в цепь тока фазы А и С соответственно, нричем обмотки преобразователя 25 включены встречно по отношению к обмоткам преобразователей 1, 2 и 24. Первые входы сумматоров 4 и 5 подклю- чепы к напряжениям исследуемых цепей LJM) и Lli и соответственно, а вторые входы обьединены и соединены с входом источника 3 пск тоянного опорного напряжения. Выход преобразователя 1 соединен с первым входом преобразователя 14 и первым входом сумматора 20. Выход преобразователя 14 объединен с выходом преобразовате- .тя 15 и соединен с входом инвертирующего усилителя 18. Выход усилителя 18 соединен с вторым входом сумматора 20. Третий вход сумматора 20 соединен с выходом преобразователя 2. Выход сумматора 20 соединен с входом первого фильтрующего усилителя 22, выход которого является первым выходом устройства. Выходы сумматоров 4 и 5 соединены с входами преобразователей 6 и 7 напряжения в частоту соответственно. Выходы преобразователей 6 и 7 соединены с входами блоков 8 и 9 гальванического разделения соответственно. Выходы блока 8 соединены с входами формирователей 10 и 12 импульсов, а выходы блока 9 - с входами формирователей 11 и 13. Выходы формирователей 10-- 13 соединены с управляющими входами преобразователей 14- 17 соответственно. Вход преобразователя 15 соединен с выходом преобразователя 2.

1

L

;i- 51, dt f, 1 о

Выходы суммирующих преобразователей 24 и 25 соединены с входами преобразователей 16 и 17 и с первым и третьим входами сумматора 21. Второй вход сумматора 5 21 соединен с выходом инвертирующего усилителя 19. Вход усилителя 19 соединен с объединенными выходами преобразователей 16 и 17. Выход сумматора 21 соединен с входом второго фильтрующего усилителя 23, выход которого является вторым выхо- дом устройства.

Устройство работает следующим образом. Входные напряжения UAB и UCB суммируются с помощью сумматоров 4 и 5 с напряжением источника 3 опорного постоянного 5 напряжения. Мгновенные значения выходных напряжений сумматоров 4 и 5 равны U4 KiU3+ Кгиди;(I)

i:., KiU:,+ K.U.B(2)

где Ki и Кг - коэффициенты передачи сумматоров 4 и 5 по соответст- 0ствующим входам;

и,) - напряжение источника 3. Напряжения U4 и Us поступают на входы преобразователей 6 и 7. Л1гновенные значения частот fi и f2 выходных импульсов 5 преобразователей пропорциональны напряжениям U4 И Us;

f, Кзи4 КзК|и.,+КзК2илв;(3)

f., K3U5 K3KiU:,+ К.зКоУгв;(4)

Частоты fi и f значительно превыщают частоту входных напряжений. 0 В1,1ходные импульсы с преобразователей 6 и 7 через блоки 8 и 9 гальванического разделения и формирователи 10-13 поступают на управляющие входы ключей преобразователей 14 -17.

Токи 1д и ij,, нагружающие первую и вто- 5 рую фазы трехфазной цепи, протекают через входные цепи преобразователей 1 и 2 тока в напряжение и суммирующих преобразователей 24 и 25. Мгновенные значения выходных напряжений преобразователей 1, 2 24 и 25 определяются следующими выра- 0 жениями соответственно:

U, K4iA;(5)

U, K4ic;(6)

U,4 K5iA+2K5ic;(7)

и,д -2K5iA-K5fc.(8)

5 Т)ебуемые значения и знаки коэффициентов пропорциональности определяются соотношением витков и направлением токов в обмотках. Напряжения Ui, U2, U24, Ujs подаются на входы преобразователей 14-17. Среднее за нериоды Т| l/f| и Т2 l/f2 0 следования управляющих импульсов частот f|, 2 значение выходного тока преобразователя попорционально произведению входного напряжения на частоту управляющих ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к измерительной технике. Измерительный преобразователь мощности трехфазных электрических цепей содержит преобразователи 1, 2 тока в напряжение, источник 3 опорного постоянного напряжения, сумматоры 4, 5, преобразователи 6, 7 напряжения в частоту, блоки 8, 9 гальванического разделения импульсных сигналов, формирователи 10-13, преобразователи 14-17 частоты в постоянный ток, инвертирующие усилители 18, 19 постоянного тока, трехвходовые сумматоры 20,21, фильтрующие усилители 22, 23, суммирующие преобразователи 24, 25 тока в напряжение. Измерительный преобразователь имеет расщиреиные функциональные возможности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. (Q

Гг

KgK KjKiU,, J iдdt -I- K6K KJKJUдsiAdt; (9)

iiscp

,KjK,Uj5 icdt + (10)

T,

i,6CD ,dt K.KjKjK, Uj(i4 + 2ie ) dt + Kg.K5KjKJL B (1л + 2:c ) df; (11)

гi eОО

1 Т Т

ii7cp -K KjKjK, изК21д+ i) dt - (2i + i, ) dt. (12)

тт

Токи ii4 и ii5 складываются на инвер-U22 Ку UAB-iAdt+ U(:Bicdt) . тирующем усилителе 18 и далее на сумма- ПЗ) торе 20 из них вычитаются составляющие, Токи iie и ii складываются иа усилите- .р TIле 19, составляющие, пропорциональные пропорциональные ( Udt и icdt. При ус-чисто гармоническим сигналам U-f2ic и реднении за период входного сигнала на21 -i- k, вычитаются на сумматоре 21, а на выходе фильтрующего усилителя 22 форми-выходе фильтрующего усилителя 23 формируется постоянное напряжение, пропорцио- 20 постоянное напряжение, пропорциональное активной мощности трехфазной це-нальное рактивной мощности трехфазной пи:сети

Ujj Kj (1д -I- 2ic ) dt - К 5 UcB (21д -н ic ) dt

(+ ic+ ic) - Ucb (1д+ 1д+ ic)I

(ic- ±e) - исв(1д - IB)

K UAeIc+ IB(UCB - ) - йсв±д.

Из векторного сложения трехфазных напряжений и токов в трехфазных, трехпро- водных цепях следует:

У„-и„ исд

Ь+и+U o

Ос. (15)

С учетом (15) получ им ,.U-f и 1д+исл1 1 КЛ- Таким образом, U23 пропорционально реактивной мощности трехфазной цепи.

Формула изобретения

T,

(14)

5

5

цепи, первый и второй преобразователи напряжения в частоту, общая точка которых соединена с третьей фазой, а входы подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров, два формирователя, инвертирующий усилитель постоянного тока, первый и второй преобразователи час0 тоты в постоянный ток, первые входы которых подключены к выходам соответствующих преобразователей тока в напряжение, вторые входы соединены с выходами соответствующих формирователей, а выходы соединены с входом инвертирующего усилителя постоянного тока, сумматор с тремя входами, первый из которых соединен с выходом первого преобразователя тока в напряжение, второй вход - с выходом второго преобразователя, третий - с выходом инвертирующего усилителя постоянного тока, а выход - с входом фильтрующего усилителя постоянного тока, выход которого является первым выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью расщиренин функциональных возможностей, в устройст5 во дополнительно введены первый и гло)ой суммирующие преобразователи входных токов в напряжение, третий и четвертый формирователи, первый и второй блоки гальванического разделения импульсных сиг0

налов, входы которых подключены к выходам соответствующих преобразователей напряжения в частоту, выходы первого блока гальванического разделения соединены с альванически разделенными входами первого и третьего формирователей, а выходы второго блока гальванического разделения - с гальванически разделенными входами второго и четвертого формирователей, второй инвертирующий усилитель постоянного тока, третий и четвертый преобразователи частоты в постоянный ток, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго суммирующих преобразователей входных токов в напряжение, вторые входы соединены с выходами соответственно третьего и четвертого формирователей, а выходы соединены с входом второго инвертирующего усилителя постоянного тока, второй фильтрую- пшй усилитель постоянного тока и второй сумматор с тремя входами, первый из которых соединен с выходом второго инвертирующего уси;1ителя постоянного тока, второй и третий - с выходами соответственно первого и второго суммирующих преобразователей входных токов в напряжение, а выход - с входом второго фильтрующего усилителя постоянного тока, выход которого является вторым выходом устройства.

0

5

0

5

0

5

4.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый из суммирующих преобразователей входных токов в напряжение содержит четырехобмоточный трансформатор, СОСТОЯ1ЦИЙ из первой первичной обмотки, второй первичной обмотки с числом витков вдвое больщим, чем у первой, обмотки обратной связи и выходной обмотки гальванически изолированных от первичных, и компенсационную схему по п. 2, причем первичная обмотка первого преобразователя тока в напряжение соединяется последовательно и согласно с первой первичной обмоткой первого суммирующего преобразователя и последовательно и встречно с второй первичной обмоткой второго суммирующего преобразователя входных токов в напряжение, первичная обмотка второго преобразователя тока в напряжение соединяется последовательно и согласно со второй первичной обмоткой первого суммирующего преобразователя и последовательно и встречно с первой первичной обмоткой второго суммирующего преобразователя входных токов в напряжение.