Устройство для измерения мощности Советский патент 1988 года по МПК G01R21/06 

м ш.

4

и Ь

Т

г

4

00

ч

Р ю

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании ваттметров переменного тока для измерения активной, реактивной и полной мощности в цепях синусоидального тока.

Цель изобретения повышение точности, уменьшение времени измерения и расширение частотного диапазона в область низких частот

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит множительный блок 1J формирователь 2 временных интервалов, анализатор 3 знака, выпрямитель 4, преобразователь 5 напряжение - частота, ключ 6, реверсивный счетчик 7,-преобразователь 8 период- код и делитель 9 кодов,

Входы множительного блока 1 являются входами устройства, к которым подключены два входа формирователя 2 временных интервалов. Выход множительного блока 1 соединен с точкой, объединяющей входы анализатора 3 знака и вьтрямителя 4, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь 5 напряжение - частота, ключ 6 и реверсивный счетчик 7. Второй управляющий вход ключа 6 соединен с выходом формирователя 2 временных интервалов, а входы управления (или реверса) реверсивного счетчика 7 подключены к двумя выходам анализатора 3 знака. Второй и третий выходы формирователя 2 временных интервалов подключены к двум входам преобразователя 8 период - код, разрядные выходы которого соединены с одной группой разрядных входов делителя 9 кодов, подключенного другой группой разрядных входов к разрядным выходам реверсивного счетчика 7.

Устройство работает следующим образом.

На выходе множительного блока 1 образуется напряжение, пропорциональное произведению мгновенных значений напряжения u(t) и тока i(t) исследуе мой цепи. Если входные напряжения и ток определяются соотношениями

u(t) U sinut;,

i(t) I sinCut +4 ),

то напряжение на выходе блока 1 равно

Up(t) K,u(t)i(t)

K,UI cost -f- cos(2(u)t -If ),

(1)

где и, Т - действующее значение напряжения и тока (f фазовый сдвиг; К, - коэффициент передачи множительного блока 1. Те же входные сигналы u(t) и i(t) подаются на формирователь 2 временных интервалов ,которьш задает определенные временные интервалы,управляющие ключом 6. Напряжение Up(t) поступает на анализатор 3 знака, который определяет знак зтого напряжения, в зависимости от этого формируется сигнал, управляющий режимом работы реверсивного счетчика 7. Кроме того, напряжение Up(t) подается на выпрямитель 4, а с него - на преобразователь 5 напряжение - частота, в котором напряжение преобразуется в пропорциональную частоту следовагшя импульсов

30

35

40

45

50

55

где К

f(t)I KjK, К. U

,(t)| ,

2

коэффициенты передачи соответственно выпрямителя 4 и преобразователя 5 напряжение - частота.

Выпрямитель необходим для того, чтобы можно было использовать более простой однополярный преобразователь 5 напряжение - частота.

Импульсы частотой f(t)| поступают на сигнальный вход ключа 6, который открьтается формз-фователем 2 временных интерналов на определенное время в течение периода входных сигналов в зависимости от измеряемой величины: активной, реактивной или полной мощности. В результате через ключ 6 на вход реверсивного счетчика 7 поступает определенное количест во импульсов. Знак функтгии Up(t) при интегрировании частоты реверсивным счетчиком 7 учитывается згаданием его режима работы: суммирование, если Up(t) О, или вычитание при Up(t): 0. Для задания режима работы реверсивного счетчика 7 служит анализатор 3 знака, который в зависимости от полярности напряжения Up(t) формирует на выходах управляющие сигналы, задаю- Fpie соответствующие режимы работы реверсивного счетчика 7.

1437792

При измерении активной мощности ключ 6 открывается на временной интервал от tq,, до Т/8 или на фазовый интервал от tf/2 до . В этом случае показания реверсивного счетчика 7 будут

т/8

Np j f(t)dt .

г ,, j up(t)d(cot)

4(z

Подставляя вьфажение (1),

Np K,K,,

1 f

) ifll

cos(2Mt -tf)d(ut) - |bb TUlcosq

K4

TP,

где P Ulcosq - измеряемая активн

мощность цепи.

В реткиме измерения реактивной мощности ключ 6 открьшается на временной интервал от О до tq,; или н фазовый интервал от О до if/2 и в реверсивном счет шке 7 записьшается количество и{ пульсов

tifji

NQ . Jf(t)dt

О

К, KjKjUI- j cos(2ut - о

-q)d(Mt) .U I sintf

К|К;К}

TQ,

где 0 U I-sinif - измеряемая реактивная мощность цепи, В режиме измерения полной мощности

К.ЛЮЧ 6 открывается на временной инtip т Л- - -

N

га j f(t)dt

.J

К, cos(2(0t -

2 u-Cf)d(cot) „

15

я

где S UI - полная мощность цепи.

Полученные коды Np, NQ, N подаются с реверсивного счетчика 7 на делитель 9 кодов. На другой его вход 20 с преобразователя 8 период - код поступает код периода входных сигналов N , где К - коэффициент передачи преобразователя 8 период- код,

На выходе делителя 9 кодов (с коэффициентом передачи К) получаем соответственно коды:

30

NP .liKiKjKf р 21ГК

КР,

где К . 27К

35

d - к 3 5 N

Ni

KQ,

и

В предлагаемом устройстве повыша- 40 ется точность измерения, поскольку исключены такие узлы, как фильтр высоких частот и преобразователь среднего значения, уменьшается время измерения, составляющее в каждом 45 режиме один-два периода входных сигналов, что особенно заметно на низких и инфранизких частотах. Кроме того, в предлагаемом устройстве практически нет никаких ограничений 50 для расширения частотного диапазона в сторону низких и инфранизких частот. Наоборот, чем ниже частота, тем благоприятнее режим работы прибора.

Изобретение может быть использовано в ваттметрах переменного тока для измерения актив15ой,реактивной и полной мощности в цепях синусоидального тока. Цель изобретения - повьшение точности, уменьшение времени измерения и расширение частотного диапазона в области низких частот - достигается введением выпрямителя 4, преобразователя 5 напряжение - частота, анализатора 3 знака, реверсивного счетчика 7, преобразователя 8 период- код и делителя 9 кодов. Работа устройства основана на преобразовании произведения мгновенных значений входных сигналов тока и напряжения в частоту импульсов преобразователем 5напряжение-частота, которые поступают на вход реверсивного счетчика 7 через ключ 6. Время открытия ключа 6зависит от вида измеряемой мощности (активной, реактивной или полной) и управляется формирователем 2 временных интервалов. В зависимости от знака сигнала на выходе множительного блока 1 анализатор 3 знака управляет направлением счета реверсивного счетчика 7. 1 ил. S (Л

тервал от t,

f(2

, ti Т, до (- +- или на

и фазовый интервал от (f/2 до ( +

iT

-д). Показания реверсивного счетчика 7

55

Формула изобретения

Устройство для измерения мощности , содержащее множительный блок и формирователь временных интервалов.

каждые из двух входов которых попар- но объединены между собой и подключены к двум входным шинам, а также ключ, своим управляющим входом соединенный с первым выходом формирователя временнь1Х интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, з еньшения времени измерения и расширения частотного диапазона, в него введены последовательно соединенные выпрямитель и преобразователь напряжение - частота, преобразователь период - код, реверсивный счетчик, анализатор знака и делитель кодов, причем вхо

ды выпрямителя и анализатора знака объединены мелщу собой и подключены к выходу множительного блока, выход преобразователя напряжение-частота соединен через ключ с входом реверсивного счетчика, входы реверса которого подключены к двум выходам анализатора знака, а разрядные выходы - к первым разрядным входам делителя кодов, вторые разрядные входы которого соединены с разрядными выходами преобразователя период - код, подключенного двумя входами к второму и третьему выходам формирователя временных интервалов.