Устройство для измерения коэффициента мощности Советский патент 1989 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях коэффициента мощности в сетях с сильно искаженными формами тока и напряжения .

Цель изобретение - упрощение устройства, уменьшение его энергопотребления и повышение надежности.

На фиг, 1 представлена функцио-- нальная схема устройства для измерения коэффициен та мощности; на фиг.2 - временные диаграммы работы переключателей.

Устройство содержит умножитель 1, первьй и второй переключатели 2 и 3, третий переключатель 4, инвертор 5, четвертый переключатель 6, блок 7 управления и первый - четвертый интеграторы 8-11, причем подвижные контакты первого и второго переключателей 2 и 3 подключены к входам умножителя 1, выход которого подключен к первому неподвижному контакту третьего переключателя 4 и входу инвертора 5, выход которого подключен к второму неподвижному контакту третьего переключателя 4, подвижный контакт которого соединен с подвижным контактом четвертого переключателя 6, выход блока 7 управления подключен к управляющим -входам первого, второго, третьего и четвертого переключателей 2, .3,4 и 6, входы первого - четвертого интеграторов 8-П подключены к неподвижным контактам четвертого переключателя 6, первые контакты первого и второго переключателей 2 и 3 под- ключены к входной шине напряжения, вторые - к выходу первого интегратора 8, третьи-- к входной шине тока, четвертые - к выходу второго интегратора 9, пятый контакт первого пере ключателя 2 подключен к второму его контакту, а пятый контакт второго переключателя 3 к его четвертому контакту, шестой контакт первого переключателя 2 подключен к шине опорно го напряжения, седьмой - к его первому контакту, а восьмой - к шестому контакту второго переключателя и выходу третьего интегратора 10, седьмо контакт второго переключателя 3 под- ключен к его третьему контакту, а восьмой - к выходу четвертого интегратора 11, который является также выходом .устройства.

Устройство работает следующим образом.

Как видно из временных диаграмм работы переключателей (фиг.2), период работы устройства состоит из восьми тактов. Рассмотрим как формируются и чему равны выходные напряжения первого - четвертого интеграторов 8-11 в установившемся режиме.

Предположим, что функция умножителя

,U,(О

где а - аддитивная погрешность умно жителя;

К„ - коэффициент передачи умножигЛ

теля;

и, .и,, - напряжения на входах умножителя .

Тогда в первом такте приращение напряжения на вьрсоде первого интегратора 8 с учетом положения переключателей (фиг.2) следующее:

- 2 1 Ливь„. J Hy(t)Jdt, (2)

с

где U(t) - сигнал с входных шин напряжения ;

Т - длительность такта работы

устройства;

to - начало периода работы устройства.

В следующем такте приращение напряжения на выходе первого интегратора 8., согласно положению переключателей: (фиг.2), имеет вид:

ли:,.,.) (3)

VT

где и (t) напряжение на выходе

первого интегратора 8. За остальную часть периода не изменяется. Напряжение на выходе первого интегратора 8 изменяется от периода к периоду до тех пор, пока сумма приращений за оба такта в интервал времени, определяемый спектральными характеристиками входных сигналов, не становится равной нулю С учетом (2) и (3) получаем:

Предполагаем, что за два такта рабо ты входные сигналы мало изменяются, а сигнал ив,„,(с) мало изменяется за период основной гармоники входных сигналов . Тогда пол г-1аем:

в.,.(5)

Таким образом, на выходе первого интегратора 8 получается напряжение, пропорциональное действующему значению входного напряжения.

Аналогично рассмотрев формирование напряжения на выходе второго интегратора 9 в третьем и четвертом тактах работы устройства, получаем:

Ut(t)Uel,(t),

(6)

с входной шигде и(t) - напряжение

ны тока; и„,.,..(t) - напряжение на выходе

второго интегратора 9.

вы 2.

Таким образом, на выходе второго интегратора 9 получаем напряжение, пропорциональное действующему значе- нию входного тока:

Ueb,(t)U,,

где

и, напряжение, пропорциональное действующему значению входного тока.

В пятом такте приращение напряжения на выходе третьего интегратора 10 следующее: V5r

(t)dt. (8

Дивь„5 J ,,,,(t)U,,,,

to+4T

А в шестом такте приращение напряжения на выходе третьего интегратора 10 получатся таким:

V6T

ди

выхГ- 1 ,. Ue,,,(t)dt, (9.)

VST

где - опорное напряжение. На выходе третьего интегратора .10 напряжение меняется до тех пор, пока, сумма приращений за эти такты не становится равной нулю. С учетом (8) и (9) получаем:

V,

Ueb,.3(t)

и„

Определяем , ния (5) и (7) :

Ueb,x,(t)-U8,(t) (t), подставив

. (10)

значеи и э()

V.

Таким образом, на выходе третьего интегратора 10 получено напряжение, пропорциональное полной мощности.

В седьмом такте приращение на выходе четвертого интегратора 11 следующее :

io+7T

ьи

ВЫХ

j (t)-U;(t)dt, (12)

-to-ttT

а в восьмом такте

V8T

ьи,

вы

- 1 K«u,,,,(t). tetir

UBb,)rft.

(13).

Как и в предьщущих случаях, напряжение на выходе меняется до тех пор, пока сумма приращений за оба такта не становится равной нулю. С учетом (12) и (13), получаем:

UBb,.3(t)-Ueb«,(t)u(t)-u;(t)

Определяем Ugjju , учитьшая (11)

(14)

15

и,

U(t)-U.;(t)

BblS,,

4u4t)(tT

Числитель в выражении (15)

(15)

представляет собой активную мощность измеряемого участка электрической сети, а

20 знаменатель, как уже отмечалось выше, пропорционален полной мощности измеряемого участка сети. Следовательно, на выходе четвертого интегратора 11 формируется напряжение, пропорцио25 нальное коэффициенту активной мощности:

cos(f.(16)

п

Формула изобретения

35

40

50

Устройство для измерения коэффи- циента мощно сти, содержащее умножитель, четыре переключателя, инвер- тор, блок управления и два интегратора, причем подвижные контакты первого и второго переключателей подключены к входим умножителя, выход которого подключен к первому неподвижному контакту третьего переключателя и входу инвертора, выход которого подключен к второму неподвижному контакту третьего переключателя, а выход блока управления подключен к управляющим входам-первого, второго, тре- дс тьего и четвертого переключателей, о тличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, умень - шения его потреблений и повышении надежности, в него введены третий и четвертый интеграторы, первый и второй переключатели имеют по восемь неподвижных контактов, а четвертый - четыре, причем подвижный контакт третьего переключателя соединен с подвижным контактом четвертого переключателя, входы первого - четвертого интеграторрв подключены к четырем неподвижным контактам четвертого пе- реключателя соответственно, первые

.55

1449920

ifoHTaKTbi первого и второго перек поча Цлей подключены к входно.й шине на- Йряжения, вторые - к выходу первого ijiHTerpaтора,третьи - к входной шине {тока, четвертый - к выходу второго iiHTerpaTopa, пятый контакт первого Ьереключателя подключен к его второ- НУ контакту, а пятый контакт второго

ключателя подключен к шине опорного напряжения, седьмой - к его первому контакту, а восьмой - к шестому кон такту второго переключателя и выход третьего интегратора, седьмой конта второго переключателя подключен к его третьему контакту, а восьмой - входу четвертого интегратора, кото

;г Га::;/- Г е ;«™Гр4:Гк;й-,„ г™;..я .,.« .с.ро,с™а.

|такту, шестой контакт первого пере0

ключателя подключен к шине опорного напряжения, седьмой - к его первому контакту, а восьмой - к шестому контакту второго переключателя и выходу третьего интегратора, седьмой контакт второго переключателя подключен к его третьему контакту, а восьмой - к входу четвертого интегратора, который

г™;..я .,.« .с.ро,с™а.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях коэффициента мощности в сетях с сильно искаженными формами тока и напряжения. Цель изобретения - упрощение устройства, уменьшение его энерго& потребления и повышение надежности. Первый и второй переключатели 2 и 3 подразделяют работу устройства на восемь тактов. За два первых такта на выходе первого интегратора 8 получают напряжение, пропорциональное действующему значению входного напряжения. За третий и четвертый такты на выходе второго интегратора 9 получают напряжение, пропорциональное действующему значению входного тока. За пятьй и шестой такты на выходе третьего интегратора 10 получают напряжение, пропорциональное полной мощности. За седьмой и восьмой такты на выходе четвертого интегратора I1 формируется напряжение, пропорциональное коэффициенту активной мощности. Устройство для измерения коэффициента мощности содержит также умножитель 1, третий переключатель 4, инвертор 5, четвертый переключатель 6 и блок 7 управления. 2 ил. i (Л 4 4 Г (pue.t

.

/- /rW/We/rW Под8и НОМу ftOHfTfuKfrfV

д-контанш т /г поШтому контл гту

а.2