Устройство для измерения активной и реактивной составляющих переменного тока Советский патент 1990 года по МПК G01R19/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления промышленным электрооборудованием. Целью изобретения является повышение быстродействия. Для этого в устройстве умножитель 11 частоты на четыре и триггер 9 управляют модулятором 4 и блоками 5, 6 выборки-хранения. Входной сигнал тока с входного зажима 2 через первичный преобразователь 1 тока поступает на интегратор 3, который периодически сбрасывается импульсами формирователя 10 импульсов сброса, которые формируются из входного напряжения, поступающего через входной зажим 14 и первичный преобразователь 13 напряжения на пороговый элемент 12. На выходных зажимах 7 и 8 формируются сигналы, пропорциональные активной и реактивной составляющим тока, причем запись в блок 5 производится в моменты времени 3T/8 и 7T/8, а в блок 6 - в моменты T/8 и 5T/8. В описании приведен пример реализации модулятора 4. 3 ил.

/40-)

Фиг.1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах контроля и управления промышленным электро- оборудованием, в частности электроприводами переменного тока, компенсаторами и др.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - модулятор; на фиг. 3 - эпюры напряжений.

Устройство для измерения активной и реактивной составляющих переменно- го тока содержит первичный преобразователь 1 тока, вход которого соединен с входным зажимом 2, выход первичного преобразователя 1 тока соединен с входом интегратора 3, выход которого соединен с входом модулятора 4, выход которого соединен с объединенными входами блоков 5 и Ь выборки-хранения , выходы которых соединены с вы- ходными зажимами 7 и 8 активной и ре- активной составляющих тока соответственно, управляющие входы блоков 5 и 6 выборки-хранения соединены с прямым и инверсным выходами триггера 9, вход которого соединен с входом фор- мнрователя 10 импульсов сброса и выходом умножителя 11 частоты на четыре, вход которого соединен с входом сброса интегратора 3 и выходом порогового элемента 12, вход которого через первичный преобразователь 13 напряжения соединен с входным зажимом 14.

Модулятор (фиг. 2) 4 содержит резисторы 15 - 19, ключ 20 и операционный усилитель 21, первые выводы резисторов 15 и 17 объединены и являются входом модулятора 4, второй вывод резистора 15 через резистор 16 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 21 и первым выводом резистора 19, второй вывод которого соединен с выходом модулятора 4 и выходом операционного усилителя 21, неинвертирующий вход которого через резистор 18 соединен с вторым выводом резистора 17 и первым выводом ключа 20, второй вывод которого заземлен, а его управляющий вход является управляющим входом модулятора 4.

Устройство для измерения активной и реактивной составляющих переменного тока работает следующим образом.

5 0 5 о

5

0

На входе первичных преобразователей 1 и 13 действуют входные сигналы тока и напряжения (фиг. За,б) соответственно. На выходе интегратора сигнал представляет собой сигнал (фиг. Зв), который сбрасывается импульсами формирователя 10 (фиг.Зи), вырабатываемыми по заднему фронту выходного сигнала умножителя 11 частоты на четыре (фиг. Зе). На входе умножителя 11 сигнал формируется из входного напряжения с помощью порогового элемента 12, на выходе которого присутствуют импульсы, соответствующие положительному значению входного напряжения (фиг. Зг), причем фронты импульсов совпадают с моментами перехода входного напряжения через нуль. При наличии управляющего импульса на управляющем входе модулятора 4 на его выход входной сигнал передается с коэффициентом 1 (ключ 20 разомкнут), а при отсутствии управляющего сигнала - с коэффициентом -1 (ключ 20 замкнут, фиг. Зд).

На прямом и инверсном выходах триггера 9 присутствуют сигналы (фиг. Зж,з), по заднему фронту которых запускаются блоки 5 и 6 выборки-хранения соответственно, на выходах которых выделяются сигналы об активной (фиг. Зк) и реактивной (фиг. Зл) составляющих тока.

Таким образом, при работе устройства на выходе интегратора 3 присутствует напряжение (коэффициенты передачи блоков опущены)

(Ы+0| U3 | Imsin(Wt+V)dt IMsin(m|+(f),

2Mj

где ,1,2,3 - такты преобразования; Т - период измеряемого

напряжения; 1„ - амплитуда измеряемого

тока;

СО, ( - частота и фаза измеряемого тока.

Подставляя в формулу величины , 1, получают на выходе модулятора (с учетом коэффициента его передачи)

U sinV-Ip;

u 4 IMcosy Iq.

При ,3 соответственно получают

llJ-I simKEp; Uj In,,

где I,

Др

сигналы, пропорииональ ные активной и реактивной составляющим тока. Величины и соответствуют моментам записи Т/8 и 5Т/8 (фиг.Зл) в блок 6 выборки-хранения сигнала, пропорционального реактивной составляющей тока, а величины и соответствуют моментам записи ЗТ/8 -и 7Т/8 (фиг. Зк) в блок 5 выборки-хранения сигнала, пропорционального активной составляющей тока.

Формула изобретения Устройство для измерения активной и реактивной составляющих переменного тока, содержащее первичный преобразователь тока, выход которого соединен с входом интегратора, первичный преобразователь напряжения, выход которого соединен с входом порогового элемента, два блока выборки-хранения,

0

5

0

причем выход первого из них является первым выходом устройства, формирова - тель импульсов сброса, выход которого соединен с входом сброса интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены модулятор и последовательно соединенные умножитель частоты на четыре и триггер, прямой и инверсный выходы которого . соединены с управляющими входами первого и второго блоков выборки-хранения соответственно, входы которых объединены и соединены с выходом модулятора, вход которого соединен с выходом интегратора, а управляющий вход соединен с входом умножителя частоты на четыре и с выходом порогового элемента, вход триггера соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход второго блока выборки-хранения является вторым выходом устройства.

фиг. 2