Устройство для измерения активной энергии Советский патент 1991 года по МПК G01R11/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение при измерении энергии импульсно-реверсивных режимов потребления.

Цель изобретения - повышение точности измерения энергии прямого и обратного направления и суммарной энергии при импульсно-реверсивных режимах.

На чертеже изображена структурная схема устройства измерения активной энергии.

Устройство для измерения активной энергии содержит два перемножителя 1 и 2 мгновенных значений напряжения и тока, выходы которых подсоединены к входу первого сумматора 3, к выходу последнего подсоединены входы двух выпрямителей 4 и 5

положительного и отрицательного напряжений. К выходу первого выпрямителя 4 подсоединен первый вход второго сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом второго выпрямителя 5. Входы первого 7 и второго 8 пороговых элементов соединены с выходами первого 4 и второго 5 выпрямителей соответственно. Выход второго сумматора 6 подключен к фильтру 9 низких частот, выход которого присоединен к входу преобразователя 10 напряжения в частоту. Выход преобразователя 10 присоединен к первому входу первого блока 11 совпадения, а к второму и третьему его входам подключены выходы первого 7 и второго 8L пороговых элементов соответственно. Первый и второй выходы первого блока 11 совпадения подключены к двум входам ре

сл ю

00

VJ а

версивного счетчика 12, выходы которого соединены с входами отсчетного блока 13. Отсчетный блок 13 может быть построен следующим образом.

Первый вход отсчетного блока 13 через дискриминатор 14 длительности подсоединен к первому входу триггера 15, второй вход - к второму входу триггера 15, выход которого подсоединен к первому входу второго блока 16 совпадения, второй вход последнего подключен к входу дискриминатора 14 длительности. Выход второго блока 16 совпадения подсоединен к входу блока 17 согласования, выход которого подключен к индикатору 18. Третий вход второго блока 16 совпадения подключен к выходу генератора 19 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода перемножителей 1 и 2, соответствующее активной мощности трехфазного тока, поступает на первый сумматор 3, обеспечивающий суммирование и усиление выходного напряжения перемножителей, значение которого знакоперемен- но в зависимости от мощности в нагрузке. Для измерения положительного и отрицательного напряжений, соответствующих прямому и обратному потокам энергии, напряжение с выхода первого сумматора 3 подается на выпрямители 4 и 5, при этом положительное напряжение проходит на выход выпрямителя 4, а отрицательное - на выход выпрямителя 5. Одноименные выходы выпрямителей 4 и 5 подаются на второй сумматор 6, осуществляющий суммирование положительного и отрицательного напряжений выпрямителей 4 и 5, и на первый и второй пороговые элементы 7 и 8, работающие по принципу компараторов нулевого уровня, обеспечивающие коммутацию ре- версивного счетчика 12 импульсов через первый блок 11 совпадения на сложение при поступлении на вход устройства энергии прямого направления и вычитание при обратном направлении энергии. Напряжение с выхода второго сумматора 6 поступает на вход фильтра 9 низких частот, предназначенного для подавления периодических помех, кратных частоте питающей сети, выходное напряжение подается на интегрирующий преобразователь 10 напряжения в частоту следования импульсов. Количество импульсов на выходе преобразователя 10 напряжения в частоту пропорционально энергии прямого и обратного направлений. При измерении энергии прямого направления импульсы с выхода преобразователя 10 поступают на первый вход первого блока 11 совпадения, на второй вход которого подается напряжение с выхода первого порогового элемента 7, при этом с выхода первого блока 11 совпадения импульсы поступают на вход счетчика 12 импульсов и через дискриминатор 14 длительности, триггер 15, второй блок 16 совпадения, блок 17 согласования проходят на индикатор 18. При измерении энергии обратного направления (величина действия времени мощности об0 ратного направления во много раз меньше времени протекания мощности прямого направления при импульсно-реверсивных режимах) импульсы с выхода преобразователя 10 напряжения в частоту поступают также

5 на первый вход первого блока 11 совпадения, на третий вход которого поступает напряжение с выхода второго порогового элемента 8, дающего разрешение первому блоку 11 совпадения на измерение энергии

0 обратного направления. В зависимости от знака поступающего напряжения первый блок 11 совпадения, реверсивный счетчик 12 импульсов, дискриминатор 14 длительности, триггер 15, второй блок 16 совпадения

5 производят суммирование импульсов при поступлении сигнала с первого порогового элемента 7 и вычитание импульсов при поступлении сигнала с второго порогового элемента 8 для определения суммарного

0 числа импульсов, соответствующих суммарной энергии, регистрируемых отсчетным блоком 13.

Повышение точности измерения суммарной энергии достигается за счет того.что

5 вместо переключателя мощности, управляемого от генератора ступенчатого напряжения и индикатора знака, использованы аналоговые выпрямители 4 и 5, позволяющие производить раздельное измерение

0 положительного и отрицательного напряжений, соответствующих прямому и обратному направлениям энергии . Время протекания энергии обратного направления составляет 0.01-2 с. Время пер еключе5 ния переключателя мощности от генератора ступенчатого напряжения, индикатора знака, счетчика импульсов соизмеримо и даже больше нижнего предела времени протекания энергии обратного направления, поэто0 му происходит недоучет этой энергии, а значит, и суммарная энергия измеряется с определенной погрешностью. Для устранения этой погрешности при измерении энергии введены два выпрямителя 4 и 5,

5 погрешность измерения при этом определяется напряжением смещения выпрямителей, / которое для использованных в данном случае микросхем 224 УД 1В составляет 10 мкВ, т.е. 0,1% от входного напряжения выпрямителей 4 и 5, а также временем срабатывания

пороговых элементов 5 и 7, которое для использованных в устройстве микросхем типа 521 СА 2 составляет 140 с, что во много раз меньше времени протекания энергии обратного направления.

Таким образом, применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерения суммарной энергии при им пул ь- сно-реверсивных режимах.

Формула изобретения Устройство для измерения активной энергии, содержащее первый и второй пороговые элементы, преобразователь напряжение-частота,, реверсивный счетчик, отсчетный блок, .отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены первый и второй перемножители, первый и второй сумматоры, фильтр нижних частот, первый и второй выпрямите-

ли, причем выходы перемножителей соединены с соответствующими входами первого сумматора, выходом подключенного к входам первого и второго выпрямителей, выход первого выпрямителя соединен с первым входом второго сумматора и входом первого порогового элемента, выход второго выпрямителя соединен с входом второго порогового элемента и вторым входом второго сумматора, выход которого через фильтр нижних частот и преобразователь напряжение-частота соединен с первым входом блока совпадения, второй и третий входы которого подключены к выходам первого и второго пороговых элементов соответственно, первый и второй выходы блока совпадения подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика соответственно, соединенного выходом с входом отсчетного блока.

Измерение относится к электроизмерительной технике. Устройство предназначено для измерения энергии прямого и обратного направлений и суммарной энергии, потребляемой нагрузкой, и может найти применение при измерении энергии импульсно-реверсивных режимов. Целью изобретения является повышение точности измерения суммарной энергии импульсно- реверсивных режимов при изменении направления передачи энергии за малые промежутки времени. Цель достигается введением двух сумматоров 3 и 6, двух выпрямителей 4 и 5, фильтра 10 низких частот. Первый сумматор 3 формирует мгновенную мощность трехфазной сети. Выпрямители 4 и 5 совместно с вторым сумматором 6 образуют сигнал, пропорциональный модулю активной мощности. Пороговые элементы 7,8 и первый блок 11 совпадения управляют работой реверсивного счетчика 12, в котором и формируется суммарная потребляемая энергия, отображаемая отсчетным блоком 13. Устройство также содержит первый 1 и второй 2 перемножители. Устройство также содержит преобразователь 10 напряжение - частота. В изобретении приведена возможная схема построения от- счетного блока 13. 1 ил. Ё

UAS