Устройство для измерения мощности Советский патент 1991 года по МПК G01R21/06 G01R21/133 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в универсальных ваттметрах переменного тока для измерения активной, реактивной и полной мощностей, а также величин cos p и sin p в цепях синусоидального тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения величин cos p и sin p .

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит множительный блок 1, формирователь 2 временных интервалов, анализатор 3 знака, выпрямитель 4, преобразователь 5 напряжение-частота, ключ 6, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 период-код, регистр 9 сдвига, первый, второй и третий регистры 10, 11, 12 памя i и, первый и второй селекторы-мультиплексоры 13, 14 и делитель 15 кодов.

Два входа 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 выпрямителя 4, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь 5 напряжение-частота, ключ 6 и реверсивный счетчик 7. Второй управляющий вход ключа 6 соединен с первым выходом формирователя 2 временных интервалов, второй и третий котороо

00

4

О 00

Ю

го подключены к двум входам преобразователя 8 период-код. Два выхода анализатора 3 знака соединены с двумч сходами реверса реверсивного счетчика 7, информационный (кодовый) выход которого подключен к общей шине, объединяющей информационные (кодовые) входы первого, вюрого и третьего регистров 10, 11, 12 памяти, входи разрешения записи которых соединены со ответственно с порвым, вторым и третьим выходами регистра 9 сдвига, вход которого подключен к четвертому чыходу формирователя 2 временных интерналов. Информационные (кодовый) выходы первого, второго и третьего регистров 10, 11, 12 памяти соедн пены шинами соотоетстпенно с первым, вторым и третьим информационными (одо выми) входами первого солактс.ра-м /лы 1 плексора 13, информационный DUXO/I третьего регистра 12 пидклю iefi же к первому информационному (кодовому) входу второго селектора-мультипле)гора 14, второй информационный (кодовый) вход которого соединен с информационным (кодовым) выходом преобразователя 8 период код. Два адресных входа первого селектора-мультиплексора 13 подключены к пятому и шестому выходам, а адресный вход второго селектора-мультиплексора 14 - к седьмому выходу формирователя 2 временных интервалов. Информационные (кодовые) выходы первого и второго селекторов-мультиплексоров 13, 14 соединены соответственно с пррвчм и аторым кодовыми входгзми делителя 15 кодоп

Устройство работает следующим образом.

Напряжение u vi) и ro l(t) исследуемой цепи поступают на множительный блок 1 и формирователь 2 временных интерсапов. В множительном блоке 1 образуется напряжение, пропорциональное произведению мгновенных значений напряжения и тока исследуемом цепи

Up 1 (t ) Ki V I cos ip + cos ( 2 0) t - p)

(1)

где U, I - действующие значения напряжения и тока;

о) - круговая частота напряжения и гока;

р - фазовый сдвиг между напр жени- ем и током;

Ki - коэффициент передачи множитель ного блока 1,

Это напряжение подается с выхода множи тельного блока 1 на входы анализатора 3 знака и через выпрямитель 4 из преобразо ватель 5 напряжение частота Анализатор 3

знака определяет знак напряжения UP(t) и в зависимости от этого формирует сигнал управления режимом рабшы реверсивного счетчика /, суммирование при Up(t) 0 и

вычитание при U|.(t) 0.

Выпрямитель 4 необходим для того, что- di,i можно било испош зочэть Солее простой одпополярний преобразователь 5 напряжение-час гс -п, на выходе которого образуется

последовательность импульсов с частотой 1(0, пропорциональной выходному напряжению выпрямителя 4 IUp(i) , г.е,

f(t)-K2K3 IUp(t) ,(2)

|дп К2, Кз - коэффициенты передачи соотвптственно выпрямителя А и преобразова- I :п 5 напрчжрние частота

Импульсы с выхода преобразователя 5 |. |фчжснио-частот поступают на сигнальный ьход ключа и, который в исходном состоянии закрыт по управляющему входу сигналом с первого выхода формирователя 2 временных интервалов.

В режиме измерения на первом выходе формирователя 2 временных интервалов

образуются управляющие сигналы, длительность которых определяется измеряемой величиной - активной, меакшвной или полной мощностью Этими LHI налами ключ 6 открывает) и черс пс о на счетный вход

реверсивноюсчегч ка7 с преобразователя Р нэпряжение-частита поступает определенное количество импульсов. Режим работы реверсивного счетчика 7 определяется .знаком напряжения Up(t) и задается управчяющими сигналами, подаваемыми с двух выходов анализатора 3 знака на два входа рспирсионою счетчика 7

Показания реверсивного счетчика 7 определяются вражением с учетом равенства (и)

45

t N1 J f (t)d t

ti

где ti, t2 временные границы открытого состояния ключа 6.

Временные или фазовые интервалы открытого состояния ключа 6 и показания реверсивного счетчика 7 для активной Р, реактивной Q и полной S мощности приведены в таблице.

В момент времени т.2 спада управляющего строб-импульса, открывающего ключ 6 при измерении активной мощности Р, на четвертом выходе формирователя 2 временных интервалов образуется импульс, поступающий в регистр 9 сдвига. На первом управляющем выходе регистра 9 сдвига появляется сигнал, разрешающий запись кода Np с реверсивного счетчика 7 в регистр 10 памяти. Аналогично при измерении реактивной Q и полной S мощностей с четвертого выхода формирователя 2 временных интервалов в регистр 9 сдвига поступают второй и третий импульсы, что приводит к появлению управляющих сигналов соответственно на втором и третьем выходах регистра 9 сдвига, разрешающих запись кодов NQ, NS с реверсивного счетчика 7 в регистры памяти 11, 12 соответственно.

После этого на пятом, шестом и седьмом выходах формирователя 2 временных интервалов образуются управляющие сиг- налы, подаваемые соответственно на первый и второй адресные входы селектора-мультиплексора 13 и на адресный вход селектора-мультиплексора 14. В зависимости от измеряемой величины зада- ется соответствующий адрес на адресные входы селекторов-мультиплексоров 13, 14 и на их выходы поступает один из входных кодов. Так, при измерении активной, реактивной и полной мощностей селектор-муль- типлексор 14 находится в одном и том же состоянии, при котором на его информационный выход подается код периода Mr напряжения (и тока) исследуемой цепи, поступающий на второй информационный вход селектора-мультиплексора 14 с информационного выхода преобразователя 8 период-код. Код периода NT образуется в преобразователе 8 период-код по сигналам, которые подаются на его входы со второго и третьего выходов формирователя 2 временных интервалов. Он определяется соотношением

N, -К 4 Т, где Т - измеряемый период;

«4 - коэффициент передачи преобразователя 8 период-код

Управляющие сигналы на адресных входах селектора-мультиплексора 13 поочередно задают три адреса, которыми на его информационный выход с некоторой задержкой, необходимой для выполнения вычислительной процедуры в делителе 15 кодов, подаются коды Np, NQ, NS с информационных выходов соответственно регистров 10, 11, 12 памяти При этом коды Np, NQ, Ns поступают с информационного выхода селектора-мультиплексора 13 на первый информационный вход (вход делимого), а код N т с информационноговыхода селектора- мультиплексора 14 - на второй информационный вход (вход делителя) делителя 15 кодов. Тогда, учитывая выражения (3), (4), (5), (6), на выходе делителя 15 кодов получаем коды отношений

Np

К5

м v No NQ Ks -irr

NT

N KPf

KDQ

NS K5

N

KDS

N; p

где КБ - коэффициент передачи делителя 15 кодов;

Кр КоКаКзКб/ 2 тг К/} - коэффициент передачи устройства по мощности.

Коды Np, NQ, Ns пропорциональны соответственно активной, реактивной и полной мощностям.

При измерении величин cos у и sin (p селектор-мультиплексор 14 управляющим сигналом по его адресному входу переводится в другое состояние и на его информационный выход подается код NS с первого информационного входа (или с информационного выхода регистра-12 памяти). Селектор-мультиплексор 13 управляющими сигналами по его адресному входу поочередно устанавливается в первое и второе состояния, при которых на его информационный выход поступают коды Np, NQ соответственно с первого и второго информационных входов (или с информационных выходов ре- шстров 10, 11 памяти) Тогда на выходе делителя 15 кодов образуются коды отношений

NCOS У Ks

Nn

-fgf- К / COS f

ыi/ NQ .,

Nsln У Ky Sin p

где K/j Kg - коэффициент передачи устройства по величинам cos if и sin p

На этом процесс измерений завершается.

Полученные коды Np, NQ, Ns. NCOS f , Nsin if) с выхода делителя 15 кодов могут поступать либо в блок решстрации, либо использоваться в качестве управляющих сигналов в системах автоматического управления источником электроснабжения

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения состоит в том, что оно обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства для измерения мощности по основному авторскому свидетельству за счет измерения величин cos f и sin p , что приводит к универсальности и расширению области применения устройства при минимальных аппаратурных затратах, а это в свою очередь позволяет попучить существенный экономический эфФ°кт учи тывая массовое применение анапошчнмх по назначению измерителей в системах электроснабжения практически все про

мышленных предприятий страны. Функциональные возможности устройства могут быть еще расширены за счет измерения фазового сдвига р , если в устройство ввести вычислитель функции arccos p (или arcsln f), подключив его к выходу делителя 15 кодов.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения при построении цифровых измерителей мощности позволяет повысить их многофункциональность (или универсальность), тем самым обеспечивает упрощение процесса эксплуатации за счет уменьшения объема измерительных операций и повышение экономичности. Формула изобретения Устройство длл измерения мощности по авт. сп. № 1437792, о т л v чающееся тем что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения величин коэффициентов активной и реактивной мощностей, в него дополнительно введены регистр сдвига, три регистра памяти и два селектора-мультиплексора, при этом пход регистра сдвига соединен с четвертым вы- ходом формирователя временных интервалов, первый, второй и третий выходы регистра сдвига подключены к входам разрешения записи соответственно первого, второго и третьего регистров памяти, информационные входы которых объединены в одну шину, которая соединена с информационным выходом реверсивного счетчика, информационные выходы первого, второго и третьего регистров памяти подключены к первому, второму и третьему информационным входам первого селектора-мультиплексора соответственно, первый и второй адресные входы которого соединены с пятым и шестым выходами формирователя временных интервалов соответственно, информационный выход третьего регистра памяти и информационный выход преобразователя период-код подключен к первому и второму информационным входам второго селектора-мультиплексора, адресный вход которого соединен с седьмым выходом формирователя временных интервалов, а выходы первого и в-орого селекторов - мультиплексоров подключены соответственно к первому и второму входам делителя кодов.

U Ц)

.

d

Ј

c

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в универсальных ваттметрах переменного тока. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения величины cos f и sin p . Она достигается тем, что в устройство сведены регистр 9 сдвига, три регистра 10 11 12 памяти и два селектора-мультиплексора 13, И. Сущность изобретения состоит в том, что по измеренным значениям активной, реактивной и полной мощностей определяют величины cos f и sin (p , для чего зафиксированные в регистрах 10, 11 памяти величины активной или реактивной мощности подают через первый селектор-мультиплексор 13 на вход делимого делителя 15 кодов, а значение полной мощности с выхода третьего регистра 12 памяти через второй селектор-мультиплексор 14 на вход дплителя. Устройство также содержит множительный б Юк 1, формирователь 2 временных интервалов, анализатор 3 знака, выпрямитель 4, преобразователь 5 напряжение-частота, ключ, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 период-код 1 ил. (Л С

1

0

ш