Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК G01R19/22 

I

w

fe

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика переменного напряжения например в составе автоматического регулятора статического компенсатора реактивной мощности, где требуется оперативная информация о величине напряжения сети переменного тока. Цель изобретения - обеспечение работы преобразователя с вы- сокоомным источником переменного напряжения. Для этого реактивные элементы 3, 4 выполнены индуктивными. Преобразователь также содержит резисторы 1,2 и диод 5. 3 ил,

и

Фиг.1

о ю

00

сл о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика переменного напряжения, например в составе автоматического регулятора статического компенсатора реактивной мощности, где требуется оперативная информация о величине напряжения сети переменного тока.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности преобразования при работе с высокоомным источником входного сигнала.

На фиг,1 приведена принципиальная схема измерительного преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы его работы (идеальные); на фиг.З - временные диаграммы, иллюстрирующие работу реального преобразователя.

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит резисторы 1 и 2, индуктивные элементы 3 и 4, например дроссели и диод 5. Первые выводы резисторов 1 и 2, а также первые выводы индуктивных элементов 3 и 4 объединены между собой и образуют вход преобразователя, который предназначен для подключения к источнику переменного напряжения UBX. Вторые выводы резисторов 1 и 2 индуктивных элементов 3 и 4 соединены между собой и образуют выход преобразователя, который является источником постоянного напряжения иВых, величина которого пропорциональна величине UBX. Диод 5 включен последовательно с индуктивным элементом 4.

На временной диаграмме (фиг.2) приведены следующие кривые: а - переменное напряжение UBX, б - ток через индуктивный элемент 3 и резистор 1, в - ток через индуктивный элемент 4, диод 5 и резистор 2, г - напряжение на резисторе 1, д - напряжение на резисторе 2, е - напряжение на выходе преобразователя ивых.

На фиг.З приведены кривые токов и напряжений реального преобразователя.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Индуктивные элементы 3 и 4 выбираются с одинаковыми индуктивными сопротивлениями. Сопротивления резисторов 1 и 2 могут также быть одинаковыми. Кроме того, необходимо выполнение условия, что сопротивление индуктивных элементов 3 и 4 много больше сопротивления резисторов 1 и 2, в качестве/которых могут быть использованы шунты. При таком условии через индуктивный элемент 3 и резистор 1 протекает практически индуктивный гок, отстающий по фазе на четверть периода от переменного напряжения, подаваемого на вход преобразователя. В цепи индуктивного элемента 4 и соответственно, резистора 2 протекает пульсирующий TOKV переменная составляющая которого равна току резистора 1, а постоянная составляющая равна амплитуде переменной составляющей. Форма данного тока обусловлена наличием диода 5 в цепи индуктивного элемента 4 и источника переменного напряжения UBX.

Входное напряжение определяется выражением

Sin Wt ,(1)

где Urn - амплитуда напряжения; (О- круговая частота; t- время. Ток через резистор 1

,(2)

где L - индуктивность элемента 4 и диода 5. 25Выражение (2) получено при условии

(, где R - сопротивление резисторов 1 и 2.

Ток через резистор 2

30

(3)

«2(1-cos ).

Кривые напряжений на резисторах 1 и 2 35 приведены на осях гид (фиг.2). Они описываются следующими выражениями;

40

Ui Н R -Um - COS 0)1;

-(1-COS rot)

(4)

(5)

На выходе преобразователя присутствует напряжение, равное разности напряжений на резисторе 2 и резисторе 1:

UBb.x U2-Ui Um щ- (1 - COS ft) t) 4+ U,COSO),.

55

(6)

Следовательно, выходное напряжение преобразователя пропорционально входному и не содержит пульсаций, так как не зависит от времени. Таким образом, на выходе преобразователя присутствует сглаженное напряжение в установившемся ре- где 1Гмакс - максимальное значение Увых; жиме при допущении о том, что о) L R.UMKH - минимальное значение 11Вых.

Пульсации выходного напряжения ре-11макс равно выходному напряжению в

ального преобразователя обусловлены ак- 5 момент ш . a Цмин в момент an oti тивными сопротивлениями схемы. (ф и г. 3), отсюда Напряжение на резисторе 2 с момента включения диода 5. т.е. с момента перехода входного напряжения через нулевое,т значение, определяется следующим выра- 10 жением:

Имакс Um . J, . Sin l((l)Lf

т

(ft/Lf + R

.sin (on ) +

4- sin p e

5TL

здесь

y arctg

Напряжение на резисторе 1

Ntaay+R Кривые данных напряжений приведены на фиг.З, которые построены для .

Выходное, напряжение преобразователя

UeWx U2-Ui -Um R

,j . . . - slnu е ,l()z + R Y

Последнее выражение определяет кривую выходного напряжения на интервале (фиг.З). На интервале u)) выходное напряжение описывается следующей формулой .

Коэффициент пульсаций выходного напряжения определяется по формуле:

Цмакс UMHH

UK

U

мин

ент ш . a Цмин в момент a . 3), отсюда ,т

Имакс Um . J, . Sin l((l)Lf

UMHH - Ur

R

sin у) е

Формула коэффициента пульсаций имеет вид

-йл: 1

Кп .

1 +е

Момент времени o)ti получается из ус- ловия . Для упрощения примем

5 2-, так как практически р 89, тогда

35

-aJLwt1cos wti e

40

С учетом последнего соотношения, формула для определения коэффициента пульсации имеет вид

лсV -О 1 -COSQU1 „ 2 Wt1

45Кп 2 1+COSG tl-2 t9 Г

Для реальных параметров схемы ,042приюШ 140; .059npHu L/R 100. Формула изобретения

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два реактивных элемента, два резистора и диод, отличающийся тем

что, с целью обеспечения работы устройства с высокоомным источником переменного напряжения, реактивные элементы выполнены индуктивными, причем их первые выводы и первые выводы резисторов объединены соответственно и являются со- ответственно первым и вторым выводом преобразователя, второй вывод первого реи.

Art

и

Фиг.Ј

зистора соединен с вторым выводом первого индуктивного элемента, а второй вывод второго резистора - с катодом диода, анод которого соединен с вторым выводом второго индуктивного элемента, кроме того, вторые выводы первого и второго резисторов являются соответственно третьим и четвертым выводами преобразователя.

ait

4to

№ u)t

Фиг.З