Устройство для измерения активной и реактивной составляющих тока Советский патент 1992 года по МПК G01R19/06 

rWf

J1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения активной и реактивной составляющих тока в линейных электрических цепях.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 ток - напряжение, формирователь 2 опорных сигналов, аналоговые ключи 3 и k и интеграторы 5 и 6.

В качестве преобразователя 1 ток - напряжение используется чисто активное образцовое сопротивление, например шунт. Вход преобразователя

Iсоединен с токовым входом устройства, а выход подключен к точке, объединяющей первый вход формирователя 2 опорных сигналов и сигнальные входы аналоговых ключей 3 и , Второй вход формирователя 2 опорных сигналов соединен с входом напряжения устройства, а его первый

и второй выходы подключены к управляющим входам аналоговых ключей 3 и , выходы которых соединены с входами интеграторов 5 и 6, а выходы последних являются выходами устройства

Формирователь 2 опорных сигналов включает дискриминаторы 7 и 8 максимумов, нуль-орган 9 и триггеры 10 и 11 .

Вход дискриминатора 7 максимумов подключен к первому входу формирователя 2 опорных сигналов, а входы дискриминатора 8 максимумов и нуль- органа 9 объединены между собой и подключены к второму входу формирователя 2 опорных сигналов. Выход дискриминатора 7 максимумов соединен с объединенными между собой R-входами триггеров 10 и 11, S-вход триггера 10 подключен к выходу дискриминатора 8 максимумов, а S-вход триггера

II- к выходу нуль-органа 9. Выходы триггеров 11 и 10 являются соответственно первым и вторым выходами формирователя 2 опорных сигналов.

i

Устройство работает следующим образом.

Входной ток Ht) подается на преобразователь 1 ток - напряжение, на выходе которого образуется напряжение I jit), пропорциональное току

u;(t) к,

4 НО,

(1)

5

5

0

5

0

5

0

5

где К 1 - коэффициент передачи преобразователя 1 ток - напряжение.

Напряжение UJ(O подается на сигнальные входы аналоговых ключей 3 и k и по первому входу формирователя 2 опорных сигналов на дискриминатор 7 максимумов, который выделяет моменты f„ переходов напряжения U-(О, а следовательно, и тока i(O через положительные максимумы (фиг.2а) и формирует в эти моменты выходные импульсы.

Напряжение U(t) поступает по второму входу Формирователя 2 опорных сигналов на входы дискриминатора 8 максимумов и нуль-органа 9, на выходах которых образуются импульсы в моменты времени t4 и t0 соответственно переходов напряжения U(О мерез положительные максимумы и нули из отрицательной области в положительную.

Выходные импульсы нуль-органа 9 подаются на S-вход триггера 11, переводя его в единичное состояние, а выходные импульсы дискриминатора 7 максимумов поступают на R-вход триггера 11, возвращая его в исходное, нулевое состояние. На прямом выходе триггера 11 образуется первый опорный сигнал иоги (фиг.2,б), поступающий по первому выходу формирователя 2 опорных сигналов на управляющий вход аналогового ключа 3, который этим сигналом периодически открывается на время () и на его выходе образуется кусочно- гармонический сигнал и/| (О (фиг.2,г) .

Выходные импульсы дискриминатора 8 максимумов подаются на S-вход триггера 10, устанавливая его в единичное состояние, а выходные импульсы дискриминатора 7 максимумов поступают на R-вход триггера 10, возвращая его в нулевое состояние. На выходе триггера 10 образуется второй опорный сигнал UOP4(t) (фиг,2в), который по второму выходу формирователя 2 опорных сигналов подается на управляющий вход аналогового ключа , Этим опорным сигналом ключ 4 периодически открывается на время () и на его выходе образуется

3

кусочно-гармонический сигнал IL(t) К, 1г(О (фиг.2,д) ,

Кусомно-гармонические напряжени U(t) и U2(t) с выходов аналоговы ключей 3 и поступают на входы интеграторов 5 и 6 . на выходах которых образуются напряжения

1 г

U К2 Т 1 МО tz °

К,-К2 I J i,(t)dt, (2)

to

г

ие к2 | J ua(t)dt

1

ч т г

ti

(3)

К ,. К2 - J i2(t)dt ;

iv

где К - - коэффициент передачи интеграторов 5, 6; Т - период входного напряжения или тока.

Средние значения токов i(t) и in(t) равны 1it

Ic 1 J i,(t)dt - , t i+4 х Iw I sin((0t-if)dt Im J sin(wt xd((0t) 5 ImcosCf b-Iq,

-cpa f J ii(t) dt U t(

- Im sin(Wt-(j)dt

i I+V

2. In J sin(COt-T)d(fflt)

1

- u b-Ii

27

m

P1

где амплитуда тока; W - круговая частота; cp - фазовый сдвиг между напря- :жением и током,

IQ , Ip I msin(f- активная и реактивная составляющие амплитуды тока i(t) соответственно,

b т;я - численный коэффициент. i и

Подставляя в выражения (2) и (3) равенства (0 и (5), получим:

322866

U, К, Кг.Ь-10 КЧа, (6)

Ua К,- К b-Ip К Тр , (7)

где К К4 Кг-Ь - коэффициент передачи устройства. Из выражений (6) и (7) видно, что напряжения U и 11/ на выходах ин- IQ теграторов пропорциональны активной 1а и реактивной In составляющим тока,

Формула изобретения

)

и

Y

(4)

5)

я-

акавt)

нт.

3)

15

1. Устройство для измерения активной и реактивной составляющих тока, содержащее преобразователь ток - напряжение, вход которого яв20 ляется первым входом устройства, формирователь опорных импульсов, первый вход которого является вторым входом устройства, два интегратора, выходы которых являются выходами устройст25 ва, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него дополнительно введены два ключа, входы которых объединены и соединены

, с выходом преобразователя ток - напряжение и вторым входом формирователя опорных импульсов, два выхода которого соединены с управляющими входами обоих ключей соответственно, выходы ключей соединены с входами

35 интеграторов.

2, Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем что формирователь опорных импульсов содержит два дискриминатора максимума, нуль-орган и два RS-триггера, прямые выходы которых являются первым и вторым выходами формирователя соответственно, R-входы RS-триггеров объединены и соединены с выходом первого дискриминатора максимума, вход которого является вторым входом формирователя, первый вход которого соединен с входами нуль-органа и второго дискриминатора максимума, выход последнего соединен с S-входом первого RS- триггера, выход нуль-органа соединен с S-входом второго RS-триггера.

40

45

50

9)

«. t.tjt

Использование: измерение активной и реактивной составляющих тока в линейных электрических цепях. Сущность изобретения: устройство содержит преобразователь 1 ток - напряжение, формирователь 2 опорных сигналов, аналоговые ключи 3, 4 и интеграторы 5, 6. Вход преобразователя 1 является первым входом устройства, выход соединен с первым входом формирователя 2 и сигнальными входами аналоговых ключей 3t Второй вход формирователя 2 соединен с вторым входом устройства, выходы формирователя 2 соединены с управляющими входами аналоговых ключей 3, 4. Выходы ключей соединены с входами интеграторов 5, 6Г выходы которых являются выходами устройства. Формирователь 2 содержит дискриминаторы 7, 8 максимумов, нуль-орган 9 и триггеры 10, 11. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. § (Л