УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА Советский патент 1971 года по МПК G01R21/06 

1

Изобретение относится к устройствам для преобразования активной мощности в контролируемой цепи переменного тока в электрический параметр. Эти устройства находят широкое применение как датчики мощности в системах автоматического регулирования турбогенераторов, гидрогенераторов и дизельгенераторов, в системах экономичного распределения нагрузки между генераторами и станциями в энергосистеме, для ввода информации в информационные и управляющие вычислительные мащины энергосистем и энергоблоков.

Известны устройства для преобразования активной мощности в среднее значение импульсного тока, содержащие измерительные трансформаторы тока и напряжения, источники пилообразного напряжения и напряжения смещения, нуль-индикатор и реверсивный транзисторный ключ. Однако такие устройства сложны и недостаточно точны.

В предложенном устройстве транзисторный ключ подключен последовательно с нагрузкой к вторичной обмотке трансформатора тока, цепи управления ключа подсоединены на выход нуль-индикатора, вход которого подключен к соединенным последовательно источникам пилообразного напряжения, напряжения смеп1,ения и напряжения пропорционального току контролируемой цепи. Это позволяет упростить устройство и повысить точность,

Для компенсации переменной составляющей, пропорциональной току контролируемой цепи, введен трансформатор компенсации, перпичная обмотка которого подключена параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, а вторичная обмотка включена на сопротивление, включенное последовательно с транзисторным ключом.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема

предлол енного устройства для включения в одну фазу; на фпг. 2 -кривые напрялсения и токов, поясняющие принцип действия устройства. Устройство содержит генератор / пилообразного или подобного напряжения, источник 2 напряжения смещения, нуль-индикатор 3, определяющий моменты переключения транзисторного ключа, сопротивления 4-10, транзисторы 11, 12, образующие реверсивный ключ

амплитудного модулятора, трансформатор 13 тока, компенсирующий трансформатор 14 и трансформатор 15 напрял ения.

Устройство работает следующим образом. На сопротивлениях 4, 5, 6 осуществляется

алгебраическое суммирование униполярного пилообразного напряжения Un генератора /, стабильного постоянного напрял ения смещения f/cM от источника 2 и напрял ения от трансформатора 15 напрял ения. Амплитуда на, период его t значительно меньше нериода Т нанряжения контролируемой цепи, а полярность противоположна полярности напряжения смещения LCM и запирает нзль-индикатор 3. Алгебраическая сумма напряжений Un, LCM и и подается на вход нуль-индикатора 3. Последний работает так, что когда алгебраическая сумма напряжения смеш,ения и мгновенного значения напряжения U больше значения опорного пилообразного напряжения, транзисторы 11 и 12 реверсивного транзисторного ключа открыты, если же алгебраическая сумма напряжения смеп1,ения и мгновенного значения напряжения U меньше опорного напряжения {/ш то транзисторы 11 12 - закрыты. Нуль-индикатор переключает транзисторы // и 12 из открытого состояния в закрытое в те моменты времени, когда алгебраическая сумма нанряжения смеш,ения и мгновенного значения напряжения равна опорному напряжению (точки /-IV на фиг. 2). К коллекторной цепи транзисторов 11 и 12 подводится напряжение от трансформатора 13 тока, пропорциональное току контролируемой цепи (1/тс sin {со/-ф), где /(/ - коэффициент пропорциональности, /тс - амплитуда тока контролируемой цепи, ф - угол сдвига между нанряжением и током контролируемой цепи. Транзисторы // и 12 работают в релшме насыщения и, если нринебречь остаточным падением напряжения на транзисторах 11 и 12, то в те нромежутки времени, когда транзисторы открыты, напряжение UK прикладывается к сопротивлению 9 нагрузки. За период Т изменения напряжения контролируемой цепи к нагрузке прикладывается га импульсов напряже/ 7 ния . Площадь импульса напряжения на сопротивлении нагрузки равна произведению длительности импульса на амплитуду импульса. Так как частота опорного пилообразного напряжения выбрана достаточно большой (т - мало), то длительность А-того импульса напряжения на нагрузке будет мала но сравнению с периодом изменения напряжения (или тока) контролируемой цепи и поэтому за время импульса напрял :ения на нагрузке амплитуда импульса меняется мало и равна /mc-/Ci-sin (со/к-ф) (см. фиг. 2).Втечение времени Д/W напряжение U также изменяется незначительно, и его можно принять равным №)/(j,..sin со/к. Длительность импульса напряжения на нагрузке пропорциональна сумме напряжений f/cM+t/Ч т. е. д;(й)/(д(/см+( ). Площадь й-того импульса 5ft (/i Д/W-/СД./(ц /(//шс sin ((ofK-ф) sin Ы/к + /СД Kl см /me sin (со/к-ф) Первое слагаемое в этом выражении пропорционально мгновенной мощности контролируемой цепи, а второе мгновенному значению тока контролируемой цепи. Это слагаемое может быть компенсировано введением в выходную цепь преобразователя составляющей, пропорциональной току контролируемой цепи, с помощью трансформатора 14 напряжения, который подключен ко вторичной обмотке трансформатора 13 тока, питающего коллекторную цепь транзисторов // и 12. В этом случае площадь каждого импульса будет пропорциональна мгновенной мощности. Среднее значение напряжения на нагрузке за период Т равно Lcp. 5ft, но так как S пронор 1ционально мгновенной мощности, то Ui.-s.- п 1 V о :- j-ft будет нропорционально активной мощности контролируемой цепи, т. е. f/cp. и /Ср f/c/ccosф, где /Ср - коэффициент пропорциональности, и с - эффективное значение напряжения цепи, /с - эффективное значение тока цепи. Предмет изобретения 1. Устройство для преобразования активной мощности в среднее значение импульсного тока, содержащее измерительные трансформаторы тока и напряжения, источники пилообразного напряжения и напряжения смещения, нуль-индикатор и реверсивный транзисторный ключ, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, указанный транзисторный ключ подключен последовательно с нагрузкой к вторичной обмотке трансформатора тока, цепи управления ключа подсоединены на выход нуль-индикатора, вход которого подключен к соединенным последовательно источникам пилообразного напряжения, напряжения смещения и напряжения, пропорционального напряжению измеряемой мощности. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью компенсации переменной составляющей, пропорциональной току контролируемой цепи, введен трансформатор компенсации, первичная обмотка которого подключена параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, а вторичная обмотка включена на сопротивление, включенное последовательно с транзисторным ключом.

/

г

vy

Риг t

9 UStiiA