Измерительный преобразователь переменного тока Советский патент 1979 года по МПК G01R19/22 

Изобретение касается измеритель НОЙ техники и может быть использовано в устройствах измерения с первичными преобразователями переменного тока, в информационно-измерительных системах высокой точности когда на точность измерения оказывают влияние сетевые помехи. Известны измерительные преобразователи переменного тока, содержащие первичные преобразователи измер емого параметра в амплитуду перемен . кого тока i . Однако такие устройства имеют, большую погрешность измерения, обус ловленную влиянием помех. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является измерительный преобразователь переменного тока, содержащий последовательно соединенные первичный преобразователь измеряемого параметра в амплитуду напрязкения переменного .тока, выпрямитель, первое усредняющее звено, измеритель постоянного тока и шину помехосоздающей сети 2 Однако этот преобразователь имее низкую точность и быстродействие. Цель изобретения -.повышение быстродействия и точности измерительного преобразователя переменного тока. Это достигается тем, что в измерительный преобразователь переменного тока, содержащий последовательно соединенные первичный преобразоватГбль измеряемого параметра в амплитуду напряжения переменного тока, выпрямитель, усредняющее звено, измеритель постоянного тока и шину помехосоздающей сети,введены блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты, фазосдвигающая цепочка, усилитель-ограничитель и второе усредняющее, звено, причем, шина помехосоздающей сети подсоединена, к входу возбуждения первичного преобразователя через последовательно соединенные блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты и фазовращающую цепочку, а вход выпрямителя через последовательно .включенные усилитель-ограничитель и второе усредняющее Звено подсоединен к вхо- ду управления фазовращающей цетЮчки На чертеже приведена блок-схема устройства. Схема содержит первичный преобразователь 1 измеряемого параметра в амплитуду напряжения переменногь тока, выпрямитель 2, первое усредняювдее звено 3, измеритель 4 постоянного тока, усилитель-ограничитель 5, второе усредняняцее звено 6, схему 7 деления частоты на два, фильтр 8 несущей частоты, фазоврамаюиую цё.почку 9. Цифрой 10 обозначена шина помехосоздающей силовой сети, цифрой 11 - линия связи между первичным преобразователем и выпрямителем, воспринимающая наводку силовой сети. УстрОйс во работает следующим образом. Напряжение на входе выпЕзямителя 2 является суммой двух функций времени.- выходного сигнала первичного преобразователя 1 и сетевой помехи. Благодаря связи сетевой шиньз с вход .возбуждения первичного преобразователя через схему 7 деления частоты на два и Фильтр 8 несущей частоты достигается постоянная и не зависящая от Колебаний частоты силовой сети синхронность частот сигнала и помехи, отсутствие низкочастотных комбинационных составляющих на выхо ;нелинейного элемента - выпрямителя, а также достигается минимально возможное О1 УаНйчение спектра сигнала измеряемого параметра. Например, пр применении в качестве осреднякядего .звена RC-фильтра его постоянная вре мени должна быть увеличина всего в 2 раза по отношению к случаю пита ния первичного преобразователя от с ти (когда нет подавления сетевой помехи) иЛи уменьшена на порядок и более по сравнению со случаем, ко да параметры RC-фильтра выбраны из расчета подавления влияния сетевой 11Омехи. Минимально необходимое врем Интегрирования выпря1ишенного сигнала при применении в качестве первого осредняющего звена интегратора Факже возрастает всего в два раза по сравнению со случаем питания первичного преобразователя от сети И многократно ниже того, которое им0ет место при выборе частоты пита ния первичного преобразователя на основе известных теоретических положений о разнесении Спектра сигнал и помехи (речь идет о разных порядках частот) при отсутствии введен«ой связи, обеспечивающей синхронность, частот сигнала и помехи, поддерживаемую автоматически при ко лебаниях частоты напряжения сети. Цепь блоков обратной связи служит для стабилизации оптимальной фазы напряжения возбуждения первичного преобразователя 1. Вели цепь отсут ствует при неблагоприятном сочетании фаз первой и второй гармоник (когда фаза помехи равна ifl/2, а фаза сигнала раз Hat нулю), относител погрешность средневыпрямпеи74ного сигнала 8, независимо от осредняющего звена, равна 0,5 у, где If - отношение амплитуды помехи к амплитуде сигнала. В общем случае фаза помехи не обязательно равна + при нулевой фазе полезного сигнала и относительная погрешность измерения колеблется межд 0,5 и О, .что имеет место, когда фаза помехи равна нулю при фазе сигнала первичного преобразователя О и ilV. Соотношение фаз сигнала и помехи, при котором ошибка средневыпрямленного напряжения на выходе первого осредняющего звена равна нулю, является оптимальным. С целью обеспечения указанного оптимального соотношения фаз сигнала и, помехи напряжение возбуждения первичного преобразователя формируется фазовращающей цепочкой 9, управляемой сигналом с вькода второго усредняющего звена 6. Напряжение на выходе выпрямителя 2, то есть на выходе линии связи первичного преобразователя со вторичной измерительной аппаратурой, представляет собой сумму первой гармоники - сигнала и. ее второй гармоники - напряжения помехи. Это напряжение .усиливается и ограничивается на одну и TV же абсолютную величину по положительной и отрицательной полуволнам усилителем-ограничителем 5. Напряжение на входе второго осреДняющего звена 6 представляет собой последовательйость разнополярных ,прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды, длительность которых равна длительности соответственно положительной и отрицательной полуволны суммарного переменного напряжения на входе выпрямителя 2, а напряжение на выходе звена б по величине и знаку зависит от соотношения длительностей полуволн напряжения на входе выпрямителя 2 и соотношения фаз сигнала и помехи на входе выпрямителя. Благодаря действию.отрицательной обратной связи через усилитель-ограничитель 5, усредняющее звено 6 и фазовращающую цепочку 9 напряжение на входе усредняющего звена 6 П5)иобретает вид последовательности прямоугольных импульсов равной длительности, то есть со средним значением напряжения, равПри этом нулевая фаза помехи совпадает с Фазой и 1Г полезного сигнала, а средневыпрямленное значение напряжения на вьвсоде первого усредняющего звена 3 не содержит составлякйцей, сеязаннбй с помехой от токов силовых питающих сетей. Для эффективной стабилизации требуемой фазы напряжения возбуждения первичного преобразователя в контуре стабилизации необходимо .обеспечить достаточный коэффициент передачи. В связи с этим второе ос реднякхцее звено 6 может быть вьтол-. нено как активный фильтр с коэффициентом передачи , либо это звено должно содержать на выходе пассивный апериодический фильтр некоторого порядка и интегратор или только интегратор. Возможно решение второго усредн Чк)щего звена на базе цифровой техники с выходом через цифроаналоговый преобразователь. Сетевая наводка может создаваться токами трехфазной силовой сети (результирукяаая фаза помехи меняется при изменении величины тока в отдель ных фазах этой сети), однако указанное подсоединение первичного преобразователя должно быть произведено только к шине одной из фаз трехфазной сети. Формула изобретения Измерительный преобразовате:;ь переменного тока/ содержащий последова тельно соединенные.первичный преобра зователь измеряемого параметра в амплитуду напряжения переменного тока, выпрямитель, первое усреднянхцее звено, измеритель постоянного тока и шину помехосоздакицей сети, отличающийся тем, что, с целью повьниения быстродействия и точности, в него введены блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты, фазосдвиганмцая цепочка, усилитель-ограничитель и второе усредняк щее звено, причем шина помехосоздаюадей сети подсоединена к входу возбуждения первичного преобразователя через последовательно соединенные блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты и фазовращающую цепочку, а вход выпрямителя через последовательно включенные усилительограничитель и второе усредняющее звено подсоединен к входу управления фазовращающей цепочки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Жданов Г.М. Телеизмерение. Госэнергоиздат, с,25, 1952. 2.Авторское свидетельство СССР 281636, кл. Q 011 19/22,. 1961.

HIH

aisxe №ffiiiiea &ii iJiafs asiesii9tssir.iaia:Si