Устройство для измерения основной частоты в цепи переменного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R23/00 

Устройство относится к области элект ротехнических измерений. Известно устройство для измерения основной частоты в цепях переменного то ка, описанное в авторском свидетепьстае № 566194, содержащее последовательно соединенные датчик тока, двухканальный усилитель-преобразователь, два фильтра нижних частот, блок деления и блок извлечения квадратного корня, причем первый канал усилителя-преобразователя содержит квадратор, а второй канал - после довательно соединенные интегратор и квад ратор l. Недостатксвл известного устройства яв ляется малая точность измерения при изменении в широких пределах амплитуд высших гармоник входного сигнала. Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения в широком диапазоне изменения амплитуд высших гар моник входного сигнала. Для этого в известное устройство дополнительно введен интегратор, включенны между выходом датчика тока и входом усилителя-преобразователя. На приведена блок-схема устройства. Устройство для измерения основной частоты в цепи переменного тока содержит последовательно соединенные датчик 1 тока исследуемой цепи, интегратор 2 и двухканальный усилитель-преобразователь 3. Выходы первого и второго каналов этого усилителя подключены ко входам фильтров нижних частот 4 и 5 соответственно. Выходы фильтров 4 и 5 соединены со входами блока 6 деления, а выход последнего - со входом блока 7 иэвлечения квадратного корня. Вход блока 7 является выходом всего устройства. канал усилителя преобразователя 3 содержит квадратор 8, а второй канал последовательно соединенные интегратор 9 и квадратор 10. Устройство работает следующим образом. Пш подаче на вход устройства тока --l,(. (2uy IsinCnuui+M), .--- №и %% И/ где - fo i-i-fria - 2 плитуды (начальные фазы) 1-ой, 2-ой, ....,|1-ой гармоник; UU- угловая частота первой гармоники; i- текущее время, нап ряжение на выходе интегратора 2 имеет - L nit ° 1 :-2 CosC2ai-fctv -)+...-v f co&CviMUt -MHl где К„- постоянный коэффициент. , При этом напряжение на выходе квадратора 8 таково: «, , та ,. 2 h «Inl Cos2( cos 2(2цуЪ- -Ч .- - cosSCntwi+ HHQ,,: ( где Kg и Kg - постоянные коэффициенты сумма гармонических составляющих амплитуда каждой из .которых определяе ся произведениями амплитуд двух разных гармоник, а частота - или разностью частот этих гармоник, а на выхо де фильтра 4 нижних частот напряжение следующее: 11 4--.), Л4 4 суг- ( т-1 2 где К постоянный коэффициент. Выходное напряжение интегратора 9, на вход которого подается напряжение и2. равно: 9 Г Ч l i5 Pni-i C«-b,)4 )-Ь4.)4---4Л где Kq - постоянный коэффициент. При этом выходное напряжение квад тора 10 следующее: Ьаг. 4) (,-)(2ci;t4.4.,V IWH coe2(hwt-4-vp VQ, (6) k°Q - постоянные коэффициендеы; сумма гармонических составляюих, аналогичная Q, а выходное напряжеие фильтра 5 таково: .), (7) VoKiL - --), де Kg- постоянный коэффициент. в блоке 6 осуществляется деление напяжений и на Ug. Поэтому согласно (4) (7) напряжение на выходе блока 6 деения таково: . к.. 4- ti4 де Ку и (j - постоянные коэффициенты. Напряжение на выходе блока 7 извлеения квадратного корня, являющееся выодным напряжением устройства, равно; Jfibix-l --г.-. 24 - К - постоянный коэффициент. Выходное напряжение пропорционально измеряемой частоте первой гармоники тока. При несинусоидальном токе наибольшую величину обычно имеет первая гармоника. Пусть, например, амплитуда второй гармоники составляет 5О% от амплитуды первой гармоники, а амплитуды других высших гармоник малы. Тогда из (9) следует SblX ° Аналогичные расчеты показывают, что если амплитуда второй гармоники составляет 7О% и 10О% от первой, то соответс BblX O -Kti) И ,Ь1х 08Коир з последних выражений следует, что при изменении амплитуд высших гармо .jgjj широких пределах, вплоть до значения амплитуды первой гармоники, погрешность измерения основной частоты небольшая. Это является важным положительным качеством устройства в тех случаях, когда амплитуды токов и их гармо™ ™ изменении частот также могут изменяться. 57 Если дополнительные интеграторы вида 2, включенные между выходом датчика тока и входом усилителя-преобразователя, использовать для измерения основной частоты в многофазной цепи переменного тока, то можно добиться уменьшения амплитуд гармонических составляющих сигналов на входах фильтров нижних частот вида 4 и 5 и упростить тем самым эти фильтры. Формула изоб р е т е н и я Устройство для измерения основной частоты в цепи переменного тока по автхзрскому свидетельству № 566194, о т п и чающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения в широком диапазоне изменения амплитуд высших гармоник входных сигналов, оно дополнительно содержит интегратор, включенный между выходом датчика тока и входом усилителя-преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 566194 кл. 3 О1 R 23/ОО от 26.01.76.

ot