Измерительный преобразователь мощности в напряжение постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R21/00 H02M7/02 

Изобретение относится к измерительной технике и автьматике, а именно к устро ствам преобразования мощности в сигнал постоянного тока. Известен измерительный преобразователь мощности, в котором переключение входного тока и напряжения осуществляется на основе фазочувствительньк выпрями телей в сочетании с делителями напряжения по принципу время-импульсной модуляции l. Недостатком указанного преобразователя является низкая .точность преобразования, обусловленная отсутствием коррекции .погрешности в широком диапазоне изменения коэффициента мощности при искаженной форме кривой тока и напряжения. Известен также преобразователь, содержащий входные цепи для подключения тока и напряжения, выпрямитель, пороговый элемент с ключем и цепью разряда конденсатора, схему управления, амплитудный модулятор и фильтр. Пороговый элемент в Сочетании с ключем и цепью разряда конденсатора формирует импульсы с длительностью, пропорциональной среднему здачёйию входного напряжения. Выходные импульсы порогового элемента управляют амплитудным модулятором, питаемым от измеряемого тока. Длительность нахождения-ключей.амплитудного модулятора в замкнутом состоянии равна длительности импульсов порогового элемента. Напряжение на выходе амплитудного модулятора после усреднения фильтром пропорционально произведению измеряемых тока и напряжения. Т.е. активной или реактивной мощйости 2. Существенным недостатком известного Преобразователя являетсято, чТо для обеспечения высокой линейности преобразования мощности длительность формируемых импульсов должна быть незначительна. Это приводит к значительному влиянию искажений формы кривой тока, так как происходит вырезка только незначительной части синусоиды тока, а также ограничивает диапазон изменения угла Ц куежау измеряемым током и напряжением, т.е. и коэффициента мощности ( - ), Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования мощности. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введен блок управления напряжением срабатывания дискри.минатора, выполненный в виде двух источников постоянного напряжения, двух резис тивных делителей напряжения и порогового элемента, причем первый источник постоянного напряже1ШЯ образован встречно включенными выпрямителями стабилизированного и нестабилизировакного напряже- НИИ, подключенными своими входами соответственно ко второй и третьей вторичным o6ivfOTKaM трансформатора напряясения второй источник напряжения выполнен в виде выпрямителя, вход которого подключен к четвертой вторичной обмотке трансформатора напр5вкения, а выход - к пороговому элементу, подключенному ко входу одного из резистивных делителей напряжения, при этом ко входу второго делителя подключен первый источник напряжения выходы обоих делителей включены последовательно между средней точкой первой вторичной обмотки трансформатора напряжения и управляющим входом дискриминатора уровня. На чертеже показана схема предлагаемого измерительного преобразователя мощности в напряжение постоянного тока. Преобразователь содержит входной Трансформатор 1 гшпряжения, первая вторичная обмотка 2 которого подключена ко входу двухполярногр дискриминатора 3 уровня амплитудный модулятор 4, трансформатор 5 тока, сглаживающий фильтр 6 и блок 7 управления напряжением срабаты вания дискриминатора 3 Блок 7 управления напряжением срабатывания состоит из двух источников 8 и 9 постоянного напря жения, двух резистивных делителей 10 и 11 напряжения и порогового элемента 12 выполненного на стабилитроне Д5. Причем первый иcJoчник 8 постоянного напряжения образован встречно включенными выпрямителями стабилизированного 13 на пряжения, и нестабйлизированного 14 напряжения, второй вторичной обмоткой 15 трансформатора 1 и третьей вторичной об моткой 16 трансформатора 1, а второй источник 9 постоянного напряжения выпол нен в виде выпрямителя 17, подключенно го к четвертой вторичной обмотке 18 трансформатора 1. Устройство работает следующим обраом. Измеряемое напряжение UQ через первую вторичную обмотку 2 трансформатора 1 напряжения подается на вход двухполя ного дискриминатора 3 уровня, который формирует прямоугольные импульсы в каждый полупериод измеряемого напряжения. При номинальном значении измеряемого напряжения, напряжения на выходе выпрямителя стабилизированного 13 напряжения и нестабилиаированного 14 напряжения равны между собой, а напряжение на выходе выпрямителя 17 несколько меньше напряжения порога срабатывания элемента 12 (напряжения пробоя стабилитрона Д5). Таким образом, напряжение на выходах резистивньк делителей 10 и 11 отсутстByeTj а на вход дискриминатора 3 уровня поступает только один сигнал, пропорциональный измеряемому напряжению. . При этом длительность сформированных Импульсов на вьпсоде дискриминатора 3 уровня определяется следуЬшим выражением; .(|.-arc5in . V 2 . / где Ш - угловая частота измеряемого. напряжения;. и,,р- напряжение срабатывания дискриминатора уровня; . БХи номинальное значение входного измеряемого напряжения на входе дискриминатора уровня. Отрицательные прямоугольные импульсы дискриминатора 3 с указанной длительностью управляют амплитудным модулятором 4, питаемым через трансформатор 5 тока от входного тока Jg Напряжение на выходе модулятора 4 после сглаживания фильтром 6 определяется выражением: Tt-vv , J K3sill(():K3cOS4iCOSH Чи Kuco54cosavCsiii - где ч--агсзш ч - угол сдвига между CJp, и К - коэффициент преобразования схемы. Как видно из этого выражения, выходное напряжение преобразователя пропорционально активной мощности, если 0054 линейно изменяется при изменении входного напряжения, т.е. со5Н - К U рч

При постоянной величине порога сраба- тыв1ания дискриминатора 3 уровня и отклонении входного напряжения от номинального значения в ту или иную сторону соответственно увеличивается или уменьшает- ся значение , но линейного изменения не происходит и погрешность преобразования может достигать нескольких процентов.

Для обеспечения более высокой линейности между COSM и входным напряжением с помощью блока 7 управления напряжением изменяется порог срабатывания дискриминатора 3 в зависимости от величины входного напряжения. .

При отклонении входного напряжения в меньшую сторону от его номинального значения на выходе резистивного делителя 11 (на резисторе R 1) появляется разностный сигнал (и.-Urt ) повышающий уровень срабатывания и, соответственно, напряжение отпускания дискриминатора 3 уровня.

Приизменении входного напряжения в большую сторону от его номинального зна- чения напряжение на выходе второго источника 9 постоянного напряжения превышает порог срабатывания порогового элемента 12, и на выходе резистивного делителя 10 (на резисторе R З) тоже по5голяется напряжение той же полярности, что и на выходе резистивного Делителя 11. Суммарное напряжение снижает уровень напряжения срабатывания и, соответственно, отпускания дискриминатора 3 уровня.. Необходимая величина сигналов на выходах {Зезистивных делителей 10 и 11 для получения минимально возможной величины погрешностей преобразования от изменения входного напряжения обеспечивается выбо- ром соответствующих величин коэффициентов деления делителей 1О и 11.

Уменьшение аддитивной составляющей погрешности, вызываемой асимметрией плеч дискриминатора 3 уровня и амплитудного модулятора 4, а также влияния наводок достигается включением резистора R 10.

С помоишю указанного резистора напряжение смещения нулевого уровня компенсируется подачей его в противофпзе с выхода амплитудного модулятора 4 «а вход дискриминатора 3 уровня.

Формула изобретения

/Измерительный преобразователь мощности в напряжение постоянного тока, содержащий трансформатор напряже)1ия, подключенный своей первой вторичной обмоткой к дискриминатору уровня, выход которого подсоединен к сглаживающему фильтру через мЪДулятор, ко второму входу которого подключен трансформатор, тока, о т л и чающийся тем, что, с целью уменшения погрешности преобразования, в него введен блок управления напряжением срабатывания дискриминатора, выполненный в виде Двух источников постоянного напряжения, двух резистивйых делителей напряжения и порогового элемента, причем первый источник постоянного напряжения об разован встречно включенными выпрямителями стабилизированного и нестабилизированного напряжений, подключенными сво- .ими входами соответственно ко второй и третьей вторичным обмоткам трансформатора напряжения, второй источник напряжения выполнен в виде выпрямителя, вход которого подключен к четвертой вторич- . ной обмотке трансформатора напряжения, а вьгход - к пороговому элементу, подключенному ко входу одного из резистивных делителей напряжения, при этом ко входу второго делителя подключен первый источник напряжения, выходы обоих делителей включены последовательно между средней точкой первой вторичной обмотки трансформатора напряжения к управляющим входом дискриминатора уровня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

N9 123616, кл, (3 01 R 21/00, 1955.

2.Патент Франции № 1418171, кл. G О1 R, опублик. 1965.

f