Устройство для измерения действующего значения напряжения и тока Советский патент 1980 года по МПК G01R19/26 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для иснользования ири контроле электрнческих снгналов напряжения нлн тока искаженной формы.5

Известно устройство для измерения действующего значения напряжения (тока), выполненное на основе сравнения контролируемого н онорного постоянного снгналов и содержащее комиаратор в виде элек- ю тротеилового преобразователя 1.

Недостаток известного устройства заключается в том, что выходной сигнал электротеплового компаратора колеблется с двойной частотой входного сигнала, если i5 период иоследнего соизмерим с тепловой иостоянной времени компаратора. Указанная пульсапия обуславливает зиачнтельную погрешность измерения.

Более близким к заявленному является 20 устройство для измерения действующего значения напряжения (тока), основанное на использовании в процессе сравнения компенсирующей последовательности импульсов и содержащее, в частности, компа- 25 ратор, одии из входов которого подключен к выходу формирователя импульсов, частотный генератор, вычислнтельный блок н иидикатор 2.

Недостаток известного устройства связан с существенной погрещпостью измереиия иа ннзкнх частотах, которая определяется модуляцней комненспруюп1его спгнала удвоенной частотой входного сигнала. Для уменьщеиия подобной модуляции в известном устройстве увеличивают иостоянную времени компаратора, что отрпцательно сказывается на временп измерения.

Нелью изобретення является повыщение точности нзмеренпя действующего значенпя напряжения и тока при сохранении быстродействия устройства в щпроком частотном днапазоне контролнруемого сигнала.

Для достижеиня поставлеииой цели в уетройство для измерения действуюп,его значения иаиряжения н тока, содержащее комнаратор, один из входов которого подключен к выходу формнрователя имиульсов, частотный генератор, вычислительный блок и ннднкатор. введены квадратор и интегрирующий время - имнульсиый нреобразователь, причем вход квадратора и другой вход компаратора соединены с цепью контролнруемого напряжепня н тока, нерпый вход ннтегрируюн1,сго время - нмнульсиого преобразователя подключен к выходу квадратора, второй вход - к выходу

компаратора, третий вход - к выходу частотного генератора, а выход - ко входу формирователя имщ льсов, вход вычислительного блока соединен с выходом формирователя нмнульсов, а выход - со входом индикатора.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для измерения действующего значения напряжения и тока.

В состав устройства входят термоэлектрический дифференциальный компаратор 1 со входами а и б, квадратор 2, йптегрируюо,ий время-импульсный преобразователь 3, частотный генератор 4, формнрователь импульсов (амплитудный ограничитель) 5, вычислительный блок 6 и индикатор 7.

Работа устройства основана на сравнении компаратором 1 действующих значении контролируемого электрического 1:игиала, например напряжения, и импульсного компенсирующего папряжеиия. Последнее вырабатывается путем квадратирования контролируемого папряжеиия квадратором 2 и формирования в интегрнруюи1:ем время - импульсном формирователе 3 носледовательности импульсов, длительность которых иропорциопальна пптегральному зиачеипю квадрата контролнруемого наи)яжепия. При этом период иовторения импу;гьсов выбирается мсньгие ностоянной времени комиаратора 1 и задается частотным генератором 4. Амнлитуда имиульсов устанавливается постоянной носредством формирователя импзльсов 5. По рез мьтатам компарировапия за счет воздействия выходиого сигпала компаратора 1 на иреобразовател, 3 осуществляется корректировка длитсл иости компеиси)уюи1их импульсов.

После достижсиия равновесия в компараторе 1 действующее зиачеиие контролируемого нанрялсения определяется по иитегральным характеристикам последовательности компенспрующпх импульсов с помощью вычислительного блока 6 и пидикатора 7. Вычиелительиый блок 6 представ,чяот еобой измеритель средиего зиачеиия напряжепия, извлекающий корень квадрагный из результата усредиения. В отдельиых с.чучаях копструктивпая реализапия блока 6 может предусматривать определение действующего значения нанряжения но среднему значению длительностей компенсирующих импульсов.

В соответетвии с изложеииым иродесе измерения в предложеппом устройстве описывается следующими матема1ическими выражениями.

Длительность Т компеисиряюииьх импульсов, поступающих на вход I комиаратора 1, определяется как

Т :К,-К, {UKt dt,(1)

е Al и KZ - постоянные коэффициенты, учитывающие коэффициенты передачи,квадратора 2 и питегрирующего время-имнульспого нреобразователя 3; (/J+1-ti -интервал времени между соседними компенсирующими импульсами;

и у - контролируемое напряжение. Количество тенла Qb выделившееся в миараторе 1 в течение нромежутка врени (/,;-/,-), соответствует

Q,,(2)

где Lj - амилитуда компенсирующих пмнульсов; - сонротивлеиие комиаратора 1

по входу I. Подставляя в (2) зпачения (1), получим:

Q, -Л-.-Л, 7(У2(ОЙ/.:

1t;

+

-.Л-3 I lJl(,

(3)

К.-КгЩ

/л

в тот же самый промежуток времени (,-+1-/;) на гзходе И компаратора 1 выдед5 ляется количество тепла Q2, равное

си

, Ul(, (4)

1-дс - соиротиалеине комиаратора I ио входу П.

Выбрав коэффициент Кз равным с опреде.ченной степенью точности р оэффициеиту /С/, и ироиорционал1:но регулнруя выходным комиаратора 1 коэффициент передачн /{;;, можно добиться равеиства с погрешиост11Ю, оиределяемой погрсп1иост)Ю KOMiia niTO ni 1.

Таким образом, иосле достижения равновесия в комиараторе 1 можно утверждать, что действуюи1ее значеиие контролируемого иапряжеиия равио действующему значеиию иоследователь)юсти импульсов компенсирующего иаиряжения. В связи с этим по интегральным характеристикам поеледовательиости комиенсирующих импульсов можпо судить о действующем значении коптролируемого иапряжепия.

В частности, усредняя напряжение Ll компенсирующих пмиульсов за фиксирова 1иый промежуток времени т п извлекая корепь квадратный из результата усредиеиия,

получим резу.чьтат измерення А- в ви,