Устройство измерения мощности переменного тока Советский патент 1982 года по МПК G01R21/06 

(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть успользовано для измерения активной мощности в электрических цепях при наличии в них периодических несинусоидальных, непериодических (случайных) напряжений и токов. Известно устройство для измерения мощности, содержащее аналоговые частотные фильтры сигналов тока и напряжения прямой последовательности, входы которых подключены к входным датчи кам тока и напряжения, выходы фильтров подключены к входам измерителя , средней активной мощности л . Его недостатком является сложность технической реализации, Известно также устройство для измерения мощности, содержащее масштабные преобразователи тока и напряжения входы которых подключены к входным шинам, коммутатор, первый вход которого подключен к выходу масштабного преобразователя напряжения, два блока памяти и перемножитель р}. Его недостатком является низкая точность при несинусоидальных режимах токов и напряжений. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения мощности переменного тока, содержащее масштабные преобразователи тока и напряжения, входы которых подключены к входным шинам, первый коммутатор, первый вход которого подключен к выходу масштабного преобразователя напряжения, два блока памяти,перемножитепь, введены анализатор спектра, блок определения минимума, фазовращатель, второй и третий коммутаторы, третий и четвертый блоки памяти, блок определения фазового сдвига, блок определения Cos, сумматор, блок управления, причем вь1ход масштабного преобразователя тока подключен к второму входу первого коммутатора, третий вход которог подключен к первому выходу блока управления, выход первого коммутато ра через последовательно соединенные фазовращатель и анализатор спектра подключен к входу блока определения минимума, первый выход которого под ключен к управляющему входу фазовращателя, а второй выход - к первым управляющим вводам блоков памяти и п вому входу блока управления, второй вход которого подключен к шине входного напряжения, другие выходы фазовращателя и анализатора спектра подключены к входам втооого и третьего коммутаторов, выходы второго коммутатора через первый и второй блоки памяти подключены к первому и второму входам блока определения фазового (сдвига, выходы третьего коммутатора через третий и четвертый блоки памяти подключены к первому и второму входам перемножителя, управляющий вход анализатора спектра подключен к второму выходу блока управления, вторые управляющие входы блоков памяти подключены к третьему выходу блока управления, четвертый и пяУый выходы которого подключены соответственно к yпpaвляющи входам блока определения фазового сдвига и сумматора, вход которого соединен с выходом перемножителя третий вход которого через блок определения Cos подключен к выходу блока определения фазового сдвига, шестой выход блока управления подключен к управляющим входам второго и третьего коммутаторов. На чертеже представлена схема устройства измерения мощности переменного тока. Устройство содержит масштабные преобразователи 1 и 2 тока и напряжения, первый коммутатор 3 блоки k - 7 памяти, перемножитель 8, анализатор 9 спектра, второй и третий коммутаторы 10 и 11, блок 12 определения фазового сдвига, блок 13 определения Cos, сумматор 1, блок 15 определения минимума, фазовращатель 16 и блок 17 управления. Устройство работает следующим образом. Значения напряжений и токов от входных шин через масштабные преобра зователи 1 и 2 тока,и напряжения поступают на коммутатор 3, который ПОД воздействием блока 17 управления коммутирует соответственно эти значения на вход фазовращателя 16. С фазовращателя 16, который управляется блоком 15 определения минимума, значение напряжения или тока поступает на анализатор 9 спектра, для определения ортогональных синусной и косинусной составляющих каждой k-ой гармоники, причем k 1,2,..., п, где п - требуемое количество определяемых гармонических составляющих. Косинусная составляющая поступает на блок 15 определения минимума, который управляет сдвигом фазы фазовращателя 16 до тех пор, пока косинусная составляющая не будет равна ми1ни(альному значению. В этом случае синусная составляющая равна модулю действующего значения анализируемой гармоники, а значение фазы фазовращателя - начальной фазе этой гармоники. Если начальная фаза соответствую щей гармоники отсутствует, фазовращатель находится в исходном состоянии . Синусная составляющая равна модулю действующего значения анализируемой гармоники, а косинусная составляю1цая - нулю, В обоих случаях блок 15 определения минимума выдает команду блоком памяти Ц - 7 на запоминание значения модуля гармоники и ее начальной фазы (при.ее наличии). Запоминание происходит следующим образом. Блок 17 упЬавления с помощью коммутаторов 10 и П подключает соответствующие блоки 4-7 памяти к фазовращателю 1б и анализатору 9 спектра. В блок 4 памяти записывается начальная фаза исследуемой гармоники напряжения, в блок 5 памяти - начальная фаза гармоники тока. В блок 6 памяти записывается модуль действующего значения исследуемой гармоники напряжения, в блок 7 памяти - модуль действующего значения тока. Блок 17 управления совместно с блоком 15 определения минимума выдают команды, разрешающая запись в блоки k и S или 6 и 7 памяти соответственно. От блока 15 определения минимума сигнал также поступает на блок 17 управления, который (после окончания записи информации в АЗУ) в.ключает блок 12 определения фазового сдвига между напряжением и током исследуемой гармоники, и затем с помощью сдвига фазы. Перемножитель 8 умножает выходные сигналы блоков 6 и 7 памяти с сигналом блока 13 определения, косинуса, и га его выходе формйруется значение мощности переменного тока исследуемой гармоники. По коман де сблока 17 управления это значение поступает в сумматор 1 мощности гармоник переменного тока. Работа всего устройства синхронизируется частотой исследуемого -напря жения, для чего ее значение поступае на блок 17 управления. Формула изобретения Устройство измерения мощности пер менного тока, содержащее масштабные преобразователи тока и напряжения, входы которых подключены к входным шсиам, первый коммутатор, первый вхо которого подключен к выходу масштабного преобразователя напряжения, два блока памяти, перемножитель, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены анализатор спектра, блок определения минимума фазовращатель, второй и третий коммутаторы, третий и четвертый блоки памяти, блок определения фазового сдвига, блок определения Cos, сумматор, блок управления, причем выход масштабного преобразовател тока подключен к второму входу первого коммутатора, третий вход кото.рого подключен к первому выходу блока управления,, выход первого коммууатора через последовательно соединенные фазовращатель и анализатор спектра подключен к входу блока опре 9 16 деления минимума, первый выход которого подключен к управляющему входу фазовращателя, а второй выход к первым управляющим входам блоков памяти и первому входу блока управления, второй вход которого подключен к шине входного напряжения, другие выходы фазовращателя и анализатора спектра подключены к входам второго и третьего коммутаторов, выходы второго коммутатора МереЗ первый и второй блоки памяти подключены к первому и второму входам, блока определения фазового сдвига, выходы третьего KOMMyTaTopia через третий и четвертый блоки памяти подключены к первому и второму входам перемножителя, управляющий вход анализатора спектра подключен к второму выходу блока управления, вторые управляющие входы блоков памяти подключены к третьему выходу блока управления, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока определения фазового сдвига и сумматора, вход кЬторого соединен с выходом перемяожителя, третий вход которого через блокопределения Cos -подключен к выходу блока определения фазового сдвига, шестой выход блока управления подключен к управляющим входам второго и третьего коммутаторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Известия ВУЗов. - Энергетика, 1973, № 6, с. 37 - Н. 2.Авторское свидетельствр СССР If ,кл. G 01 R 21/06, 06.11.70.