Электротепловой способ измерения электрической мощности

г; ффт 5.": . 4,ни 3;ыйо Я-,О П И С А Н И Е 111 558221ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 15,05,77. Бюллетень18Дата опубликования описания 20.06.77 Государственный комитат Совета еенннстров СССРпо делам изобретений(53) УДК 621.317.7(088.8) открыти 2) Автор изобретен И. 3,Агрофизический научно-исследовательский институ 71) Заявите 54) ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ 2 Изобретение может быть использовано в электроизмерительной технике.Известные электротепловые способы измерения, основанные на преобразовании электрической мощности в тепло с последующим преобразованием его в электрический сигнал, имеют незначительную мощность выходного сигнала 111,Наиболее совершенным являются электро- тепловые способы измерения электрической мощности с использованием двух электротепловых квадраторов с косвенным подогревом, на подогреватели которых подают соответственно сумму и разность напряжений, пропорциональных напряжению на объекте и току через него, и измеряют разность выходных сигналов квадраторов 21.Основными недостатками этих способов явР, ляются низкий к. и. д. преобразования т 1= -2 (где Р 1 - моцность, отбираемая измерительным устройством от объекта измерения, Р 2 - выходная мощность электротеплового ватт- метра) и малый выходной сигнал У,что обуславливает необходимость применения высокочувствительных измерительных приборов или последующего усиления напряжения, в особенности, если электротепловой ваттметр - преобразователь является частью телеизмерительной системы,Для повышения к.п.д, преобразования попредлагаемому способу измерения электрической мощности с использованием двух электротепловых квадраторов с косвенным подо.5 греном, на подогреватели которых подают соответственно сумму и разность напряжений, пропорциональны.;. напряженщо на объекте измерения и току через него, и измеряют разность выходных сигналов квадраторов, изме рение осуществляют с помощью крнтезисторовс отрицательным или положительным температурными коэффициентами, подогрев которых дополнительно осуществляют стабилизи.рованными током или напряжением соответ 15 ственно, причем разогрев их производят дскритической температуры - температуры фазового перехода.Сущность способа, использующего критезисторы в качестве электротепловых элементов, 20 заключается в следующем.Критезисторы, разогретые протекающим поним током до критической температуры О, автостабилизируют свою температуру Т изменением собственного сопротивления ЯТ=: О: сонэк.Например, для критезисторов типа СТ-1 изменение теплоотдачи на несколько десятков процентов приводит к изменению температуры 30 критезистора Твсего на доли градуса. Для(2) К (Е - т,) - д 1й=81 тК 2 ( - тс) - уг-2 ИЛИ ТОКИ ИЛИ Ч 1 Ч 21 вых - 1 я 1 Чг1 критезисторов на основе монокристаллов Ъ 02 и Ч 20 з изменение температуоы Теще меньше.Критезисторы с отрицательным ТКС авто- стабилизируют свою температуру лишь при работе в режиме заданного тока, т. е, от источника тока с достаточно большим внутренним сопротивлением Р;, выходным сигналом для них является напряжение на критезисторе, Если критезистор с отрицательным ТКС запитать от источника напряжения У с малым Л то с уменьшением сопротивления Л критезистора при его фазовом переходе мощность Оа, выделяемая в нем, резко возрастает, что Яприводит к перегреву критезистора.Наоборот, критезисторы с положительным ТКС в области фазового перехода автостабилизируют свою температуру лишь при работе в режиме заданного напряжения, т. е. от источника напряжения с малым внутренним сопротивлением, выходным сигналом для них является ток через критезистор.Действующие значения токачерез разогретый критезистор и напряжения У на нем связаны уравнением энергетического балансац,+ д=к(т, - т,) или с учетом соотношения (1)ц,+ - к(в - т,),где К - коэффициент теплоотдачи от критезистора, Т, - температура окружающей среды, (Тс(0) д - количество тепла, передаваемое от подогревателя к критезистору в единицу времени, Запитав два однотипных критезистора (т. е. два критезнстора с одной и той же критической температурой О и с ТКС одного знака) стабилизированными токами и 12 или напряжениями У и У, (в зависимости от знака их ТКС), достаточными для разогрева критезисторов до критической температуры О, получим на их выходе соответственно напряже- ния к, (о - т,) - д . к, (е - т,) - дг1 = 1У2 Для упрощения последующего рассмотрения положим, что для обоих критезисторов коэффициенты теплоотдачи равны: К,=К,. В этом случае при 11=12 (или У=0,) выходной сигнал преобразователя равенЦ Ц ц 1 Ч 2 Если на подогреватель первого критезистора подать сумму двух напряжений, пропорциональных соответственно напряжени 1 о на объекте У, току через него 1 (У=ЬУ,.+Ь 21), а 5 на подогреватель второго критезистора - разность этих напряжений(здесь Я - сопротивление подогревателя, а -коэффициент теплопередачи от подогревателяк критезистору, 1 - текущее значение време 20ни). Ь, Ь, -Ух 1,2 Й =.сопз 1 Рх, 1 Г О где Р,. - измеряемая электрическая мощЗ 0 ность.Из вышеизложенного следует, что предлагаемый электротепловой способ измерения электрической мощности отличается от известного способа существенной новизной.З 5 В основе предлагаемого способа лежит эффект автостабилизации температуры критезистора разогретого протекающим по нему током до критической температуры, а следо.вательно и автостабилизации выделяющей 40 ся в нем электрической мощности Р=У,+д,включая мошность, передаваемую критезисто ру от подогревателя. Этот эффект присущ только критезисторам, и у других типов тер морезисторов не наблюдается, Отсюда выте 45 кает такая существенная особенность предлагаемого способа, как сочетание прямого нагрева с косвенным.В известных способах используется толькокосвенный подогрев терморезисторов, причем 50 заметный прямой нагрев терморезисторов протекающими по ним измерительными токами недопустим, так как он обуславливает существенную дополнительную погрешность преобразования, Для уменьшения, ее приходится 55 уменьшать величину измерительного тока, а,следовательно, и величину электрического сигнала на выходе преобразователя, что существенно ограничивает к, п. д. преобразования и величину выходного сигнала, Этот недоста ток устранен в предлагаемом способе. Формула изобретенияЭлектротепловой способ измерения электрической мощности с использованием двух элек тротепловых квадратов с косвенным подогре558221 Составитель В. ВагановТехред М. Семенов Редактор И, Шейкин Корректор Т, Добровольская Заказ 1160/12 Изд.430 Тираж 1106 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2 вом, на подогреватели которых подают соответственно сумму и разность напряжений, пропорциональных напряжснию .;а об"екте измерения и току через него, и измеряют разность выходных сигналов квадратов, о т л и ч ающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. преобразования, измерение осуществляют с помощью критезисторов с отрицательным или положительным температурными коэффициентами, подогрев которых дополнительно осуществляют стабилизироваными током или напряженпсм соответственно, причем разогреви". про;:зв:-т до критической температуры -тс;п ту; ы фазового перехода.Источники информации, принятые во внима 5 ние при экспертизе:1. Л. Г 1 зс 11 ег Тйеог 1 е с 1 ег йегппзс 11 еп Мезздега 1 е с 1 ег Е 1 еИго 1 есЬпЬс 11 еп дгипд 1 адеп Вег 11 п,1931, 3, 137.2. В. О. Арутюнов. Электрические измери 10 тельные приборы и измерения М., Госэнергоиздат, 1958, с. 154 - 159,