Измерительный преобразователь переменного тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюз Сфветскнк Сецналнстнческнв Республик(22) Заявленф 030577(21) 2483582/18-21 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР оо дмам изобретениЯ и открытий(5 4 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение касается измерительной техники и может быть использовано в устройствах измерения спервичными преобразователями переменного тока, в информационно-иэме 5рительных системах высокой точности,когда на точность измерения оказывают влияние сетевые помехи,Известны измерительные преобразователи переменного тока, содержа. 10щие первичные преобразователи измеряемого параметра в амплитуду перемен. ного тока 11 . Однако такие устройства имеют15 большую погрешность измерения, обусловленную влиянием помех. Наиболее близким по техническойсущности к т 1 редложенному является измерителЬный преобразователь переменного тока, содержащий последовательно соединенные первичный преобРазователь измеряемого паРаметра в амплитуду напряжения переменного ,тока, выпрямитель, первое усредняющее звено, измеритель постоянного тока и шину помехосоэдающей сети 12 .Однако этот преобразователь имеет низкую точность и быстродействие,Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерительного преобразователя переменного тока.Это достигается тем, что в измерительный преобразователь переменного тока, содержащий последовательносоединенные первичный преобраэова.Ьль измеряемого параметра в амплитуду напряжения переменного тока, выпрямитель, усредняющее звено изме- . ритель постоянного тока и шину поме" хосоздающей сети, введены блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты, фазосдвигающая цепочка, усилитель-ограничитель и второе усредняющее звено, причем, шина помехосоздающей сети подсоединена. к входу возбуждения первичного пре" образователя через последовательно соединенные блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты и фазовращающую цепочку, а вход выпрямителя через последовательно включенные усилитель-ограничитель и второе усредняющее звейо подсоединен к вхо ду управления фазовращающей цепочки,на чертеже приведена блок-схема устройства.Схема содержит первичный преобразователь 1 измеряемого параметраб 62877 в амплитуду напряжения переменногьтока, выпрямитель 2, первое усредняющее звено Э, измеритель 4 постоянного тока, усилитель-ограничитель5, второе усредняющее звено б, схему 7 деления частоты на два, фильтр8 несущей частоты, Фазовращающуюцепочку 9. Цифрой 10 обозначеиашина помехосоздающей силовой сети,цифрой 11 - линия связи между первичным преобразователем и выпрямителем, воспринимающая наводку силовой сети,Устройство работает следующимобразом;Бапряжение на входе выпрямителя2 является суммой двух функций времени - выходного сигнала первичногопреобразователя 1 и сетевой помехи.Злагодаря связи сетевой шины с входом,возбуждения первичного преобразователя через схему 7 деления частотына два и Фильтр 8 несущей частотыдостигается постоянная и не завися - "щая от колебаний частоты силовойсетй синхронность частот сигнала ипомехи, отсутствие низкочастотныхкомбинационньи составляющих на выходенеЛинейного элемента - выпрямителя,а также дОстигается минимально возможное оГРаничение спектра сигналаизмеряемого параметра. НапримеР, приприменении в качестве осредняющего.звена ВС-Фильтра его постоянная времени должна быть увеличина всегов 2 раза по отношению к случаю питания первичного преобразователя от сети (когда нет подавления сетевойпомехи) или уменьшена на порядоки более по сравнению со случаем, ког,да параметры НС-фильтра выбраны израсчета подавления влияния сетевойПомехи. Минимально необходимое времяинтегрирования выпрямленного сигнала при применении в качестве первого осредняющего звена интеграторатакже возрастает всего в два разапо сравнению со случаем питанияпервичного преобразователя От сетии многократно ниже того, котороеИмеет место при выборе частоты питания первичного преобразователя наоснове известных теоретических положений о разнесении спектра сигналаи помехи (речь идет о разных поряд 4ах частот) при отсутствии введеной связи, обеспечивающей синхронность частот сигнала и помехи,поддерживаемую автоматически при колебаниях частоты напряжения сети.Цепь блоков обратной связи служитдля стабилизации оптимальной Фазынапряжений возбуждения первичногопреобразователя 1. Висли цепь отсутствует при неблагоприятном сочетании Фаз первой и второй гармоник(когда Фаза помехи равнаЯ 2, аФаза сигнала равна нулю) относитель-.ная погрешность средневыпрямленного сигнала Й, независимо от ви.- да осредняющего звена, равна 0,52где- отношение амплитуды помехик амплитуде сигнала. В общем случаефаза помехи не обязательно равна+ й /2 при нулевой фазе полезного 5 сигнала и относительная погрешностьизмерения колеблется межд 0,5 и О,что имеет место, когда фаза помехиравна нулю при фазе сигнала первичного преобразователя 0 и + Ф, О Соотношение фаэ сигнала и помехи,прн котором ошибка средневыпрямленного напряжения на выходе первогоосредняющего звена равна нулю, является оптимальным. С целью обеспечения указанного оптнмальногс соотношения фаэ сигнала и помехи напряжение возбуждения первичного преобразователя формируется фаэовращающейцепочкой 9, управляемой сигналом свыхода второго усредняющего звена б.Напряжение на выходе выпрямителя 2,то есть на выходе линии связи первичного преобразователя со вторичнойизмерительной аппаратурой, представляет собой сумму первой гармоники -сигнала и ее второй гармоники - напряжения помехи. Это напряжение усиливается и ограничивается на одну иту же абсолютную величину по положительной н отрицательной полувол- ЭО нам усилителем-ограничителем 5.Напряжение на входе второго осред.няющего звена б представляет собойпоследовательность раэнополярных,прямоугольных импульсов одинаковойамплитуды, длительность которых равна длительности соответственно положительной и отрицательной полуволны суммарного переменного напряжения на входе выпрямителя 2, а напряжение на выходе звена б по величине и знаку зависит от соотношения длительностей полуволн напряжения навходе выпрямителя 2 и соотношенияфаэ сигнала и помехи на входе выпря мителя Благодаря действию отрицательной обратной связи через усилитель-ограничитель 5, усредняющеезвено б и фаэовращающую цепочку 9напряжение на входе усредняющегозвена б приобретает вид последовательности прямоугольных импульсовравной длительности, то есть со1средним значением напряжения, рав,ным 0. Прн этом нулевая Фазапомехи совпадает с базой 0и МГполезного сигнала, а средневыпрямленное значение напряжения на выходе первого усредняющего звена 3 несодержит составляющей, связаннОйс помехой от токов силовых питаю щих сетей.Для эФФективной стабилизации требуемой фазы напряжения возбуждения первичного преобразователя в контуре стабилизации необходимо обеспечить достаточный коэффициент662877 формула изобретения вВМКеаийМЫааы:.йадыжжю;Флажж Составитель В.ВагановРедактор л.1 йчелькин Техред Л Алферова КорректоРН,СтецЗаказ 2691/47 Тираж 1089 ПодписноеЦЯИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ЖРа окая наб; д.4 5 А С Е Р д филиал ППП Патенте г.ужгород, ул.Проектная,4передачи. В связи с этим второе ос. редняющее звено 6 может быть выпол-, нено как активный фильтр с коэффициентом передачи К)1, либо это звено должно содержать на выходе пассивный апериодический фильтр некоторого порядка и интегратор или только интегратор. Возможно решение второго усредняющего звена на базе цифровой техники с выходом через цифроаналоговый преобразователь.Сетевая наводка может создаваться токами трехфазной силовой сети (результирующая фаза помехи меняется при изменении величины тока в отдельных фазах этой сети), однако указанное подсоединение первичного преобразователя должно быть произведено только к шине одной из фаз трехфазной сети. Измерительный преобразовате:;ь переменного тока, содержащий последовательно соединенные. первичный преобразователь измеряемого параметра в амплитуду напряжения переменного тока, выпрямитель, первое усредняющее звено, измеритель постоянного тока и шину помехосоздающей сети, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и 5 точности, в него введены блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты, фазосдвигающая цепочка, усилитель-ограничитель и второе усреднякцее звено, причем шина помехо создающей сети йодсоединена к входувозбуждения первичного преобразователя через последовательно соединенные блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты и фазовращающую цепочку, а вход выпрямителя через последовательно включенные усилитель- ограничитель и второе усредняющее звено подсоединен к входу управления фазовращающей цепочки. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Жданов Г.М. Телеизмерение.Госэнергоиздат, с.25, 1952.2. Авторское свидетельство СССРМ 281636, кл. Я 01 7 19/22,.1961.