Устройство для измерения электрических параметров в цепях переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) 01) 21 0 НИЕ ИЗОБРЕТ и т тел сед СУДАРСТВЕИНЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В.П. Комлев и В.А. Карповский (71) Владимирский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 750381, кл. С 01 В 21/06, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт. св. Ф 750381, о т л и ча ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействияочности, в него введены дополниьный нуль-орган и пятый, шестойьмой и восьмой ключи, а экстрематоры выполнены в виде последовательно соединенных дифференциаторови нуль-органов, причем выход второго дифференциатора подключен к входам второго, третьего и четвертогоаналоговых запоминающих узлов соответственно через шестой, седьмойи восьмой ключи, выход первого диф-ференциатора подключен к входу первого аналогового запоминающего узлачерез пятый ключ, управляющий входкоторого-подключен к выходу основного нуль-органа и управлякщему входушестого ключа, управляющий вход седьмого ключа подключен через дополнительный нуль-орган к выходу трансформатора тока, а управляющий входвосьмого ключа соединен с выходомпервого экстрематора.Изобретение относится к техникеэлектрических измерений и предназначено для измерения напряжений,токов, активной, реактивной и полной моцности, а также коэффициента,мощности в цепях синусоидального тока.По основному автсв. Р 750381известно устройство для измеренияэлектрических параметров в цепяхпеременного тока, содержащее трансформаторы напряжения и тока, нульорган, два экстрематора, четыреаналоговых ключа, четыре аналоговыхзапоминакцих устройства,три множительных и одно делительное устройство. Выход трансформатора напряжениясоединен с информационным входомпервого ключа, входами первогоэкстрематора н нуль-органа. Выходтрансформатора тока соединен свходом второго экстрематора и информационными входили второго, третьегои четвертого кличей, выходы которыхсоединены соответственно с входамивторого, третьего и четвертого аналоговых. запоминающих устройств. Выход первого экстрематора соединенс управляюцими входами первого ивторого ключей, выход второго экстрематора - с управляющим входомтретьего ключа, выход нуль-органа - 30с управляющим входом четвертого ключа, входы первого множительного устройства - с выходамн первого н второго аналоговых запоминающих устройств, входы второго множительного 35устройства - с выходами первого нтретьего аналоговых запоминающихустройств, входы третьего множительного устройства - с выходами первого и четвертого аналоговых запоми- . 40нающих устройств. Входы делимого иделителя делительного устройствасоединены с выходами второго и третьего аналоговых запоминающих устройств 1 3.45Известное устройство характеризуется недостаточной точностью определений параметров, обусловленных измерением величин напряжения и тока исследуемой цепи со значительным интервалом времени между ними.Цель изобретения - повыщение быстродействия и точности измерения электрических параметров в цепях переменного тока.Поставленная цель достигается тем,что .в устройство для измерения электрических параметров в цепях переменного тока, содержащее трансформаторынапряжения и тока, нуль-орган, дваэкстрематора, четыре аналоговых ключа, четыре аналоговых запоминающихузла, три множительных и одно делительное устройство, выход трансформатора напряжения соединен с информационным входом первого ключа,входами первого экстрематора и нуль- органа, выход трансформатора тока соединен с входом второго экстрематора и с информационными входами второго, третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены соответственно с входами второго,. третьего и четвертого аналоговых запоминающих узлов, выход первого экстрематора соединенс управляюцими входами первогб и второго ключей, выход первого экстрематора - с управляющим входом третьего ключа, выход нуль-органа - с управляющим входом четвертого ключа, входы первого множительного блока - с выходами первого и второго аналоговых запоминаюцнх узлов, входы второго множительного блока - с выходами первого и третьего аналоговых запоминающих узлов, входы третьего множительного блока - с выходами первого и четвертого аналоговых запоминающих узлов входы делимого и делителя делитель- його блока - с выходами второго и третьего аналоговых запоминаюцих узлов, введены дополнительный нуль- орган и пятый, ыестой, седьмой и восьмой ключи, а экстрематора выполнены в виде последовательно соединенных,цифференциаторов и нуль-органов, причем выход второго дифференциатора подключен к входам второго, третьего и четвертого запоминающих узлов соответственно через шес- тоЭ, седьмой и восьмой ключи, выход первого дифференциатора подключен к входу первого. аналогового запоминающего узла через пятый ключ, управляющи вход которого подключен к выходу основного нуль-органа и управляющему входу шестогоключа, управляющий вход седьмого ключа подключен через дополнительный нуль-орган к выходу трансформатора тока, а управляющий вход восьмого ключа соединен с выходом первого экстрематора.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит трансформатор 1 напряжения, трансформатор 2 тока, нуль-орган 3, первый экстрематор 4, содержащий последовательно соединенные первый дифференциатор 5 и нуль-орган б, дополнительный нуль- орган 7, второй экстрематор 8, содержащий последовательно соединенные второй дифференциатор 9 и нуль- орган 1 О, а также аналоговые ключи 11-18, аналоговые запоминаюцие узлы (АЗУ) 19-22, множительные блоки 23-25 и делительный блок 26.Выход трансформатора 1 напряжения соединен с входом нуль-органа 3, входом первого экстрематора 4 и информационным входом ключа 11, выход которого связан с входом аналогового запоминающего узла 19, а уп1064221 5 =К ОП 3 2 К О где Кз коэфФициент пропорциональности,Напряжение с АЗУ 19, появившееся60. в момент с, и напряжение с АЗУ 21,появившееся в момент сгр пропорциональные амплитудам напряжения 0,итока 3 п 1, позволяют измерять действукщие значения напряжения и тока:0=0,707 О; Эао,7073,. равляющий вход - с выходом первогоэкстрематора 4 и с управляющимивходами ключей 12 и 18. Выход дифференциатора 5 связан с входом нуль-органа 6 и информационным входомключа 15, выход которого соединен свходом аналогового запоминающегоузла (АЗУ) 19, а управлякций вход -.с выходом нуль-органа 3 и с .управлякщими входами ключей 14 и 16, Вы-ход трансформатора 2 тока связансвходом нуль-органа 7, входом второго экстрематора 8 и информационными.входами ключей 12, 13 и 14, выходыкоторых соответственно соединейы свходами АЗУ 20, 21 и 22, а управляющий вход ключа 13 связан с выходомвторого экстрематора 8. Выход дифференциатора 9 связан с входом нуль-.органа 10 и информационными входамиключей 16, 17 и 18, выходы которыхсоединены соответственно с входамиАЗУ 20, 21 и 22, а управлякций входключа 17 связан с выходом нуль-ор.гана 7. Выход эапоминакщего узла19 связанс первыми входами множительных блоков 23, 24 и 25, выход запоминающего узла 20 - с вторым вхо- дом множктельного блока 23 и входомделимого делительного блока 26, выход запоминающего узла 21 - с вторымвходом множительного блока 24 и .входом делителя делнтельного блока26, выход запоминающего узла 22 с вторым входом множительного блока .25.Устройство работает следующимобразом.При синусоидальных кривых напряжения и тока в цепи выходные сигналы дифференциаторов 5 и 9 такжеявляются синусоидальными, но опере"кают соответствующие выходные сигналы на 90. Выбором коэффициентапередачи дифференциаторов равным К,л =1/мо, где що- частота напряжения и тока цепи, обеспечивают .равенство амплитуд выходных и входных сигналов дифференциаторов.В момент с нрохождения сигналом трансформатора 1 напряжения нулевого значения на выходе нуль-органа 3возникает сигнал, поступакций на уп" равляющие входы ключей 14, 15 и 16,на информационные входы которыхподаны сигналы, пропорциональныесоответственно току 1(с) и проиэвсдным напряжения 0 и тока (й).Поэтому на входы АЗУ 19, 20 и 22 пОс-тупают сигналы, пропорциональныесоответственно амплитуде .напряжения "0 произведению амплитуды тока фазы, 3 на коэффициент мощности соьЧ, .гдеЧ - угол сдвига Фаз между напряже=нием и током цепи, и произведению .3, вп Ч . Напряжения с АЗУ 19 и 20, пропорциональные О,и 3 соЧ, посту. пают на входы множительного блока 23, на выходе которого напряжение пропорционально активной мощности фазы. РфдКРОп 3 п,с 0 = .Кр 20 соьЧф 5где К - коэффициент пропорциональности;О, 3 - действукщие значения напряжения и тока Фазы.10 Напряжения с АЗУ 19 и 22; пропорциональные Оп и 3 з 1 пМ, поступают .на входы множительного блока 25,на выходе которого напряжение про. -порционально реактивной моцности 15 Фазы чЮ =КОяпУ =К 203 ь 1 пМ,где К й - коэффициент пропорциональности.Таким образом, активная и реактивная моцности фазы вычисляются номгновенным значениям производнойнапряжения, тока и его производной,определенным сдновременно в момент с,В момент сг прохождения выходнымсигналом трансформатора 2 тока нулевого значения на входе нуль-органа 7 возникает сигнал, открывакцийключ 17, на информационный вход ко торого с выхода дифференциатора 9 .поступает сигнал, пропорциональныйпроизводной тока. Поэтомуна вход АЗУ 21 проходит сигнал, пропорциональный амплитудетока 3ОЪ35 Выходной сигнал с АЗУ 21 поступаетна вход делителя делительного блока 26, на входе делимого которогоприсутствует определенный в моментс 1 сигнал, прОпорционалУный 3 со 5 Ма(П 40 Следовательно, в момент сг на входе делительного блока 26 йрисутствует напряжение, пропорциональноекоэффициенту мощности совЧ.Одновременно выходной сигнал с 45 АЗУ 21, пропорциональный амплитудетока 3 подается на второй входмножительного блока 24, на первомвходе которого в момент й образовался сигнал, пропорциональный амплитуде напряжения Ощ.Поэтому в момент с 2 на выходемножительного блока 24 присутствует напряжение, пропорциональноеполной мощности фазыЗаказ 1052 б/47 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 В момент сЭ прохождения нулевого значения выходным напряжениемдифференциатора 5 возникает сигнална выходе нуль-органа б, поступающийна управляющие входы ключей 11, 12и 18, которые пропускают на входы 5АЗУ 19, 20 и 22 сигналы, пропорциональные ОЛсоя 9 и 3,япЧ соответственно. При этом на выходе множительного блока 23 присутствуетсигнал, пропорциональный активной 10мощности фазы Рф, а на выходемножительного блока 25 - пропорциональный реактивной мощности фазы О,ф.Таким образом, активная Рф и реактивная Яф мощности Фазы вычисля. ют по мгновенным значениям напряжения,:тока и производной тока, определенным в один и тот же момент сЭ,Определенное в момент с напряЭжение, пропорциональное 3 щсоьУ, свыхода АЗУ 20 поступает также на входделимого делительного блока 26, навходе делителя которого присутствует напряжение, пропорциональноеамплитуде тока 3 определенное вмомент с, и поэтому на выходе делительного блока 2 б появляется напряжение, пропорциональное .коэффициенту мощности со 5 Ч,Определенное в момент с напряЭ.жение, пропорциональное амплитуденапряжения О , с выхода АЗУ 19 поступает на первый вход множительногоблока 24, на втором входе которогоприсутствует напряжение, пропорциональное амплитуде тока 3 , определен ное в момент с 2, и поэтому на выходе множительного блока 24 присутствует напряжение, пропорциональноеполной мощности фазы 5,.В момент с 4 прохождения выходным 40сигналом дифференциатора 9 нулевогозначения на выходе нуль-органа 10возникает сигнал, поступающий на управляющий вход ключа 13, которыйпропускает на вход АЗУ 21 сигнал,пропорциональный амплитуде тока 1.При этом на выходе множительного блока 24 присутствует напряжение, пропорциональное полной мощности Зф,а на вьходе делительного блоканапряжение, пропорциональное коэффициенту мощности созеВ следукцую половину периода напряжения цикл .работы устройства повторяется,Таким образом, устройство измеряет активную Р и реактивную Оф мощности Фазы два раза за половийу периода напряжения в моменты с исоответствующие прохождению черезнулевой уровень напряжения и его производной. При этом для вычисленияактивной и реактивной мощностей каждый раз используют значения напряжения, тока и их производных, определенные в один и тот же момент времени,Полная мощность и коэффициентмощности вычисляют четыре раза заполовину периода напрчжения в моменты времени с, с , с и с, причемодна из величин, необходийая дляопределения этих параметров, нахо-.дится в рассматриваемый момент времени, а другая - в предыдущий.Напряжение О и ток 3 измеряютпоочередно соответственно в моментыи с , с и с+ по два раза за полоЪину перйода напряжения.Таким образом, введение дополнительного нуль-органа, четырех аналоговых кличей и выполнение экстрематоров в виде последовательно соединенных дифференциатора и нуль-органа соединенных описанным выше образом, позволяют повысить точность измерения электрических параметровв цепях переменного тока.