Способ измерения коэффициентов электрической мощности и устройство для его осуществления

/00,ГОсудАРстВенный номитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола и Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (53) 621,371.02(088.8)(56) 1. Авторское свидеУ 646265, кл. С 01 К 21опублик. 1972.2. Авторское свидетельство СССР У 708250, кл. С 01 К 21/06, 1980. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДВЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ измерения коэффициентов электрической мощности, основанный на стабилизации сигналов тока и напряжения сети, выделении их,801150570 первой гармоники и сдвиге сигналанапряжения сети на четверть периода, отличающийсятем,что, с целью расширения функциональных возможностей, стабилизированныепервые гармоники сигналов тока и напряжения сети и сдвинутый на четверть периода сигнал напряжения сети выпрямляют, по амплитуде суммыстабилизированной первой гармоникисигнала тока сети и стабилизированной первой гармоники сигнала напряжения сети определяют коэффициент реактивной мощности, по амплитудесуммы стабилизированной первой гармоники сигнала тока сети и сдвинутойна четверть периода стабилизированной первой гармоники сигнала напря"жения сети определяют коэффициентактивной мощности, а по полярностипервой суммы в момент перехода второй суммы через ноль определяют характер нагрузки.12. Устройство для измерения коэФФициентов электрической мощности, содержащее квадратурный Фазовращатель, первый сумматор, два компаратора, два индикатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него введены два стабилизатора, второй сумматор, три выпрямителя, диФФеренцирующая цепь и триггер, причем вход первого стабилизатора соединен с шиной сигнала напряжения сети, а выход через первый выпрямитель соединен с первым вхоцом нервого сумматора и через последбвательно соединенные квадратурный Фазо 15050вращатель и второй выпрямитель соединен с первым входом второго сумма-тора, второй вход которого соединенс вторым входом второго сумматораи через последовательно соединенные третий выпрямитель н второй стабилизатор - с шиной сигналатока сети, выход первого сумматорасоединен с входом первого индикатора и через последовательно соединен"ные диФФеренцирующую цепь и первыйкомпаратор - с первым входом триггера, второй вход которого соединенчерез второй компаратор с выходомвторого сумматора и входом второгоиндикатора.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определейия коэФФициентов активной и реактивной мощности и для определения характера нагрузки. 5Известен способ, заключающийся в стабилизации напряжения электрической цепи, вь 1 делении первой гармоники, ограничении ее импульсами, сдвинутыии на четверть периода относительно момента прохождения через нуль сигнала тока, и устройство, реализующее этот способ, содержащее стабилизатор, Фильтр первой гармоники, усилитель, тиристорный ключ, нагрузочный резистор Формирователь импульсов, амплитудный детектор и блоки регистрации Ц аНедостаток данных способа и устройства - узкие Функциональные возможности, обусловленные тем, что работа может происходить только при индуктивном характере нагрузки.Известей способ, основанный на стабилизации сигналов тока и напряжения сети, выделении их первой гармоники и сдвиге сигнала напряжения сети на четверть периода с последуюшим ослаблением обоих сигналов и их суммированием, сравнением суммарных ЗО сигналов с входными сигналами и интегрированием результатов сравнения, по интегрированным сигналам,определяют коэФФициент ослабления и коэФФициенты мощности, и устройство, реализующее данный способ, содержащее квадратурный Фазоврашатель первый сумматор, два компаратора, два индикатора, два интегратора, два уп" равляемых двигателя, причем выходы сумматоров соединены с первыми входами компараторов вторые входы которых соединены с шинами входного сигнала, а выходы соединены через интеграторы с входами индикаторов, и с управляющими входами делителей, выходы которых соединены с входами сумматоров, а входы соединены у первого непосредственно, а у второго через квадратурный Фазовращатель с шиной сигнала напряжения 2 .Однако для известного технического решения характерны узкие функциональные возможности поскольку оно не указывает на характер нагрузки.Цель. изобретения - расширение Функциональных возмсжнсстей.Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу, основанному на стабилизации сигналов тока и напряжения сети, выделении их первой гармоники и сдвиге сигнала напряжения сети на четверть периода стабилизированные первые гармоники сигналов тока и напряжения сети и сдвинутый на четверть периода сигнал напряжения сети выторого через выпрямитель 8 соединенс выходом стабилизатора 1, выходсумматора 7 соединен с входом индикатора 9 и через последовательносоединенные дифференцирующую цепь10 и компаратор 11 - с первым входом триггера 12, выход сумматора4 соединен с входом индикатора 13и через компаратор 14 - с вторымвходом триггера 12.Устройство работает следующимобразом,На вход стабилизатора 1 поступает напряжение исследуемой цепи(фиг.2 а), а на вход стабилизатора5 - ток исследуемой цепи (фиг,2 в).При этом в стабилизаторах 1 и 5происходит выделение первых гармоник соответственно напряжения и тока и их стабилизация по амплитуде, таким образом, что амплитудыобеих гармоник становятся одинаковыми, как показано соответственнона фиг.2 с и д . С выхода стабилизатора 1 стабилизированная перваягармоника напряжения исследуемойцепи поступает на квадратурный фазовращатель 2, в котором происходитее сдвиг на угол Ч /2, как показанона фиг,2 е. Сдвинутая на уголй /2стабилизированная первая гармониканапряжения подается на выпрямитель3 и выпрямляется, как показано нафиг.2 1, а затем подается на прямойвход сумматора 4. Стабилизированная первая гармоника тока, выделяемая на выходе стабилизатора 5, поступает на выпрямитель 6, где выпрямляется, как показано на фиг.2,и подается на инверсные входы сумматоров 4 и 7. Кроме того, с выходастабилизатора 1 первая стабилизированная гармоника напряжения поступает на вход выпрямителя 8, где выпрямляется, как показано на фиг,26, ис выхода выпрямителя 8 выпрямленнаяпервая стабилизированная гармониканапряжения поступает на прямой входсумматора 7, В сумматорах 4 и 7 происходит вычитание гармоник, посту"пивших на инверсные входы сумматоров, из гармоник, поступивших напрямые входы этих сумматоров. Приэтом на выходе сумматора 4 появляется периодический сигнал, показанныйна фиг.2 1 , а на выходе сумматора 7 периодический сигнал, показанный нафиг,2. Из временных диаграмм 3 1150570 4прямляют, по амплитуде суммы стабилизированной первой гармоники сигнала тока сети и стабилизированной первой гармоники сигнала напряжения сети определяют коэффициент реактивноймощности, а по амплитуде суммы стабилизированной первой гармоники сигнала тока сети и сдвинутой на четверть периода стабилизированной первой гармоники сигнала напряжения сети определяют коэффициент активноймощности, а по полярности первойсуммы в момент перехода второй суммычерез ноль определяют характер нагрузки. 15В известное устройство, содержащее квадратурный фазовращатель, первый сумматор, два компаратора, дваиндикатора, введены два стабилизатора, второй сумматор, три выпрямителя, дифференцирующая цепь и триггер, причем вход первого стабилиза-тора соединен с шинбй сигнала напряжения сети, а выход через первыйвыпрямитель соединен с первым входом 25первого сумматора и через последовательно соединенные квадратурныйфазовращатель и второй выпрямительсоединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора и через последовательно соединенные третий выпрямитель и второйстабилизатор - с шиной сигнала токасети, выход первого сумматора соеди 35нен с входом первого индика 1 ора ичерез последовательно соединенныедифференцирующую цепь и первый компаратор - с первым входом триггера,второй вход которого соединен через 40второй компаратор с выходом второгосумматора и входом второго индикатора.На фиг,1 представлена блок-схемаустройства, реализующего способ для 45измерения коэффициентов электричес-.,кой мощности," на фиг.2 - временныедиаграммы, поясняющие работу способа.Устройство содержит стабилизатор1, выход которого через последовательно соединенные квадратурныйфазовращатель 2 и выпрямитель 3 соединен с первым входом сумматора 4,стабилизатор 5, выход которого через выпрямитель 6 соединен с вторым входом сумматора 4 и первымвходом сумматора 7, второй вход ко(фиг.2) видно, что амплитуда периодического сигнала, .снимаемого с выхода сумматора 4 и подаваемого на вход индикатора 13, пропорциональна косинусу угла между током и на пряжением исследуемой электрической цепи (сов ), т.е. коэфФициенту активной мощности электрической цепи, а амплитуда периодического сигнала, снимаемого с выхода сумматора 7 и подаваемого на вход индикатора 9, пропорциональна синусу угла между этими же величинами (61 пу )Ф.е. коэффициенту реактивной мощности электрической цепи. Снимаемый с выхода сумматора 7 периодический сиг" нал подается также на дифференцирующую цепь 10, где дифференцируется и подается на вход компаратора 11, который вырабатывает сигнал логичес- ф 4 кой единицы, если мгновенное значение дифференцированного периодического сигнала больше нууя и вырабатывает сигнал логического нуля, если мгновенное значение поступающего на вход ф 5 компаратора дифференцированного пеУ риодического сигнала меньше нуля. Снимаемый с выхода сумматора 4 периодический сигнал подается на вход компаратора 14, который вырабатываеткороткий импульс логической единицыпри равенстве мгновенного значенияэтого периодического сигнала нулю,Короткие импульсы, снимаемые с выхода компаратора 14, поступают на тактовый вход триггера 12 и устанавливают последний в состояние, определяемое логическим уровнем на его входе данных, т.е. состоянием в этотмомент выхода .компаратора 11. Из диаграмм, представленных на фнг.2 и.видно, что в данном случае триггерустанавливается в состояние логического нуля, что соответствует активноиндуктивной нагрузке. Предлагаемое устройство работает независимо от характера нагрузки (емкостной илииндуктивной) и может опре. делить характер нагрузки, что значительно расширяет его Функциональные возможности. ВНИИПИ Заказ 2137/3 ираж 748 Подписное