Устройство для измерения полного сопротивления цепи фаза нуль

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О О Н 27 16 КОМИТЕТ СССР ТЕКИЙ 1 ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВЕНГО ДЕЛАМ ИЗОБ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ(21) 3667578/ (22) 29, 1 1. 83 (46) 30.09.86 (71) Ленингра управление тр таж 4- 1 Бюл. М ское пусоналадочно та Сев электромон растат ок дено. соепреобра тор, вхс имя, перход - ся кодедине пок эа узки с(56) Авторское свидетельство СССР л 253903, кл. С 01 К 31/02, 1967.Авторское свидетельство СССР У 797354, кл. С 01 К 27/16, 05.07.79.(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ ФАЗА-НУЛЬ,содержащее последовательно соединенные нагрузочный резистор и тиристосвободные выводы которых подключенсоответственно к зажимам "Нуль" и"Фаза", блок однократного отпираниятиристора, синхронизирующий входкоторого подключен к тем же зажимам,а импульсный выход - к управляющемуэлектроду тиристора, блок запоминания амплитуды тока нагрузки, одиниз входов которого подключен к выводам нагрузочного резистора, датчиквремени нарастания тока нагрузки,блок деления, отсчетный блок, датчикнапряжения ненагруженной сети, входкоторого подключен к зажимам "Фаза"и "Нуль", выход - к первому входублока деления, аналоговый выход блока запоминания амплитуды тока нагрузки соединен с вторым входом блокаделения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии упрощения настройки устройства,в него введены генератор импульсовстабильной частоты, блок распределения импульсов, счетчик импульсови блок совпадения, причем выходгенератора импульсов стабильной частоты соединен с импульсным входомблока распределения импульсов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с импульсными входами счетчика импульсоблока деления и отсчетного блока,четвертый выход соединен с входамиблока запоминания амплитуды токанагрузки и датчика времени нарастания тока нагрузки, выход счетчикаимпульсов через блок совпадения соединен с первым логическим входомблока распределения импульсов, второй,.третий и четвертый логическиевходы которого соединены соответственно с выходами блока деления,.блока запоминания амплитуды тока нагрузки и датчика времениния тока нагрузки.2. Устройство по п. 1, оч а ю щ е е с я тем, что бления содержит последователдиненные счетчик импульсов,зователь код-аналог, компарсчетчика импульсов соединенпульсным входом блока деленвый вход которого соединенвходом компаратора, второйвторым входом преобразователаналог, а логический выходс выходом компаратора. 3. Устройство по и. 1, о ч а ю щ е е с я тем, что б минания амплитуды тока нагр1155063 держит последовательно соединенныесчетчик импульсов, преобразователькод-аналог и компаратор, вход счетчика соединен с импульсным входомблока запоминания амплитуды токанагрузки, аналоговый выход которогосоединен с выходом преобразователякод-аналог, логический. выход - с вы 1Изобретение отНосится к областиэлектрических измерений, в частностик определению полного сопротивленияцепи .фаза-нуль (точнее, модуля комплексного сопротивления) под рабочимнапряжением сети, может быть применено преимущественно в сетях 380/220 В с глухоэаземленной нейтралью.Целью изобретения является повышение точности и упрощение настройки 10устройства.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - временная диаграмма напряжений на входахи выходах блоков; на фиг. 3 - диаграмма 15состояния блока распределения импульсов.Устройство (фиг. 1) содержит нагрузочный резистор 1 и тиристор 2,соединенные последовательно и вклю-. 20ченные между зажимами "Фаза" и"Нуль" сети, блок 3 однократногоотпирания тиристора, синхронизирующий вход которого подключен к зажимам "Фаза" и "Нуль", а импульсный 25выход - к управляющему электродутиристора, блок 4 запоминания амплитуды тока нагрузки, айалоговый входкоторого подключен к нагрузочномурезистору 1, а аналоговый выход - к 30второму входу блока 5 деления, первый.вход которого подключен к выходудатчика 6 напряжения ненагруженнойсети, подключенного входом к зажимам"Фаза" и "Нуль", отсчетный блок 7и датчик 8 времени нарастания токанагрузки,Устройство. содержит также счетчик9 импульсов, блок 10 совпадения, генератор 11 импульсов стабильной частоты и блок 12 распределения импульсов, логические входы которого свяходом компаратора, а другой вход - с вторым входом компаратора.4. Устройство по п. 1, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что отсчетный блок содержит последовательно соединенные счетчик импульсов и цифровой индикатор, вход счетчика импульсов подключен к входу отсчетного блока. 2заны с логическими выходами блока 10 совпадения, блока 5 деления .блока 4 запоминания амплитуды тока нагрузки М датчика 8 времени нарастания тока нагрузки. Импульсные выходы блока 12 распределения импульсов связаны с импульсными входами счетчика 9 импульсов, блока 5 деления и отсчет- ного блока 7.Блок 5 деления предназначен для вычисления отношения амплитуд напряжения ненагруженной сети и тока нагрузки. Он содержит интегратор в виде счетчика 13 импульсов с преобразователем 14 код-аналог на выходе и компаратор 15, служащий для сравнения выходного напряжения преобразователя 14 код-аналог с напряжением на выходе датчика 6. Отсчетный блок 7 также содержит счетчик 16 импульсов с цифровым индикатором 17 на выходе.Блок 4 запоминания амплитуды тока нагрузки содержит счетчик 18 импульсов с вторым преобразователем 19 коданалог на выходе и второй компаратор 20, один из входов которого подключен к аналоговому выходу, второй - к аналоговому входу блока 4, а выход - к логическому выходу блока 4. Импульсный вход счетчика 18 соединен с импульсным выходом блока 12 распределения импульсов, к которому подключен также вход датчика 8 времени нарастания тока нагрузки.Устройство работает следующим образом.При подаче команды на измерение и первого после нее перехода фазного напряжения сети через нуль блок 3 однократного отпирания тиристора выдает одиночный импульс, отпирающий тиристор 2 с заданной фазовой задерж5вводится угловая поправка, являющаяся нелинейной функцией двух аргументов: падения напряжения на нагрузочном резисторе 1 и времени нарастания 10тока нагрузки до амплитудного значения.Измеряемое сопротивление 2, определяется как сумма числа импульсовМ , пропорционального отношению 15амплитуды напряжения сети к амплитуде тока нагрузки, и числа импульсов М, пропорционального временинарастания тока чагрузки, за вычетомчисла импульсов М , пропорционального некоторому постоянному коэффициенту с:Мг Ма Мб Мсв цсЕ = а ц" + ЬЗ. - сцУ 40 кой, и через нагрузочный резистор 1 проходит одиночный импульс тока. Амплитуда его фиксируется в блоке 4 запоминания амплитуды тока нагрузки, а длительность его переднегг фронта от начала до момента достижения амплитуды измеряется датчг"сом 8 времени нарастания тока нагрузки. В продолжение этого интервала счетчик 8 импульсов заполняется через блок 12 распределения импульсов (вых 1. Фиг. 3) импульсами от генератора 11 импульсов стабильной час-, тоты, По окончании этого интервала времени появляются импульсы на втором выходе блока 12 распределения импульсов, откуда они поступают в счетчик 13 импульсов блока 5 деления. При этом импульсы продолжают поступать и в счетчик 9. На цифровой вход преобразователя 14 код-аналог блока 5 деления поступает непрерывно возрастающее число из счетчика 13, а на вход опорного напряжения - аналоговая величина с выхода блока 4 запоминания тока нагрузки. На выходе преобразователя 14 код-аналог формируется аналоговый сигнал, пропорциональный произведениЬ этих величин, который поступает на вход компарато- З 0 ра 15 блока 5 деления, где сравнивается с аналоговым сигналом датчика 6 амплитуды нагружения ненагруженной сети.Согласно теореме об активном двух-З 5 полюснике полное (комплексное) сопротивление цепи фаза-нуль может быть определено по формуле цЕ =К КЧ н нфнгде ц, - напряжение сети;ц - падение напряжения на нагнрузочнам резисторе 1;К - сопротивление нагрузочного 45резистора 1.Поскольку. векторные величины трудно поддаются инструментальной обработке, в приборе вместо векторныхВвеличин ц и ц используются их ска лярные (амплитудные) значения О, и Ц . Это и вызывает методическую погрешность: при одном и том же модуле измеряемого сопротивления (Е,) результаты измерения могут быть раз ньии в зависимости от величины фазного угла ч комплексного сопротивления 2,Для уменьшения этой погрешности восновную расчетную формулу где М= пацсц, - амплитуда напряжения ненагруженной сети;,1 - амплитуда тока нагрузки;М =пЬС.;С - время нарастания тока доамплитудного значения;= пс;а, Ь, с впостоянные коэффициенты;и - число импульсов на 10 м.Выражение М = М + М - М ява в с ляется цифровым эквивалентом эмпирической расчетной формулы вида полученной из основной, приведенной выше расчетной формулыдобавлением фазовой поправки Ы, где ив время нарастания тока (в электрических градусах), В период С -С наа ф 3 растания измерительного тока число в счетчике 9 возрастаег до М , в период С - С- его снижения остается не 3 4изменным и далее в период С5 возрастает до числа Мчто фиксируется блоком 10 совпадения. В этот период происходит также заполнение счетчика 13, которое продолжается до момента С , .когда число в счетчике 13 достигает Мц. В интервале С5 импульсы поступают также в счетчик 16 заполнение которого прекращается,1155063 с = 0,300 Ом. 5когда аналоговая величина на выходе преобразователя 14 код-аналог сравнивается с. аналоговым сигналом датчика 6 напряжения ненагруженной сети 6, Число Я в счетчике 16 импульсов выдается на индикацию и равно разности числа Б и (И - Я), т.е. .М1 о + 1 ь сСчетчик 18 импульсов блока запоминания тока нагрузки заполняется 1 О импульсами от блока 12 распределения импульсов до тех пор, пока число в счетчике, преобразованное в аналоговую величину преобразователем 19 код-аналог, не сравняется на входе 15 компаратора 20 с амплитудой падения напряжения на нагрузочпом резисторе 1, Импульсы, заполняющие счетчик 18, поступают также на вход датчика 8 времени нарастания тока нагруз ки. Момент окончания заполнения счетчика импульсов 18 совпадает с моментом достижения амплитудного значения тока нагрузки.Оптимальные с точки зрения обес печения минимальной методической погрешности, значения коэффициентов были рассчитаны с помощью ЗЦВМ иприняты следующими: 30 Ом а = 0,283 Ом", В = 0,87 10- -- - - 3 эл.градВ опытном образце прибора числоимпульсов на 1 Ом выбрано п=1600,так что окончательно И = 283 -ц"; И = 0,87 сС; Н = 306. 40 О НП Сопротивление нагрузки в нем принято Кц = 3 Ом для диапазона измерений 2 = 0,50-5,0 Ом и К. Ое 3 Ом 45для диапазона 0,05-0,50 Ом, При этомприведенная методическая погрешностьне превышает 4,5 , т,е. снижена посравнению с прототипом более чем в .2 раза. 50 6Что касается блока 3 отпирания тиристора, оМ представляет собой фазосмещающий блок, синхронизированный сетью.Команда на измерение, поступающая в блок 3 однократного отпирания тиристора, одновременно деблокирует счетчики 9 и 18 импульсов (цепи сброса счетчиков на фиг. 1 не показаны).Блок однократного отпирания тиристора может быть связан также с выходом счетчика 9 (на фиг, 1 эта связь не показана).В этом варианте счетчик 9 импульсов начинает заполняться в моментперехода фазного напряжения через О. Когда число в счетчике достигает значения, соответствующего заданной фазовой задержке (52 или 60 эл,град. в опытном образце прибора), срабатывает блок совпадения в блоке 3 и формируется отпирающий импульс. Блок 10 совпадения в этом варианте настраивается на число 300+52, что обеспечивает сохранение величины Мс = 300.Основное преимущество -изобретения состоит в повьппении точности измерения за счет узла реального фазного угла цепи фаза-нуль и значительной величины измерительного тока, а также за счет исключения основного источника погрешности - аналогового функционального преобразователя, что позволило выполнить прибор на базе цифровых интегральных микросхем и тем самью дополнительно уменьшить инструментальную погрешность,Другйм преимуществом изобретения является простота настройки благодаря применению нерегулируемых схемных узлов дискретного действия. Практически настройка сводится лишь к установке нулей компараторов в от- личие от известного устройства, в котором требовалось устанавливать коэффициенты передачи операционных . усилителей, постоднные времени интегрирования и настраивать сложный Функциональный преобразователь.1155063 Ока СоставительТехред И.Попович Колб Письман оррект акт аказ 545:/ Подписное Тираж ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открьтий 3035, Москва, Ж, Раувская наб д. г