Преобразователь активной мощности в код

(53)5 Н 0и,д4 ЯД г АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О ности линейного напряжения и фаэных токов трехфазной электрической цепи в цифровой код. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения дополнительной функции измерения напряжения сети и фазных токов. Устройство содержит девять сумматоров, семь компараторов, восемь триггеров, источник опорного напряжения, умножитель частоты, элемент И, функциональный генератор напряжения параболической формы, блок обработки и заполнения временных интервалов, один реверсивный счетчик и пять двоичных счетчиков. Новым является введение в устройство дополнительно пяти сумматоров, трех компараторов, трех триггеров, четырех двоичных счетчиков. Раскрыто выполнение блока обработки и заполнение временных интервалов. 1 з.п,флы, 2 ил. томатроля ктро,тельство ССС М 1/50, 1988,Авторское сМ 1621176, кл. Н(57) Изобретение отэлектроизмерительноначено для преобразо ТЕЛЬ АКТИ осится к цифтехнике и прания активно овои наз- мощ 5 и 8 и подключены к шинам линейных токов ОА 13 В соответственно,Источник 10 эталонного напряжения, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров 3 - 9, компараторы 11-17, первые входы которых соединены соответственно с выходами сумматоров 3 - 9, нуль- органа 18, вход которого соединен с шинои напряжения Овс, умножителя 19 частоты, вход которого соединен с выходом нуль-органа 18, логический элемент 20 И, первый вход которого соединен с выходом умножителя 19 частоты, функциональный генератор 21 напряжения параболической формы, управляющий вход которого соединен с выходом логического элемента 20 И, а выход - со вторыми входами компараторов 11 - 17, двоичный счетчик 22, вход которого соединен с выходом логического элемента 20 И, триггеГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Азербайджанский институт нефтимии им, М,Азизбекова(56) Аракелов М.А., Манагадзе И.П, Автическая система допускового конмощности и тока при производстве эледвигателей, Измерительная техника,й 1 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматического цифрового измерения электрических параметров асинхронных двигателей при приемо-сдаточных испытаниях.Целью изобретения является повышение функциональной возможности устройства за счет обеспечения дополнительной функции измерения напряжения сети и фазных токов,На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит сумматоры 1-9, причем входы сумматоров 1 и 2 соединены с первыми входами сумматоров 3 и 6 и подключены к шинам линейных напряжений ОАс и ОВс, а вторые входы сумматоров 1 и 2 соединены со вторыми входами сумматоров 815799 А 1ры 23-29, причем первый вход триггера 23соединен с выходом двоичного счетчика 22,а второй вход - с шиной запускающих импульсов, блок 31 обработки и заполнениявременных интервалов, входы которых соединены с выходами триггеров 24-30, первые входы которых соединены с выходамикомпараторов 11 - 17, а вторые входы - свыходом логического элемента 20 И, реверсивный счетчик 32 и двоичные счетчики 33 -36, входы которых соединены с выходамиблока 31 обработки и заполнения временных интервалов и при этом выходы сумматоров 1 и 2 соединены с первыми входамисумматоров 4 и 7 соответственно, а первыйвход сумматора 9 подключен к шине Оо.Блок обработки и заполнения временных интервалов (фиг.2) содержит дешифратор 37, элемент ИЛИ-НЕ 38, элементы ИЛИ39 - 45, элементы И 46 - 60, элемент И - НЕ 61,генератор 62 опорной частоты, счетчик 63.Устройство работает следующим образом; преобразуемые сигналы Одс(1), Од(с),Овс(1), Ов(1) пропорциональные линейнымнапряжениям и фазным токам измеряемойтрехфазной цепи, по соответствующим шинам подаются на входы соответствующихсумматоров (см.фиг.1), при этом на выходахсумматоров 1 и 2 формируются сигналыОдс(1)+ОА(1) и Овс(1)+Ов(1), которые поступают на первые входы сумматоров 4 и 7. Навторые входы 3 - 9 сумматоров от источника10 эталонного напряжения поступает постоянное напряжение Оо смещения для получения однополярных сигналов, Поэтому напервых входах компараторов 11 - 17 действуют напряжения, соответственно:О 1(1)=0 дс(1)+Оо02(1)=ОАС(1)+0 А(т)+ОсОз(1)=оА(1)+О,04(1)=ОВс(1)+Оо(1)05(1)=0 В с(1)+ОВ(1)+Оо06(1)=0 1 В(1)+Оо07(1)=Ьс(1)+ОоНа вторые входы компараторов 11-17подается напряжение от функциональногогенератора 21 напряжения параболическойформы, запускаемого выходным сигналомлогического элемента 20 И в моменты врек Тмени тк=При поступлении сигнала "Пуск" навход логического элемента 20 И запускаютфункциональный генератор 21 напряженияпараболической формы,ТВ течение шага квантования Ь- =Мна выходах триггеров 24 - 30 получаются импульсы соответствующих Тк 1, Тк 2, Ткз, Тк 4,Тк 5, Ткб, Тк 7 длительности, равной интерва 55 С учетом (1) и (3), а также, что;Р(1 к)=Одс(тк)0 д(1 к) Овс(1 к)ОВ(Ь)=(идс(Ь)+ лам времени между элементами запускафункционального генератора 21 и срабатывания компараторов 11 - 17 соответственно.Эти сигналы подаются на входы блока 315 обработки и заполнения временных интервалов. В результате обработки получаютсяимпульсы длительности;ЬТк=(Тк 2+Тк 5)НТк 1+Ткз+Тк 4+Ткб) (2)пропорциональной мгновенному значению10 мощности трехфазной цепи.Интервалы времени Тк, Тк 1, Ткз, Ткб, Тк 7,К=1,М в БОЗВИ подвергаются число-импульсному кодированию заполнениемих. импульсами эталонной частоты Ь, Результа 15 ты Ьйк=1 о ЬТк число-импульсного кодирования временных интервалов ЬТк,пропорциональны мгновенному значениюмощности трехфазной цепи и в зависимостиот знака этой мощности поступают на шину"сложения" или "вычитания" реверсивногосчетчика РС,Результаты йк 1=1 оТк 1, Йкг=тоТкз,Йкз=оТк 6, Мк 4=тоТк 7 число-импульсного кодирования временных интервалов Тк 1, Ткз,25 Ткб, Ткт пропорциональны мгновенному значению квадратов действующих значенийОдс(1), 01 А(1), Ов(т) и Вс(1) поступают на соответствующие двоичные счетчики 33 - 36,Длительность входных сигналов Тк 1,30 Ткг, Ткз, Тк 4, Тк 5, Тк 6, Ткт определяются изусловия динамической компенсации соответствующих напряжений 01(т), Ог(1), Оз(1),04(1), 05(1),.Оф), 07(1) развертывающим напряжением параболической Ор(т)=кп 4 от35 ФГ где: Кп - коэффициент развертывающего напряжения.Тк 1= - 01 (1 к):- - Одс(тк)+Оо)21 2 1Кг40 Ткг= - 02 (ь)=1 г+Оф - Одгс (ь)-Од (тсНОВС(1 к)+ОВ(скОвс (ь)-Ов (1 к),получимй ййк 1= ЬТк 1= - Одс (Ь)+о 2г1 оОо 21 оОо ( )2г + г Од "1 сп сито 2Мкг=оТкз= - О 1 д (тс) +1 спг2оОо + 2 оОоОй йМКЗ=оТКб= - ОВ (Ь) +о 21 сг2оОо 2 о Оо О,1 сй "ито 2йс 4 соТкт - Ос (1 с) +1 сп221 Оо 1 Оой йК концу периода Т на реверсивном исоответствующих двоичных счетчиках накапливаются числа, пропорциональные измерямым параметрам;м- Х Ьй = К РчМЙ 4 = -чс 1=КрОАС +Ног 1 гЛ с=1Й 1 д = -Мкг=Кр 1 д +Во2 12иЛ к=1ЙВ = -ЙсЗ=Кр 1 В +Ног 11 Ч к=1Й 1 С =2МЙо Йс 4=Кр 1 С +2к=1 гд иствальные йного то ОоМо=гТаким образом, на выходе устро формируются коды, пропорциона значениям мощности, квадратам лине напряжения и фаэных токов АД.Специфическим узлом устройства является блок 31 обработки и заполнения временных интервалов /БОЗВИ/, функциональная схема которого представлена на фиг.2.Принцип работы блока 31 заключается в следующем; допустим на входы БОЗВИ поступают импульсы а, Ь, с, б, е, 1, б с длительностями Тс 1, Тсг, Т 1 сз, ТМ 4, Т 1 с 5, Т 1 сб, Т 1 с 7, При этом на выходах элементов И 46 и 47(сбе формируются сигналы а Ь и (а Ь)Ка Л Ь), длительность которых определяется выражениями: Т(а, Ь)=зцр(Тк 1, Ткг) Т(а л, Ь)= п 1(Тк 1, Ткг) На выходах 1, 2, 4, 8 дешифратора 37, согласно таблицы функционирования формируются сигналы сбе 1, сбе 1, сбе 1, сбе 1, 10 Длительность этих сигналов определяется следующим образом:Тсз 8 О Р(ТМ 4,Т 1 с 5,Тсб), Т(СбЕт). -ПРИ ТКз=зор(ТКЗ,ТК 4,ТЮТ 1 сб):О, при Ткззор(Т 1 сЗ,Тс 5,ТМ 5,Т 1 сб),Т 1 с 4 зцр(ТсЗ Т 1 сз ТЮ) Т(сбет) =, и ри Тк 4=8 ОР(Ткз,Тк 4,Т 1 с 5,Т 1 сб); О, при Тк 4 зор(ТсЗ,Тс 4,Тс 5,Т 1 сб). Тс 5-8 0 Р(ТсЗ,Тс 4,Т 1 сб), Т(сбе 5 - при Тсб=зор (Ткз,Т 1 с 4,Тк 5,Т 1 сб); . О, при Тс 5 зор(Ткз,Тк 4,Т 15,Тмб),Т 1 сб 3 0 р(ТсЗ,ТМ 4,ТМ 5, Т(сбе 1), пРи Тсб=зОР(Ткз,Тс 4,Тс 5,Т 1 сб);О, и Ри Тсб(Т 1 сЗ,Тс 4,Т 1 с 5,Тсб).Эти сигналы поступают на входы элемента ИЛИ 40, При этом на выходе элемента ИЛИ 40 формируется сигнал ч =сбеЬсбе 1 чсбе 1 чсбе 1. Длительность этого сигнала выражается формулой; Т(ч)=зцрТ(сбе 0, Т(сбе 1), Т(сбе), Т(сбеЯ На выходах 3, 5, 6, 9, 10, 12 дешифрато ра 37 формируются сигналы сбеГ, сбе 1, сбе 1, сбе, сбег. сбе 1 длительностями1 Тсз-Тс 4 3 О Р(Т 1 с 5,Т 1 сб), Т(СбЕ): - П РИ 1 П(ТКЗ,ТИ)ЗО р(Т 1 с 5, ТКб); О, ПРИ 1 пт(Т 1 сЗ,Тс 4) . ЗОР(Т 1 с 5,Т 1 сб), 1 Тсз-Тк 51-80 р(Тс 4,Ткб), Т(сбет) и ри 1 пт(Ткз,Тьб)зо р(Т 1 с 4,Тсб); О, ПРИ 1 Пс(ТКЗ,ТК 5)зор(Т 1 с 4,Тсб). ТкЗА 61-зор(Т 4 Тс 5), Т т) ПРИ 1 П 1(Т 1 сЗ,Тсб)зцр(Тс 4,Т 1 с 5); 40 О, При 1 Пт(ТКЗ,Тсб)азор(Т 1 с 4,Т 1 с 5).Тс 4-Тк 51-зцр(Т 1 сз Тсб) Т(сбес)=при 1 ПФ(Тс 4, Тс 5) зцр (Тсз, Ткби /О, ПРИ 1 пт(Тс 4,Т 1 с 5)фцр(Т 1 сзлТ 1 сб), 45- , 1 Т 1 с 4-Т 1 сб 80 Р(Т 1 сЗ,Т 1 сб) Т(сбег) пРи 1 П(Тк 4,Ткб)80 Р(Тсз,Т 1 с 5); О, при пт(Тс 4,Тсб),зор(Т 1 сЗ,Т 1 с 5). сТс 5-Тс 61-8 0 Р(ТсЗ,Т 1 с 4), Т(сбет)пРи 1 пт(Тс 5,Ты)зцР кз,Тк 4)О, при 1 пйТк 5,Тю) зор(Ткз,Ти)Эти сигналы поступают на соответствующие входы элемента ИЛИ 41. При этом на его выходе элемента ИЛИ 41 формируется сигнал х=сбе 1 чсбе 1 чсбе 1 чсбе 1 чсбе 1 чсбе 1 длительность которого определяется выражением:Т(х)зцр(Т(сбе 1), Т(сбе), Т(сбе 1), Т(сбе),Т(сбеф Т(сбе 1).1 а выходах 7, 11, 113, 14 дешифратора 37формируются сигналы: сбе 1, сбе 1, сбе 1, сбеТ,Длительность этих сигналов соответствует:Т(сб е 1)= П 1(Т)сЗ,Т)с 4,ТЮ)- П 1(Т)сЗ,Т)с 4,Т)с 5,Т)сб)Т(сбеХ)=И(Т)сз,Ти,Т)сб)- п 1(Т)сЗ,Ти, Т)с 5,Т)сб) Т(сбе 1)=-. П 1(Т)сЗ,Ти,Т)с 5)-П 1(Т)сЗ,Т)с 4,Т)с 5,Т)сб) Г(сбе 1)= и 1(Т)с 4,Т)сб, Т)сб)- и ЦТ)сз,Т)с 4,Т)с 5,Т)сб)Эти сигналы поступают на логический элемент ИЛИ 42, на выходе которого формируется сигнал у=сбеТксбе 1 ъ сбеТ к сбеТДлительность сигнала "у" определяется следующим образом;Т(у)=зорТ(сбе 1), Т(сбе, Т(сбет), Т(сбеЯ И, наконец, на выходе 15 дешифратора 37 формируется сигнал с длительностью Т(сбе 1)=п 1(Т)сз,Т)са,Т)с 5,Т)сб) Полученные на выходах элемента И 47 и элемента ИЛИ 40 сигналы (а, Ь) , (аЬ) и Ч посредством элементов И 48 и 50 заполняются импульсами частотой 1 о/12, которые поступают на вторые входы логических элементов И 48 и 50, При этом на выходах этих элементов формируются серии импульсов, количество которых определяется выражением:)о )оЛ 48= - Т)с 1-1)с 2 И Л) 50= - Т(У)12 12Сигналы аЬ и х, поступающие на первые входы элементов И 49 и 51 заполняются импульсами частоты 1 о/б. На выходах элементов И 49 и 51 также получается серия импульсов, количество которых определяеттося выражением; Л 49=. - п(Тк 1,Т)с 2)=б)о - )об 12Посредством логических элементов "И" 52 и 53 сигналы у и сбеГ поступа)ощие на первые входы этих элементов, заполняются импульсами с частотами То/4 и то/3, соответственно. Поэтому на выходах элементов И 52 и 53 формируются импульсы с количеством Л 52= - Т(у)= - 31(у 1то к"о4 12Лу= - Т(сбе 1)=тоЭ= 4 Пт(Т)сз,Т 14 кТ)с 5,Т)со)При этом на выходах элементов ИЛИ 43 и 44 получаются:Л 44=-Лю+Л 51+Л 52+ Л 5 з)оЛ 44= - Т)сз+Т)с 4+Т)с 5+Т)сб,12Таким образом, на выходах элемента И55 и 56 формируются импульсы, количество 10 которых будет определяться следующим образом:- 11)к 1 кТкк).)и1 о126Л 55= и ри (Тц+Т)с 2)Тю1: - 56О, пРи (Т)с 1+Т)с 2),Тю1= - Л- )1 тк 1 кТкк)Тк) )То6М 56=. при)Тк 1+Ткк)Тк256О, приТю(Т)с 1+Т)с 2)1 =к 5Кроме этого, посредством элементов И57, 58, 59 и 60 сигналы сМ и д заполняютсяимпульсами часотой 1 о/12. Тогда на выхоЗО дах элементов И 57, 58, 59 и 60 получаютсяимпульсы в следующих количествах:Л 57=то/12 Т 1 сзЛ 58=1 о/12 Т)с 4Л 159=то/12 Т 1 с 5Ли)=-о/12 Тк 7 20 Импульсы частоты 1 о вырабатываютсягенератором 62 опорной частоты (ГОЧ). Используя рассмотренный БОЗВИ можно осуществить обработку и заполнение временных интервалов и тем самым реализовать цифровые измерения всех параметров АД одним преобразователем, Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет измерять все необходиТаким образом, на выходах элементов И55, 56 получаются последовательные коды, эквивалентные по значению и знаку мгно венной мощности, а на выходах элементовИ 57, 58, 59 и 60 мгновенным значениям квадратов действующих значений линейного напряжения и фазных токов.Импульсы с частотой 1 о/12, 1 о/6, 1 о/4,45 1 о/3 фоРмиРУютсЯ с помощью счетчика/делйтеля/63;который представляет собой набор счетчиков с соответствующими коэффициентами деления частоты.мые электрические параметры трехфазной электрической цепи, что позволяет расширить его функциональные возможности и область применения.Формула изобретения 1, Преобразователь активной мощности в код, содержащий пять триггеров, четыре сумматора, первые входы которых являются соответствующими входными с первой по четвертую шинам, источник эталонного напряжения, выходы которого соединены с вторыми входами сумматоров, четыре компаратора, первые входы которых соединены с выходами сумматоров, нуль-орган, вход которого является пятой входной шиной, а выход соединен с входом умножителя частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с управляющим входом функционального генератора напряжения параболической формы и с входом двоичного счетчика, выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого является шиной запуска, а выход соединен с вторым входом элемента И, первые входы с второго по пятый триггеров соединены с выходами соответствующих компараторов, вторые входы - с выходом элемента И, а выходы - с первого по.четвертый входами блока обработки и заполнения временных интервалов, первые выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика, выходы которого являются первой выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительной функции измерения напряжения сети и фазных токов, в него введены с пятого по девятый сумматоры, с пятого по седьмой компараторы, с шестого по восьмой триггеры, со второго по пятый двоичные счетчики, выходы которых являются выходными шинами со второй по пятую, а входы которых соединены с соответствующим вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока обработки и заполнения временных интервалов, пятый, шестой и седьмой входы которого подключены к выходам соответственно шестого, седьмого и восьмого триггеров, первые входы которых соединены с выходами пятого, шестого и седьмого компараторов соответственно, а вторые входы подключены к выходу элемента И, причем первые входы пятого, шестого и седьмого компараторов соединены с выходами седьмого, восьмого и девятого сумматоров, а вторые входы - с выходом функционального генератора параболической формы, первые входы седьмого и восьмого сумматоров соединены с выходами пятого и шестого сум 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 маторов соответственно, а вторые входы - подключены к выходу источника эталонного напряжения, первый вход девятого сумматора подключен к пятой входной шине, а его второй вход - к выходу источника эталонного напряжения, входы пятого и шестого сумматоров подключены соответственно к первой и второй, третьей и четвертой входным шинам.2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок обработки и заполнения временных интервалов выполнен на элементах И с первого по пятнадцатый, элементе И - НЕ, элементах ИЛИ с первого по восьмой, элементе НЕ, дешифраторе с выходами с первого по пятнадцатый, генераторе опорной частоты и счетчике, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, первый вход первого элемента ИЛИ объединен с первым входом первого элемента И и является первым входом блока, вторые входы первых элементов И и ИЛИ объединены и являются вторым входом блока, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И и объединен с входом элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, первый, второй, четвертый и восьмой выходы дешифратора соединены с первого по четвертый входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом третьего элемента И и первыми входами двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого элементов И и подключен к первому выходу счетчика, третий, пятый, шестой, девятый, десятый и двенадцатый выходы дешифратора соединены с первого по шестой входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом четвертого элемента И и подключен к второму выходу счетчика, седьмой, одиннадцатый, тринадцатый и четырнадцатый выходы дешифратора соединены с первого по четвертый входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, второй вход которого соединен с третьим выходом счетчика, первый вход восьмого элемента И соединен с четвертым выходом счетчика, а его второй вход- с пятнадцатым выходом дешифратора, первый, второй и третий входы которого объединены с вторыми входами двенадцатого, тринадцатого иоставитель М.Джафаровехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редакто Закаэ 1644 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 гарина, 10 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго четырнадцатого элементов И соответственно и являются третьим, четвертым и шестым входами блока, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с первым и вторым входами пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элемента И - НЕ, седьмого элемента ИЛИ и десятого элемента И, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И соединены с первого по четвертый входами шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами элемента И-НЕ, седьмого элемента ИЛИ и первым входом одиннадцатого элемента И, выходы элемента И-НЕ и седьмого элемента ИЛИ соединены с первым и вторым входами девятого элемента И, выход которого соединен с вторыми 5 входами десятого и одиннадцатого элементов И, при этом четвертый входдешифратора является пятым входом блока, седьмым входом которого является второй вход пятнадцатого элемента И, а выходы с 10 десятого по пятнадцатый элементов И являются соответствующими первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами блока,