Преобразователь среднеквадратичного значения переменного тока
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 19/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l ) 3995017/24-21 (22 ) 26.12.85 (46 ) 29.02.88. Бюл. М 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72 ) Л.Т.Свиридов и А.В.Семирякин (53) 621.317 ° 31.014.33 (088.8 ) (56) Бамдас А.М., Шапиро С.В. Стабилизаторы с подмагничиваемыми трансi форматорами. Л.: Энергия, 1965, с. 79-84.
Свиридов Л.Т., Леферов Е.В. Оптимизация параметров измерительного органа стабилизатора действующего значения напряжения. — В сб.: Статические преобразователи и машинновентильные системы малой мощности.
Труды ВНИИЭМ, т. 72, 1983, с. 96-106.
Бамдас А.М., Шапиро С.В. Стабилизаторы с подмагничиваемыми трансформаторами. Л.: Энергия, 1965, с. 84, рис. 3-3. (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
„„SU„„1377755 А 1 .(57) Изобретение относится к электротехнике. и автоматике и может быть использовано в автоматических системах управления. Цель изобретения— повышение точности измерения среднеквадратического значения переменного тока прямоугольной формы с изменяющимся коэффициентом заполнения импульсов при неограниченной кратности измеряемых токов. Измерительный орган среднеквадратического значения переменного тока содержит преобразователь амплитудного значения переменного тока в амплитудное значение переменного напряжения в виде трансформатора 1 тока и резистора 4, выпрямитель (В) 2, нагрузочный резистор 5 и конденсатор 6. В устройство введен В 3, выполненный по той же схеме, что и В 2, и образованы новые С функциональные связи. Высокая точность измерения достигается эа счет ф компенсации нелинейности вольт-аМперных характеристик элементов выпря- © мителя и выбора оптимальных параметров схемы измерительного органа. 2 ил
1377755
Изобретение относится к электротехнике и, автоматике, а именно к преобразователям переменного тока
9 и может быть использовано в автома5 тических системах управления, телеметрических системах и статических преобразователях, к которым предь.являются требования повышенной точности преобразования и pery- !О лирования среднеквадратичного (эффективного ) значения переменного тока прямоугольной формы с изменяющимся коэффициентом заполнения импульсов при неограниченной:кратности !5 (отношения величины максимального значения тока к его минимальному значению) преобразуемых токов.
Целью изобретения является повышение точности преобразования средне- 20 квадратичного значения переменного тока прямоугольной формы с изменяю- щимся коэффициентом заполнения импульсов при неограниченной кратности преобразования токов путем исключения 25 погрешности, возникающей в преобразователе за счет нелинейности вольтамперных характеристик элементов выпрямителя.
На фиг. 1 представлена функциональ-3 ная схема преобразователя среднеквадратичного значения переменного тока прямоугольной формы; на фиг.2принципиальная:схема преобразователя для случая выполнения выпрямителя по однофазной однополупериодной схеме.
Функциональная схема преобразователя (фиг. 1 ) содержит трансформатор 1 тока, первый выпрямитель 2, выполненный по любой из известных схем (например однофазной однополупериодной, мостовой и т.п. ), второй выпрямитель 3, выполненный по той же схеме, что и первый выпрямитель 2, резистор 4, нагрузочный резистор 5, 45 конденсатор 6.
Выводы вторичной обмотки трансформатора 1 тока подключены к входу первого выпрямителя 2, первый выходной зажим которого через параллельно включенные нагруэочный резистор
5 и конденсатор б подключен к его второму выходному зажиму, к которому также подключен второй выходной зажим второго выпрямителя 3, первый выходной зажим которого через резистор 4 соединен с его вторым выходным зажимом, вход второго выпрямителя 3 подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора 1 тока.
Преобразователь работает следу-. ющим образом.
При отсутствии переменного тока в первичной обмотке трансформатора
1 тока выходное напряжение преобразователя равно нулю. В результате протекания переменного тока в первичной обмотке трансформатора 1 часть тока его вторичной обмотки, протекая по цепи первый вывод вторичной обмотки трансформатора 1 - первый выпрямитель 2 - нагрузочный резистор 5— второй вывод вторичной обмотки трансформатора 1, создает падение напряжений на первом выпрямителе 2 и нагрузочном резисторе 5. Другая часть тока вторичной обмотки трансформатора 1, протекая по цепи первый вывод вторичной обмотки трансформатора второй выпрямитель 3 — резистор 4второй вывод вторичной обмотки трансформатора 1, также создает падение напряжения на втором выпрямителе 3 и резисторе 4.
Поскольку параллельно нагрузочному резистору 5 включен конденсатор
6, то при коэффициенте заполнения импульсов, меньшем единицы, напряжение на нагрузочном резисторе 5 усредняется (при достаточной величине емкости конденсатора 6 ) и сумма падения напряжений на первом выпрямителе 2 и нагруэочном резисторе 5 не превосходит по величине сумму падения напряжений (амплитудное значение ) на втором выпрямителе 3 и резисторе 4.
Таким образом, к входу первого выпрямителя 2 прикладывается напряжение, величина которого равна сумме падения напряжений на втором вы- . прямителе 3 и резисторе 4 от протекающего через них тока, следовательно, источник напряжения, питающий первый выпрямитель, содержит нелинейный элемент, HAX которого совпадает с ВАХ первого выпрямителя (элементы первого и второго выпрямителей выбираются одного типа, например диодные сборки в виде интегральных микросхем, диоды в которых расположены на одной подложке). Так как второй выпрямитель 3 питается от источника тока, то выходное напряжение преобразователя ток — напряжение автоматически повышается на величину пря1377755 скв M о+ 3 и (3) 1 у В+" сво ов 20 (1) где
R и
В мого падения напряжения, падающего на элементах первого выпрямителя 2, и таким образом, происходит компенсация нелинейности ВАХ элементов первого выпрямителя 2 преобразова5 теля. Некоторое различие величин прямых падений напряжений на элементах, первого 2 и второго 3 выпрямителей, вызванное протеканием через них токов различной величины, учитывается при выборе величины резистора 4.
Воспользовавшись методикой выбора оптимальной величины резистора (резистор 4 на фиг. 1 и 2), приведенной в (19, определим его необходимую величину для преобразования среднеквад-, ратичного значения переменного тока прямоугольной формы с изменяющимся коэффициентом заполнения импульс
П2 тэ 1" мни"Р Нк о( н = —" — — — — -г—
2 -1п Я
У макс А максимальный коэффициент заполнения импульсов преоб- 25 разуемого тока (y=2t„fL где t „ — длительность импульса, Т - период повторения ); минимальный коэффициент заполнения импульсов преобразуемого тока; коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя, при этом
P=1 для однофазной однополупериодной схемы и Р=2 35 для однофазной нулевой и мостовой схем; число последовательно включенных диодов одного плеча выпрямителя, через 40 которые одновременно протекает прямой ток; крутизна прямой ветви ВАХ диода при прямом напряжении, большем напряжения от- 45 сечки; величина сопротивления нагрузки преобразователя; величина резистора 4 преобразователя ток - напряжение, Средневыпрямленное значение напряжения на выходе преобразователя равно
55 (2) u = . (в+ )
4 Ы Ы свв. M + и Р где М. — коэффициент, величина кото4
+2
Ф 5* рого М,= 2 -- — — — р кк — текущее значение коэффициента заполнения импульсов преобразуемого тока;
n — коэффициент трансформации трансформатора 1 тока;
I — амплитудное значение тока в первичной обмотке трансформатора 1 тока.
С учетом того, что I „,=1у Х,„, получаем выражение,цля отношения скв
П„, Иэ выражения (3 ) следует, что относительная нестабильность преобра" зователя среднеквадратичного значения зависит только от коэффициента заполнения импульсов преобразуемого тока и не зависит от амплитуды (кратности ) преобразуемых токов, при этом относительная погрешность преобразования определяется в соответствии со следующим выражением
4 — — 4 —— (Ч3 маркс- Ч армии ) (4)
-Г .... Гу„..
Формула изобретения
Преобразователь среднеквадратичного значения переменного тока, содержащий преобразователь переменного тока в переменное напряжение в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого подключена к входным клеммам устройства, и резистора, первый выпрямитель, вход которого подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, первый выходной зажим — к первой выходной клемме устройства и через параллельно включенные нагруэочный резистор и конденсатор подключен к его второму выходному зажиму и к второй выходной клемме устройства, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования пере-. менного тока прямоугольной формы и изменяющимся коэффициентом заполнения импульсов при неограниченной кратности преобразуемых токов, в него дополнительно введен второй выпрямитель, выполненный по той же схеме, что и первый, причем вход вто1377755
Составитель B. Крюнков
Редактор Э.Слиган Техред М.Дидык Корректор Н.Король
Заказ 867/41
Тираж 772 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 рого выпрямителя подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора <ока, а первый выходной зажим через резистор подключен к его второму выходному зажиму и к второй выходной клемме устройства.
