Устройство для измерения мощности

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в универсальных ваттметрах переменного тока. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения величины cos f и sin p . Она достигается тем, что в устройство сведены регистр 9 сдвига, три регистра 10 11 12 памяти и два селектора-мультиплексора 13, И. Сущность изобретения состоит в том, что по измеренным значениям активной, реактивной и полной мощностей определяют величины cos f и sin (p , для чего зафиксированные в регистрах 10, 11 памяти величины активной или реактивной мощности подают через первый селектор-мультиплексор 13 на вход делимого делителя 15 кодов , а значение полной мощности с выхода третьего регистра 12 памяти через второй селектор-мультиплексор 14 на вход дплителя. Устройство также содержит множительный б Юк 1, формирователь 2 временных интервалов, анализатор 3 знака, выпрямитель 4, преобразователь 5 напряжение-частота, ключ, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 период-код 1 ил. (Л С

СОЮЗ COB(ТСКИХ

СОЦИАЛИС1И ГЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5НЯ G 01 R 21/06, 21/133

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н И 11

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1437792 (21) 4749241/21 (22) 11,10.89 (46) 15,10.91. Бюл, № 38 (72) В,Н.Чинков, А.П.Савицкий, В.А.Бернадский и Е,М,Зражевец (53) 621,317,7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 585455, кл. G 01 R 21/06, 1977, Авторское свидетельство СССР

¹ 1437792, кл, G 01 R 21/06, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в универсальных ваттметрах переменного тока. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей эа счет измерения величины сов р и sin p

Она достигается тем, что в устройство ввеИзобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в универсальных ваттметрах переменного тока для измерения активной, реактивной и полной мощностей, а также величин cos p u sin р в цепях синусоидального тока.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет измерения величин cos p u sin p

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит множительный блок 1, формирователь 2 временных интервалов, анализатор 3 знака, выпрямитель 4, преобразователь 5 напряжение-частота, ключ 6, реверсивный счетчик 7, преобразо„„SU„„1684708 А2 дены регистр 9 сдвига, три регистра 10, 11.

12 памяти и два селектора-мультиплексора

13, 14, Сущность изобретения состоит в том, что по измеренным значениям активной, реактивной и полной мощностей определяют величины cos p u sin p, для чего зафиксированные в регистрах 10, 11 памяти величины активной или реактивной мощности подают через первый селектор-мультиплексор 13 на вход делимого делителя 15 кодов, а значение олной мощности с выхода третьего регистра 12 памяти через второй селектор-мультиплексор 14— на вход делителя. Устройство также содержит множительный блок 1, формирователь 2 врсменных интервалов, анализатор 3 знака, выпрями1ель 4, преобразователь 5 напряжение-частота, ключ, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 период-код. 1 ил. ватель 8 период-код, регистр 9 сдвига, первый, второй и третий регистры 10, 11, 12 памя и, первый и второй селекторы-мультиплексоры 13, 14 и делитель 15 кодов.

Два входа множительного блока 1 являются входами устройства, к которым подключены два входа формирователя 2 временных интервалов, Выход множительного блока 1 соединен с точкой, объединяющей входы анализатора 3 знака и выпрямителя 4, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь 5 напряжение-часто а, ключ 6 и реверсивный счетчик 7, Второй управляющий вход ключа 6 соединен с первым выходом формирователя 2 временных интервалов, второй и третий вы .ппы которо1(г 17ng го подключены к двум входам преобразователя 8 период-код. Два выхода анализатора

3 знака соеди!!ены с двумя Входами реверсэ реверсив! ого счетчика 7, информацисчп1ый (кодовый) Выход которого подключен к общей шине, обьединяющей инфор!ла (ионные (кОДОВь!е) Входы fIPPt30I 8101)ОГО li третьего регис3ров 1(, 11, 12 памяти, Входы разрешения записи которых соед! пены соответственно с первым, вторым и третьим нь!ходами регистра 9 сдвиГа, вход кото!)ОГО подкл!очен к !етвср) ому выходу формиров".— теля 2 временных интервалов, И!1фор!лац!1онные (кодовые) выходы первого, второго L1 третьего регистров 10, 11, 12 пал!я !и сое!!Х1 нены ши!1Г)л1!! соответстве1!но с первы!1, ВТОРЫМ И тРЕ)ЬИ1Л !1пфо РЛ1ЭЦИО1!11Ь«Л111(КОДО0bIM31) входами flop!) of 0 с опек Il p

ВХОДУ ВТОРОГО СЕЛЕКтОРа-МУЛЬтИПЛЕКСОРЭ

14, второй информационный (кодовый) вход к030рОГО соединен с информационны!л (Кодовым) выходом преобразователя 8 периодкод, Два адресных входа первого сепекгора-мультиплексора 13 подключены к пятому и шестому выходам, а адресный заход второго селектора-мультиплексора 14 — к седьмому выходу формирователя 2 Временных интервалов. Информационныо (кодовые) выходы первого и и) opof селекторов-мультиплексоров 13, 14 соединены соответственно с первым и вторы.1 кодовыми входами делителя 15 кодов.

УстроЙство работает следую!цим образом.

Нап()яжение uf!t) и -oi: l(t) исследуемо!1 цепи поступают на множительл1ый блок 1 и формирователь 2 временных и!!тервалов. В множительном блоке 1 образуетсп напряжение, пропорциональное произведению мгновенных значений напряжения и тока исследуемой цепи

Uf) (t ) = Kf V (Соз у) + cos (2 г«) — p, (1) где U, 1 — действующие значения напряжения и тока;

o) — круговая частога 1!апряжения и гока:

rp — фазовый сдвиг между напр!. жением и токол1; к) — коэффициент передачи мноя.итепьного блока 1, Это напряжение подается с выхода множительного блока 1 на входы анализатора 3 знака и через Выпрямитель 4 !!э преобразователь 5 напряжение-частота. А!!ализа) «Г. 3

f знака определяет знак напряжения 0р(т) и в зависимости от этого формирует сигнал управления режимом раб01ы реверсивного счет1ика 7, сумл1ирова11ие при Uf«(t) >0 и

tIb! !! .тание при Ul;(t) < О.

Вып f)ямитель 4 неебх )диM для того, чтобы можно t)v»0 испольэовать более простой сд110попярIIый преобразователь 5 напряже1п!е-час !с. э, на В!!Ходе o fopofo образуется

1Г) lí".ëåäoâàòoëblloñòb импульсов с частотой

f(t), пропорциональной выходному напряжению выпрямителя 4 1(11,(t) 1, т.е, !

f(t) = Kz Кз 1О„(!) 1 (2) где Kz, Кэ — коэффициенты передачи соот1!! Вегственно Выпрямителя 4 и преобраэова5 напрпжf, I!ие-1асто) а.

Иг;fiупьсы с Выхода преобразователя 5

f: !р-iAcoIIHO-частота послу!1акп !1а сигнальный Вход ключа 1«, к!))Ори!! В !!сходно!л состоянии эакрыт !1о управляющему входу сигналогл с первого выхода формирователя

2 временных и1!тервапов.

В режиме иэмерс!!ия на первом выходе фг рмирователя 2 вре!лени!!х интервалов

25 образуются управ!!яющ!!е сигналы, длительность которых определяе)ся измеряемой величиной — активной, >еакгивной или попII0A мощностью. Эт!1ми си! налами ключ 6 открываесп и черо fio î на счетный вход

30 реверсив!ю1о счегч кэ 7 с преобразователя

5 !апряжение-час!ота поступает определенное количество импульсов. Режил! работы раьерсив!!Ого счетчика 7 определяется знаком напряжения Бр(3) и задается управ35 пяющими r,èïfäë )ìè, подаваемыми с двух

Выходов анализагора 3 знака на дг)а входа !

)еверси!3 !ого сче! чика 7.

Показания реверсивного счетчика 7 определяются враженисм с учетол1 равен40 ствэ (2) ! !! =3 f(t)dt

/15 где tl, tz — временные границы открытого состояния ключа 6.

Временные ипи фазовые интервалы от-! п крытого состояния ключа 6 и показания ре.)О

Версивного счетчика 7 дпя активной Р, реактивной Q и полной S мощносгей приведе!!ы в таблице, В момент времени tz спада управляющего строб-ил!пульса, открывающего ключ 6 при измерении активной мощности Р, на

1егверто!л Выходе формирователя 2 временных интервалов образуется импульс, поступающий в регистр 9 сдвига. На первом управля1ощем выходе регистра 9 сдвига по1684708 является сигнал, разрешающий запись кода !

Np.с реверсивного счетчика 7 в регистр 10 памяти. Аналогично при измерении реактивной Q и полной S мощностей с четвертого выхода формирователя 2 временных интервалов в регистр 9 сдвига поступают второй и третий импульсы, что приводит к появлению управляющих сигналов соответственно на втором и третьем выходах регистра 9 сдвига, разрешающих запись кодов !

Na, Ns с реверсивного счетчика 7 в регистры памяти 11, 12 соответственно, После этого на пятом, шестом и седьмом выходах формирователя 2 временных интервалов образуются управляющие сигналы, подаваемые соответственно на первый и второй адресные входы селектора-мультиплексора 13 и на адресный вход селектора-мультиплексора 14, В зависимости от измеряемой величины задается соответствующий адрес на адресные входы селекторов-мультиплексоров 13, 14 и на их выходы поступает один из входных кодов. Так, при измерении активной, реактивной и полной мощностей селектор-мультиплексор 14 находится в одном и том же состоянии, при котором на его информационный выход подается код периода Nr напряжения (и тока) исследуемой цепи, поступающий на второй информационный вход селектора-мультиплексора 14 с информационного выхода преобразователя 8 период-код. Код периода йт образуется в преобразователе 8 период-код по сигналам, которые подаются на его входы со второго и третьего выходов формирователя 2 временных интервалов. Он определяется соотношением

NT =-К1 Т, где Т вЂ” измеряемый период;

К4 — коэффициент передачи преобразователя 8 период-код.

Управляющие сигналы на адресных входах селектора-мультиплексора 13 поочередно задают три адреса, которыми на его информационный выход с некоторой задержкой, необходимой для выполнения вычислительной процедуры в делителе 15 кодов, подаются коды Np, NQ, Ns с информационных выходов соответственно регистров 10, f I

11, 12 памяти. При этом коды Np, NQ, Ns поступают с информационного выхода селектора-мультиплексора 13 на первый информационный вход (вход делимого), а код

N c информационноговыхода селекторамультиплексора 14 — на второй информационный вход (вход делителя) делителя 15 кодов, Тогда, учитывая выражения (3), (4), (5), (6), на выходе делителя 15 кодов получаем коды отношений

Np — — K5 — !- = Кр

""!

Г4о

NQ =K5 — -! — = Кя Q

N>

5 Ns

NS К5 — Кр S ! !т где К5 — коэффициент передачи делителя 15 кодов;

Kp = К1К2КзК5/ 2 !г К4 — коэффициент передачи устройства по мощности.

Коды Np, !чо, Ns пропорциональны соответственно активной, реактивной и полной

МОЩНОСТЯМ.

При измерении величин cos p u

sin p селектор-мультиплексор 14 управляющим сигналом по его адресному входу переводится в другое состояние и на его ( информационный выход подается код Ns c первого информационного входа (или с информационного выхода регистра-12 памяти).

Селектор-мультиплексор 13 управляющими сигналами по его адресному входу поочередно устанавливается в первое и второе состояния, при которых на его информационный

25 ! выход поступают коды Np, NQ соответственно с первого и второго информационных входов(или с информационных выходов регистров 10, 11 памяти). Тогда на выходе делителя 15 кодов образуются коды отношений

Ncps p = K5 Kp COS p

N

NQ

35 Nsln P = К5 — - = KP Sin P

Ns где к = к5 — коэффициент передачи устройства по величинам cos p u sin p

На этом процесс изл1ерений завершает40 сЯ

Полученные коды Np, NQ, Ns Npps p

Nsln p С ВЫХОда дЕЛИтЕЛЯ 15 КОДОВ Л1ОГут поступать либо в блок ре!истрации, либо использоваться в качестве управляющих сигналов в системах автоматического управления источником электроснабжения

Технико-экономический эффект и редлагаемого изобретения состоит в том, ч1о оно обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства для измерения мощности по основному авторскому свидетельству за счет изл1ерения величин cos p 11

sin p, что приводит к универсальности и расширению области применения устройства при минимальных аппаратурнь!х затратах. а это в свою очередь позволяет получить существенный экономический эффект. учитывая массовое применение àíàло!ич!!ых по назначению измерителей в с.1стемах электроснабжения практически нее ° иро

1б84708 ая мо мышленных предприятий страны. Функциональные возможности устройства могут быть еще расширены эа счет измерения фазового сдвига р, если в устройство ввести вычислитель функции агссоз р (или 5

arcsln у), подключив его к выходу делителя 15 кодов.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения при построении цифровых измерителей мощности позволяет 10 повысить их многофункциональность (или универсальность), тем самым обеспечивает упрощение процесса эксплуатации эа счет уменьшения объема измерительных операций и повышение экономичности. 15

Формула изобретения устройство для измерения мощности по авт. св. N. 137792, о т л; ч а е щ е е с я тем что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет измерения величин 20 коэффициентов активной и реактивной мощностей, в него дополнительно введены регистр сдвига, три регистра памяти и два селектора-мультиплексора, при этом вход регистра сдвига соединен с четвертым вы- 25 ходом формирователя временных ингервалов, первый, второй и третий выходы регистра сдвига подключены к входам разрешения записи соответственно первого, второго и третьего регистров памяти, информационные входы которых объединены в одну шину, которая соединена с информационным выходом реверсивного счетчика, информационные выходы первого, второго и третьего регистров памяти подключены к первому, второму и третьему информационным входам первого селектора-мультиплексора соответственно, первый и второй адресные входы которого соединены с пятым и шестым выходами формирователя временных интервалов соответственно, информационный выход третьего регистра памяти и информационный выход и реобразователя период-код подключен к первому и второму информационным входам второго селектора-мультиплексора, адресный вход которого соединен с седьмым выходом формирователя временных интервалов, а выходы первого и в-орого селекторов — мультиплексоров подключены соответственно к первому и второму входам делителя кодов.

1604708

Составитель С.Хромов

Редактор В,Фельдман Техред M,Mîðãåíòàë Корректор M.Шароши

Заказ 3504 Тираж Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям fipll ГИ I Г I.ÑÑÐ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 101