Устройство для измерения активной мощности переменного тока
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью активной мощности в установках для проверки средств измерения мощности и энергии переменного тока. Целью изобретения является повыгаение точности измерения активной моищости. Устройство содержит магнитные компараторы 1и 2, управляемые источники 3 и 4 компенсирующего тока, добавочный резистор 5, меру 6 сопротивления, термопреобразователн 7 и 8, переключатели 9-12, источник 13 постоянного тока, вольтметры 14, 15 и 16 и вычислительный блок 17. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
С0ЮЭ СОВЕТСКИХ
РЕСПУБЛИК (!9) (21! щ)5 С 01 К 21/ОО
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
В
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
М АВ1ОВО4ОМЫ СЮИ ВТИГЬС 1ЪУ (21) 4 7(11 165/ 21 (22) (16. (16. 89 (46) 15.01.92. Бюп. М 2 (72) И.Э.Ямской (53) 621. 317. 382. О16, 24 ((!88.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 943593, кл. (((! К 21/(>6, 1978.
Авторское свидетельство СССР
1314276, кл. (О1 К 21/Я(, 1985. (54) УСТРОЙСТВ() )(ЛЯ ИНМЕРКНИЯ АКТИВ!(ОЙ
ИОЩН(КТИ ПЕР&ЖЕННОГ(1 Т()1(А (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью активной мощности в установках для проверки средств измерения мощности н энергии переменного тока °
Целью изобретения является понижение точности измерения активной мощности.
Устройство содержит магнитные компараторы ix 2, управляемые источники 3 и 4 компенсирующего тока, добавочный резистор 5, меру 6 сопротивления, термопреобразователн 7 и 8, переключатели ч-12, источник !3 постоянного тока, вольтметры 14, 15 и 16 и вычислительный блок 17. 2 з.п. A-лы, 3 ил.
17(»5754
Кзобретение относнтся к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью активной мо(((ности в установ5 клх для проверки средств измерения мощности и энергии переменного тока.
Целью изобретения является повыщение точности измерения активной мощности, 10
Нл фиг.1 представлена блок-схема устройствл для измерения активной мощности переменного тока; на фиг. 2 и 3 — соответственно схемы магнитного компаратора и управляемого источника компенсирующего тока.
Устройство для измерения активной мощности содержит магнитные компараторы 1 и 2, управляемые источники 3 и 4 компенсирующего тока, добавочный резистор 5, меру (э сопротивления, термопреобразователи 7.и 8, переключатели 9-12, источник 13 постоянного тока, вольтметры 14-1h и вычислительный блок 17, 25
Первый вход устройства по напряжению соединен с первыми входами первого и второго управляемых источник(эв 3 и 4 компенсирующегo тока и первым выводом добавочного резистора 5, < второй вывод которого соединен с первым входом первого магнитного компаратора 1, второй вход которого сое" динен с первым входом второго магнитного компарлтора 2. Второй вход устройства по нлт(ряжению соединен со
35 вторым входом второго магнитного компаратора 2 и со вторьп(и входами обоих управляемых источников 3 и 4 компенсирующего тока. Первый вход
40 устройства по току соединен с третьим входом первого управляемого источника
3 компенсирующего тока, четвертый вход которого подклр»чен к третьему входу первого магнитного компаратора
1, Второй вход устройства по току соединен с третьим входом второго магнитного ксмплрлторл 2, четвертый вход которого соединен с третьим входом второго упрлвляемого источника 4
50 компенсирующегo тока, четвертый вход которого соединен с четвертым входом первого млгнитного комилратора 1.
Выход первого управляемого источника
3 компенсирующего токл и первый выход первого млгнитногп компарлтора 1 сое55 динены с перль(м неподвижным контактом первого перек;1(члт< ля 9, подвижный контакт кс тор< го 1«р»» нагреватель перт»ого т< pro(lpco(bp;Iso(»лтеля 7 соединен с подвижным контактом второго переключлте-.(я 1((, первый I»t ío(7âèæíhié контакт которсго соедин H со вторым выходом первого м«гнитногo ксмпарлтора 1. Выход второгс yiip7(»ляемого нс— точникл 4 компенсирующего тока и первый выход второго магнитного кс>мплрлтора 2 соединены с первьп(неподвижным контактом третьего переключателя 1(, подвижный контакт которого через нагреватель второго термопреобразователя 8 подключен к подвижному контакту четвертого переключателя 12, первый неподвижный контакт которого (ерез нагреватель второго термопреобрлзовл-теля 8 подключ н к подвижному контакту четвертого переключателя 12, ilepвый неподвижный контлкт которого соединен со вторым выходом второго магнитного компарлтора 2. Вторые Heiio7вижные контакты пеpI»orn II »тв<.ртого переключателей 9 и 12 с oe<7>I HATHI I C ooòветственно с первь(»(и вторым выходя(<«и источника 13 постоянного тока. Вторые неподвижные контакты второго и треTI> еГо перек»ючлтелей 1(1 и 11 соединены
COOT(»»TCÒI»< IiHO Г Il<«PH Ih(И НЧ ОРЫМ TO ковыми злжимлчи меры () с протинл .ния .
Вьгходы те(;мои;»р пергого и второго термопреобрлзовлтелеи и 8 со< д(иены со входами первого и втс<1 ого вольтме "ров 14 и 15, л и".TeåHI.,(лльные
Зажав Ы »ЕPhi (< (ОПPОТ(!Вil»HHЯ
16. 1<и< 1ровые выходы вол(«тметров 14 — (б подключены к соответствующим входам вычислительного блока 17.
Каждый магнитный комплр:»то . с,-д< ржит первуЮ и вторую входные сбмотки
18 и 19 с первым и вторым перек,ючателями 2((и 21 чис:ьл витков, и(<дикаторную обмотку 22, комп<»нслционную обмотку 23 с третьим переключ»телем
24 числа витков и усилитель 25 постоянного тска. («бмотки 18, 19, 23 — многовыводные. Первый вход магнитного компаратора соединен с началом первой входной обмотки 18 остал ьн<ь»е выводь< (концы) которой соединены с соответствующими неподвижными контактаки первого переключателя 2(> числа витков, подвижный контакт которого подключен ко второму входу магнитного компаратора ° Третий вход магнитного компаратора соединен с началом второй входной обмотки 19, остальные выводы (концы) которой соединены с соответствующими неподвижными контакт,ми второго переключателя 21 числа витков, подвижный контакт которого подключен к четвертому входу магнитного компаратора, }}ервый вывод индикаторной обмотки 22 подключен к входу усилителя 25 постоянного тока, выход которого соединен с первым выхо/дсм магнитного компаратора. Второй вывод индикаторной обмотки 22 и первый вывод компенсационной обмотки 23 подключены к общей шине, а остальные выводы компенсационной обмотки 23 соединены с неподвижными контактами третьего переключателя 24, подвижный контакт которого подключен ко второму выходу магнитного компаратора °
Каждый управляемый источник компенсирующего тока выполнен в виде четырехобмоточного суммирующего трансформатора с активной компенсацией магнитного потока в сердечнике и содержит первую и вторую обмотки 2б и
27 с четвертым и пятым переключателя- 25 ми 28 и 29 числа витков, третью обмотку ЗО с шестым переключателем 31 числа витков, четвертую обмотку 32, добавочный, резистор 33, усилитель 34.
Обмотки 26,27,30- многовыводные.Первый3О ! вход управляемого источника компенсирующего тока через добавочный резистор 33 соединен с началом первой обмотки 26, остальные выводы (концы! которой соединены с соответствующими неподвижными контактами четвертого переключателя 28 числа витков, подвижный контакт которого подключен ко второму входу управляемого источника компенсирующего тока, третий 40 вход которого соединен с началом второй обмотки 27, остальные выводы (концы) которой соединены с соответствующими неподвижными КоНТАКТВМН пятого перекл11чателя 29 числа вит- 45 ков, подвижный контакт которого под1 ключен к четвертому входу управляемого источника компенсирующего тока.
Выход управляемого источника компенсирующего тока соединен с первым вы водом третьей обмотки четырехобмоточного трансформатора, остальные выводы которой соединены с неподвижньми контактами шестого переключателя 31 числа витков, подвижный контакт которого подключен к выходу усилителя 34> вход которого подключен к первому выводу четвертой обмотки 32, второй вывод которой соединен с общей ниной. устройство работ ет сliil;р.щиь; »вЂ” разом.
Через входные обмотки маГllilT»»!Х к< мп,lpaTnpnv 1 и 2 про текан т токи и 1 которые вызывзит в них . гllll
Ц 1 то/движущие силы:
} - 1-Ц+} 211 / 1)
2 1 ч "2 (, 1 где 3 N — соответствующие числа витков обмоток 18 и 19.
Ток i 1определяется
l (3) и где } — суммар»ое сопротивление цепи
Е протеканию тока, которое складывается из солротив:.åния д< бавочного резистора /, сопротивлении вторых входньг: обмоток 1!/ магнитных компараторов 1 и 2, а также сопротивления соединительных проводов, 11 — напряжение питающей сети.
1}ротекавщие через компенсационные обмотки 23 магнитных компараторов 1 и 2 компенсирующие токи соответстве»но равны: ./,(/
1 =1,+1,. (4) (>)
Ф ° /
Токи 1 и 1, генерируемые управляемыми источниками 3 и 4 компенсирующего тока, обеспечивают основную (грубую) компенсацию магнитных потоков в магнитных компараторах 1 и 2, а токи i и i< отрицательной обратноЙ связи, генерируемые усилителями 25 постоянного тока — допол нител лную (точную) компенсацию магнитных потоков.
Максимальная степень основной компенсации с минимальным остаточным магнитным потоком достигается для каждого сочетания номинальных значений напряжения }}, тока 1 и угла сдвига фаз между ними подбором числ» витков первой, второй и третьей обмоток 2Ь, 27,30 управляеыых источников 3 и 4 компенсирующего тока. Максимальная степень дополнительной компенсации достигается выбором достаточно большого коэффициента усиления усилителя
2э постоянного тока.
Токи 1! и 1 вызывают в магнитных компараторах 1 и 2 компенсирующие магнитодвижущие силы
} i = -Ng i,, ° I
}:а = -NSM iz, 1 70. ) 7. )4
10 е
Р =эс (Nc 1 r =N2 1
5-2! 2. где 1,, Nq — числа витков компенсаци<>нных обмоток 23 соответственно магнитных компараторов 1 и 2.
К результате компенсации магнито, ( движувщих сил V +V =0 V<+V =0 . Тогда
1 1 2 из соотношений <.1 .>, (2), (3., (6), (7) и тождества
N<, . N<, . 4NeN2 (;+N о 2 — (--N-N 1) 2 =--1-- 111
RK a к К2 следует выражение для активной мощности где I,, 1 2 — действующие значения токов 1(12, Путем регулирования числа
BHTKoR N),N2 Ь <, N gëoáHâàâòñÿ
Ig = I o гдe Io — номинальный о е входной ток термопреобразователей.
Процесс измерения мощности вклвчает дна этапа.
На первом этапе производится калибровка термопреобразователей: переклвчатели 9-12 замыкавт цепь источника 13 постоянного тока и постоянный ток I протекает через нагреватели термопреобразователей 7, 8 и меру 6 сопротивления. Величина калибровочного тока 1 выбирается равной 1, что позволяет производить калибровку термопреобразователей 7, 8 в окрестности их рабочих точек I 1 . Напряжения ill(, ll2„на выходе термопреобразователей и напряжение ГR на вьгходе меры b сопротивления измеряются соответственно вольтметрами 14-16 и запоминавтся в вычислительном блоке 17.
На втором этапе переклвчатели 912 переводятся в исходное состояние, через нагреватели термопреобразователей протекают переменные токи и i< напряжения lJ< 11 на выходе термопреобразователей измеряются вольтметрами 14, 15 и запоминаются в вычислительном блоке 17, который затем выполняет вычисления: где К вЂ” значение меры h сопротивления, 31<
dt;
55 12 ч" пс тви тел ьнос ти по а П2 току термопреобразовател ей 7 и
Далее по формуле (8) вычисляется активная мощность.
3начения коэффициентов 111, К К К, К определяются заранее и к моменту измерения мощности известны.
Формула изобретения
1. Устройство для измерения активной мощности переменного тока, содержащее термопреобразователь, добавочный резистор, переклвчатель о т— л и ч а в щ е е с я тем, что, с цельв повышения точности измерения, в него введены второй термопреобразователь, два магнитных компаратора, два управляемых источника компенсирующего тока, источник постоянного тока, три переклвчателя, мера сопротивления, три вольтметра и вычисли-. тельный блок, причем первый вход устройства по напряжении соединен с первыми входами первого и второго управляемых источников компенсирующего тока и первым выводом добавочного резистора, второй вывод которого соединен с первым входом первого магнитного компаратора, второй вход которого соединен с первым входом второго магнитного компаратора, второй вход устройства по напряжению соединен с вторым входом второго магнитного компаратора и с вторыми входами обоих управляемых источников компенсирующего тока, первый вход устройства по току соединен с третьим входом первого управляемого источника компенсирующего тока, четвертый вход которого подключен к третьему входу первого магнитного компаратора, вто-. рой вход устройства по току соединен с третьим входом второго магнитного компаратора, четвертый вход которого соединен с третьим входом второго управляемого источника компенсирую щего тока, четвертый вход которого соединен с четвертым входом первого магнитного компаратора, выход первого управляемого источника компенсирующего тока и первый выход первого магнитного компаратора соединены с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт ко1 <.1
1 /1» l )ч торого через нагреватель первого термопреобразователя соединен с подвижным контактом второго Iiep<.tat<)wa Tv.— ля, первый неподвижный контакт которого соединен с вторым выходом первого магнитного компаратора, выход второго управляемого источника компенси рующего тока и первый выход второго магнитного компаратора соединены с первым нег1одвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт которого через нагреватель второго термопреобразователя подключен к подвиж <0му контакту четвертого переключателя, первы)>1 неподвижный контакт которого соединен с вторым выходом второго магнитного компаратора, вторые неподнижние контакты первого и четвертого переключателей соединены соответгт- .>0 венно с перчым и вторым вь>ходами источника постоянного тока, вторые неподвижные контакты второго и третьpi о переключателей соединены с первым и вторим входами меры сопротивления, выходы термопар первого и второго термопреобразователей соединены с входами первого и второгo вольтметpGB) выхОды миphl сОпротивления по<>, клн)чен11 к входам третьего вольметра, 30 циФровые выходы каждого из трех, ВОЛЬтМЕтрОВ СОЕДИНЕНЫ С СоотВетСтВУНдики входами вычислительного блока °
). Устройство по и.1, о т л и ч а ю ><1 е Е С Я теМ, Что МНГHHTHIIH компаратор содержит первую и вторую входи>>е обмотки, индикаторную обмотку и компенсационную обмотку, размещенные на магнитопроводе, уси>1ител>-, постоянногo тока, три переключателя 40 числа витков, первый вход магнитного компара гора соединен с на <алом первой входной обмотки, концы которой соединены с соответствук)1>>ими неподвижными контактами первого переключате- 45 ля числа витков, подвижный контакт которого подключен к второму входу магнитного компаратора, третин вход магнитного компаратора соединен с началом второй входной обмотки, концы которой соединены с соответствующими неподвижными контактами второго переключателя числа витков, подвижный к<)1".Гil, 1 ti oT >pot ojtк:1Р> 1< н к i < тн >) тому нхо 1у ма>-1>и" >lot к<;httt.>p;I Topа, первый выв<>д инлика TOp>toit < 1 мотки Il<>!lк >ючен к в::оду усилить >я 110<.т<я>1. го
Гока, в1>ход. кот рого сс е,ttttt выхо;1 ко.> прог<) подключ<.н к подвижному контакту тр<=т ег.!;Iep< I<
1>IИ и <. ..) .>сTpota<.чB< по Il 1) О т л и ч а ю t>i е е с я тем, т< упр.>в.>яемый источник компенсирую>.1его тока содержит че htpe:<Обмот< чный трансфзрм<1 торр, добавочный р ечис т<>р, три II ереключателя числа ниткс в, усилит<=1л, пт>и <ем первый ьход управ>1яе><ого игто -lника кoмllенcируюцег > тока кеp<.— з добавочный р< зистор со<1инен с нача:Iом пеpRGA Обмотки -! <=Tl lp < хобмот< >ч нОГ<> транс<1)орм;>тора, концы которой со< диН е Н Ы 0 < 0 0 T B < 1 С Г Б у t ) I 0 1 м>1 Н < 11 Од в l >ж Н l 1МИ контактами четв )pT< ã<) пер<:к 1ю ат л ° числа виткOB, подвижный контакт к )то;)or ) подключен к второму входу управ:>яемого ttcTc ttttsa комг< =нси>)ую<>1его тока, третий вход которого срединеH с началом Bторои Обмотк> t ч <>тыр ехобмоточного трансйорм Tnpз, концы которой соединены с с<и)тветс Гну>)щ><м>1 непод-вижными контактами пятого переключателя числа витков, подвижнь>й контакт которого подключен к четвертoltу входу управляемог0 источника компенсирувщего тока, выход которого является первым выходом третьей обмотки четырехобмоточного трзнсворм<>тора, остальные выводы которой соединены с Hp подвижными контактами щестого перек;1ючателя числа витков, подвижный контакт которого по,<ключен к вьгходу усилителя, вход которого подключен к первому выводу четвертой обмотки четырехобмоточного трансформатора, второй вывод которой сзединен с общей ниной.
17057)4
4ЬаХ
Составитель С.Хромов
Редактор Н.Горват Техред М.Моргеитал Корректор Т.Палий
Заказ 190 2 ираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
