Устройство для измерения мощности переменного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в установках для поверки образцовых средств измерения мощности и энергии переменного тока. Цель изобретения - расширение области применения за счет измерения наряду с активной также реактивной и полной мощности и, кроме того, повышение точности измерения. Для достижения цели в устройство введены первичные преобразователи 1 напряжения и 2 тока, источники 3, 4 регулируемого постоянного напряжения, согласующие усилители 6, 7, 8, третий термопреобразователь 11, образованы новые функциональные связи. Устройство содержит три идентичных измерительных канала, образованных последовательными соединениями согласующих усилителей 6, 7, 8, термопреобразователей 9, 10, 11 и вольтметров 12, 13, 14. Первый и второй измерительные каналы преобразуют в цифровые коды сигналы с выходов первичных преобразователей соответственно 1 напряжения и 2 тока, и третий измерительный канал - их разность, что позволяет измерять все виды электрической мощности: активную, реактивную, полную , Повышение точности обеспечивается благодаря отсутствию систематической погрешности , связанной со статическими ошибками регулирования в трактах преобразования измерительных сигналов. Устройство также содержит переключатель 5 и вычислительный блок 15. 1 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ Ы„„1767448 А1 (51)5 G 01 R 21/00, 21/133

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4772415/21 (22) 25.12.89 (46) 07.10.92. Бюл. N 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии стандартных образцов (72) И.З.Ямской (56) Авторское свидетельство СССР

М 346680, кл. G 01 R 21/02, 1970, Авторское свидетельство СССР

М 1705754, кл, G 01 R 21/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛ Я ИЗМЕ P ЕНИЯ

МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в установках для поверки образцовых средств измерения мощности и энергии переменного тока. Цель изобретения — расширение области применения за счет измерения наряду с активной также реактивной и полной мощности и, кроме того, повышение точности измерения. Для достижения цели в устройство введены первичные преобразователи 1 напряжения и 2 тока, источники 3, 4 регулируемого постоянного напряженйя, согласующие усилители 6, 7, 8, третий термопреобразователь 11, образованы новые функциональные связи. Устройство содержит три идентичных измерительных канала, образованных последовательными соединейиями согласующих усилителей 6, 7, 8, термопреобразователей 9, 10, 11 и вольтметров 12, 13, 14. Первый и второй измерительные ка налы преобразуют в цифровые коды сигналы с выходов первичных преобразователей соответственно 1 напряжения и 2 тока, и третий измерительный канал — их разность, что позволяет измерять все виды электрической мощности: активную, реактивную, полную, Повышение точности обеспечивается благодаря отсутствию систематйческой погрешности, связанной со статическими ошибками регулирования в трактах преобразования измерительных сигналов. Устройство также содержит переключатель 5 и вычислительный блок 15, 1 ил.

1767448

10

40

50

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью электрической мощности переменного тока в установках для поверки образцовых средств измерения мощности и энергии переменного тока.

Цель изобретения — расширение области применения за счет измерения реактивной и полной мощности (наряду с активной), а также повышение точности измерения.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первичные преобразователи 1 напряжения и 2 тока, источники 3 и 4 регулируемого постоянного напряжения, переключатель 5, согласующие усилители 6, 7, 8, термопреобразователи 9, 10, 11, вольтметры 12, 13, 14 и вычислительный блок 15. Первый и второй входы устройства по.напряжению соединены соответственно с первым и вторым входами первичного преобразователя 1 напряжения, а первый и второй входы устройства по току соединены соответственно с первым и вторым входами первичного преобразователя 2 тока, Первый выход первичного преобразователя 1 напряжения соединен с первым и вторым неподвижными контактами переключателя

5, а первый выход первичного преобразователя 2 тока соединен с третьим и четвертым неподвижными контактами переключателя

5, Первый выход источника 3 регулируемого постоянного напряжения соединен с пятым и шестым неподвижными контактами переключателя 5, а первый выход второго источника 4 регулируемого постоянного напряжения соединен с седьмым неподвижным контактом переключателя 5, Первый, .второй, третий и четвертый подвижные контакты переключателя 5 соединены соответственно с первыми входами согласующих усилителей 6, 7 и с первым и вторым входами согласующего усилителя 8. Вторые выходы первичных преобразователей 1 напряжения и 2 тока, источников 3 и 4 регулируемого постоянного напряжения, а также вторые входы согласующих усилителей 6 и 7 соединены между собой и подключены к восьмому неподвижному контакту переключателя 5. Выходы согласующих усилителей 6, 7, 8 соответственно подключены к нагревателям термопреобразователей 9, 10, 11, выходы которых соединены соответственно с входами вольтметров 12, 13, 14. Кодовые выходы последних подключены к соответствующим входам вычислительного блока 15, управляющий выход которого подключен к управляющему входу переключателя 5.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на входы первичных преобразователей 1 напряжения и 2 тока переменных периодических сигналов напряжения

U(t) и тока l(t) на их выходах формируются соответственно сигналы переменных напряжений

01(т) = К10(с); (1)

02(1) = Kzi(t) (2) где К1, Кг — коэффициенты преобразования соответственно первичного преобразователя 1 напряжения и первичного преобразователя 2 тока. Эти коэффициенты выбираются для каждой рабочей точки О, I òàêèìè, чтобы обеспечить 080, где U, I, U1, 02 — соответственно действующие значения переменных сигналов 0(т), l(t), 01(т), Uz(t).

В качестве первичного преобразователя напряжения может быть использован делитель напряжения (резистивный или индуктивный) либо измерительный трансформатор напряжения, а в качестве первичного преобразователя тока — шунт или измерительный трансформатор тока, Измерение мощности осуществляется в два этапа.

На первом этапе производится калибровка устройства сигналами постоянных напряжений. По сигналу с вычислительного блока 15 срабатывает переключатель 5, в результате чего на вход согласующих усилителей 6, 7 с выхода источника 3 регулируемого постоянного напряжения поступаетсигнал постоянного напряжения 0«, а на вход согласующего усилителя 8 с выхода источника 4 регулируемого постоянного напряжения поступает сигнал постоянного напряжения 0

Ua(t) = U<(t) — Uz(t). На выходах вольтметров

12, 13, 14 соответственно формируются кодовые сигналы D«, D

На втором этапе по команде вычислительного блока 15 переключатель 5 возвращается в исходное состояние, на вход согласующих усилителей 6, 7, 8 поступают соответственно переменные напряжения

01(т), Uz(t), Ua(t), на выходе вольтметров 12, 13, 14 формируются соответственно кодовые сигналы 01, Dz, Эз, которые запоминаются в вычислительном блоке.

1767448 (3) (4) (5) u1- u« = s1(o1 o«);

U2 U« = S2(D2 0к2);

U3 — Ок2 = S3(D3 — 0 3);

15 где S1 = — д —, S2 = —, S3 = — д- чувстви"

ИО1 аЛ d03 % dDz Юз тельности измерительных каналов. Отсюда 20 могут быть получены выражения (6) (7) (8) 25

01 = Ок1+ S1(D1 — Ок1):

U2 = Ок1+ г2(02 Ок2)

03 = Ок2+ Sz(D3 -1кз)

Активная мощность определяется

Р= — (0(t)i(t)dt, (9)

Т T где Т вЂ” интервал интегрирования, причем Т

2mf

f — частота сигналов напряжения и тока.

С учетом выражений (1) и (2) формула (9) может быть представлена как

Р= — — (U1(t)uz(t)dt.

1 1

К1К2 Т т (10) 40

Подставив в формулу (10) тождественное выражение

U1(t) Uz(t) = 1/2(01 (t) + 02 (t) — 03 (t)) 45 и принимая во внимание, что

u1= — f

Тт

u3= — Ju5(t) й;

Тт получим после алгебраических преобразований выражение для активной мощности

1 2 2 2 55

P = (U1 + Uz — 03). (11)

2К1К2

Полная или кажущаяся мощность опре-, деляется

Характерис",ики трех измерительных каналов, образованных последовательными соединениями согласующих усилителей

6, 7, 8, термопреобразователей 9, 10, 11 и вольтметров 12, 13, 14 в окрестностях соот- 5 ветствующих калибровочных напряжений (для первого и второго измерительных каналов U„1, для третьего Ок2) могут быть представлены аппроксимирующими линейны1 и функциями в виде отклонений текущих зна- 10 чений 01, Uz, 03 от указанных напряжений следующим образом: . (12) S=UI.

Из формул (1) и (2) следуют выражения (13) (14) -- U1= К1и;.Ог = К2(Тогда с учетом выражений (13), (14) формула (12) может быть прлведена к виду

S = U1Uz. (15)

К1К2

Реактивная мощность может быть вычислена как

С г г рг (16)

Вычисление мощности производится вычислительным блоком в следующей последов ател ьн ости. Сначала оп ределя ются напряжения 01, 02, 03 соответственно по формулам (6), (7), (8), Затем вычисляются активная и при необходимости полная и реактивная мощности соответственно по формулам (11), (15), (16), Значения коэффициентов S1, $2, 53, К1, К2 определяются заренее.

Формула изобретения

Устройство для измерения мощности переменного тока, содержащее для термопреобразователя, переключатель, три вольтметра, вычислительный блок, первичный преобразователь тока, причем кодовые выходы вольтметров подключены к соответствующим входам вычислительного блока, выходы первого и второго термопреобразователей подключены к входам соответствующих вольтметров, отл ич а ю ще еся тем, что, с целью расширения области применения за счет измерения реактивной и полной мощности, а также повышения точности измерения, в него введены третий термопреобразователь, первичный преобразователь напряжения, два источника регулируемого постоянного напряжения, три согласующих усилителя, причем первый и второй входы устройства по напряжению соединены соответственно с первым и вторым входами первичного преобразователя напряжения, а первый и второй входы устройства по току соединены соответственно с первым и вторым .входами первичного преобразователя тока, первый выход первичного преобразователя напряжения соединен с первым и вторым неподвижными контактами переключателя, а первый выход первичного преобразователя тока соединен с третьим и четвертым неподвижными контакактами переключателя, первый выход первого источника регулируемого постоянного напряжения соединен. с пятым и шестым неподвижными контактами переключателя, 1767448

Составитель И. Ямской

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М. Керецман

Заказ 3546 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 а первый выход второго источника регулируемого постоянного напряжения соединен с седьмым неподвижным контактом переключателя, первый, второй, третий и четвертый подвижные контакты которого соединены соответственно с первым входом первого согласующего усилителя, с первым входом второго согласующего усилителя, с первым и с вторым входами третьего согласующего усилителя, соответственно, вторые выходы первичного преобразователя напряжения, первичного преобразователя тока, обоих источников регулируемого постоянного напряжения и вторые входы первого и второго согласующих усилителей соединены между собой и подключены к восьмому неподвижному кон5 такту переключателя, выходы первого, второго и третьего согласующих усилителей соединены с нагревателями соответственно первого, второго и третьего термопреобразователей, выход третьего термопреобразо10 вателя соединен с входом третьего вольтметра, управляющий выход вычислительного блока подключен к управляющему входу переключателя,

Устройство для измерения мощности переменного тока Устройство для измерения мощности переменного тока Устройство для измерения мощности переменного тока Устройство для измерения мощности переменного тока 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании ваттметров и счетчиков электрической энергии в целях синусоидального тока

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении систем

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых многофазных преобразователей мощности в частоту, имеющих высокочастотные выходы, частоты сигналов на которых определяются как уровнем активной мощности отдельных фаз, так и суммарной активной мощностью многофазной сети в целом

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в универсальных ваттметрах переменного тока

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и в счетчиках энергии сигналов переменного тока

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и счетчиков энергии сигналов переменного тока

Изобретение относится к технике радиоизмерений , в частности измерений характеристик СВЧ-устройств

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиоизмерительных и других устройствах контроля проходящей СВЧ мощности

Изобретение относится к изменению электромагнитных полей, в частности к устройствам измерения их мощности

Изобретение относится к электроснабжению промпредприятий, в частности к определению долевого участия энергосистемы и потребителя электроэнергии в ухудшении качества электроэнергии (КЭ), и может быть использовано для обоснования долевого вклада энергосистемы и потребителя в затраты на устройство нормализации КЭ за внесение энергосистемой (потребителем) тока искажения в сети противоположной стороны

Изобретение относится к областям электро- и радиоизмерений и может быть использовано для исследований и контроля работы различных устройств
Наверх