Устройство для измерения угла сдвига фаз

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла сдвига .фаз между напряжением сети и током нагрузки электрических сетей. Цель - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит формирователь прямоугольных импульсов 5, генератор тактовых импульсов 15, счетчик импульсов 16, делитель частоты 17. компаратор 7, регистр 18, дешифратор 19, цифровой индикатор 20. Новым в устройстве является то. что оно снабжено датчиком напряжения 1 и датчиком тока 2, между выходными зажимами которого включено два последовательно соединенных резистора 3,4, нуль-органом 6, вторым компаратором 8, двумя D-триггерами 5 и 6 и двумя знаковыми индикаторами регистрации 11, 12 соответственно индуктивного и емкостного токов нагрузки в элек- . трической сети, первой 13 и второй 14 схемами совпадений. 2 ил.

СОЮЗ СОРЕ TCKNX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) з G 01 R 25/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872818/21 (22) 11.10,90 (46) 23.01.93. Бюл, М 3 (75) В.В,Бутко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 828113, кл, G 01 R 25/00, 1979, Авторское свидетельство СССР

¹ 1485147, кл. G 01 R 25/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

СДВИГА ФАЗ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла сдвига фаз между напряжением сети и током нагрузки электрических сетей. Цель — расширение функци. ональных возможностей устройства.

„„. Ж„„1789939 А1

Устройство содержит формирователь прямоугольных импульсов 5, генератор тактовых импульсов 15, счетчик импульсов 16. делитель частоты 17, компаратор 7, регистр

18, дешифратор 19, цифровой индикатор 20, Новым в устройстве является то, что оно снабжено датчиком напряжения 1 и датчиком тока 2, между выходными зажимами которого включено два последовательно соединенных резистора 3,4, нуль-органом 6, вторым компаратором 8, двумя D-триггерами 5 и 6 и двумя знаковыми индикаторами регистрации 11, 12 соответственно индукTMBhoI и емкостного токов нагрузки в электрической сети, первой 13 и второй 14 схемами совпадений. 2 ил.

1789939

Изобретение относится к электроизме- дения подключены ко входу разрешения Е рительной технике и может быть использо- генератора тактовых импульсов, выход ковано для измерения угла сдвига фаз между торого соединен со входом +1 счетчика имнапряжением сети и током нагрузки элект- пульсов, информационные входы регистра рических сетей. подключены к двоичным выходам счетчика;

Известно устройство для измерения п-разрядный цифровой индикатор через деугла фазового сдвига — содержащее два шифратор соединен с выходом регистра. формирующих блока, элемент РАВНО- Сопоставительный анализ с прототиЗНАЧНДСТЬ; временной селектор, генера- пом показал соответствие заявленного техтор тактовых импульсов, первый и второй 10 нического решения критерию "Новизна", i1%- счетчики импульсов, первый и второй реги- Сравнение заявленного решения с друстры, блок деления кодов, цифровой инди- гими техническими решениями в данной обкатор, третий счетчик импульсов, ласти техники показывает, что блоки компаратор, делитель частоты, дешифра- формирователь прямоугольных импульсов, тор, 15 генератор тактовых импульсов, счетчик имПриведенноеустройство,обладая высо- пульсов, делитель частоты, компаратор, реким быстродействием и точностью измере- гистр, дешифратор, цифровой индикатор ния угла сдвига фаз двух периодических известны, Однако при введении вукаэанной сигналов при измерении угла сдвига фаз связи с остальными элементами схемы в между напряжением сети и током нагрузки 20 заявленном устройстве вышеуказанные электрических сетей, не отображает знак блоки проявляют новые свойства, что приреактивной мощности в сети. водит к расширению функциональных возЦелью изобретения является расшире- можностей устройства, поэтому заявленное ние функциональных возможностей устрой- техническое решение соответствует критества. рию "Существенные отличия".

Поставленная цель достигается тем, что На фиг.1 изображена блок-схема предцифровой фазометр, содержащий формиро- лагаемого устройства; на фиг,2 — временные ватель прямоугольных импульсов, генера- диаграммы на примере синусоидальных натортактовыхимпульсов,счетчик импульсов, пряжений сети и тока нагрузки, поясняюделитель частоты, компаратор, регистр, де- 30 щие работу устройства, шифратор, цифровой индикатор снабжен Устройствосодержитдатчик1 напряжедатчиком напряжения и датчиком тока, на- ния фазы, датчик тока 2 той же фазы, нагругруженным надва резистора, нуль-органом, женный на два резистора R 3,4, вторым компаратором, двумя D-триггерами формирователь прямоугольных импульсов и двумя знаковыми индикаторами регистра- 35 5, нуль-орган 6, фиксирующий начало поло.ции соответственно индуктивного и емкост- жительной полуволны сетевого напряженого тока нагрузки в электрической сети, ния, компараторы 7 и 8 с триггерами 9 и 10 первой и второй схемой совпадений: при и знаковыми индикаторами 11 и 12 регистэтом входы формирователя прямоугольных рации соответственно индуктивного и емкоимпульсов подключены к выходам датчика 40 стного тока нагрузки в электрической сети, напряжения, входы компараторов подклю- первую 13 и вторую 14 трехвходовые схемы чены к выходам датчика тока, который на- совпадений. генератор тактовых импульсов гружен на два резистора, средняя точка 15. суммирующий счетчик импульсов 16, декоторых соединена с общими входами ком- литель частоты 17, осуществляющий запись параторов тока и одним из входов формиро- 45 информации в регистр 18. дешифратор 19 вателя прямоугольных импульсов, выход преобразования выходного двоичного чискоторого соединен со входом нуль-органа и ла состояний счетчика импульсов 16 в код третьими входами первой и второй схем трехразрядного цифрового индикатора 20, совпадения, выход нуль-органа подключен отображающего текущее значение угла к входу установки в нуль счетчика, входам 50 сдвига фаз между напряжением сети и тосинхронизации D-триггеров регистрации ком нагрузки. Причем, входы формироватезнака реактивной мощности в сети и через ля прямоугольных импульсов 5 подключены делитель частоты со входом разрешения за- к выходам датчика напряжения 1, входы писи регистра; 0-входы D-триггеров и пер- компараторов 7 и 8 подключены к выходам вые входы первой и второй схем совпадения 55 датчика тока 2, нагруженного на два резиподключены к выходам (соответственно) стора R 3 и 4, средняя точка которых соедикомпараторов соответственно индуктивно- нена с общими входам компараторов тока 7 го и емкостного каналов; знаковые индика- и 8 и одним из входов формирователя пряторы соединены с прямыми выходами, а моугольныхимпульсов5. выходкоторогосовторые входы первой и второй схем совпа- единен со входом нуль-органа 6 и третьими

1789939 входами первой 13 и второй 14 схем совпадения, выход нуль-огана 6 подключен ко входу установки в нуль счетчика импульсов

16, входам синхронизации 0-триггеров 7 и

8 регистрации знака реактивной мощности в сети и через делитель частоты 15 со входом разрешения записи регистра 16; О-входы D-триггеров 9 и 10 и первые входы первой 13 и второй 14 схем совпадения подключены к выходам компараторов 7 и 8 соответственно, знаковые индикаторы 11 и 12 соединены с прямыми выходами, а вторые входы первой 13 и второй 14 схем совпадения — c инверсными выходами D-триггеров

9 и 10 индуктивного и емкостного каналов соответственно, выходы первой 13 и второй

14 схем совпадения подключены ко входу разрешения Е генератора тактовых импульсов 15, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика импульсов 16; информационные входы регистра 18 под-. ключены к двоичным выходам счетчика 16; трехразрядный цифровой индикатор 20 через дешифратор 19 соединен с выходом регистра 18.

Устройство работает следующим образом.

При включении датчиков напряжения 1 и тока 2, выходной сигнал датчиков тока 2, фиксируемый в момент прохождения начала положительной полуволны сетевого напряжения через нулевое значение (фиг.2

U4.0,0е), является источником наличия и знака фазового рассогласования между напряжением сети и током нагрузки: нет рассогласования — сигнал на выходе датчика равен нулю (фиг.2, моменты времени tq, tg, i8, 1э); имеет место дефицит реактивной мощности в энергосистеме (индуктивное рассогласование) — s вы шеука зан н ый момент времени есть сигнал логической единиць; на входе компаратора 7 (рис.2, моменты времени to, tr); при избытке реактивной мощности (емкостное рассогласование) — есть сигнал логической единицы -на входе второго компаратора 8 (фиг.2, момент времени ts); величина его в пределах минимального порога чувствительности компараторов 7 и 8 не имеет значения, При этом сформированный нуль-органом 6 импульс, совпадающий по фазе с началом прохождения положительной полуволны сетевого напряжения через нулевое значение, поступает на входы синхронизации триггеров 9 и 10, на 0-входах которых присутствует сигнал логической единицы или логического нуля с входа соответствующего компаратора: при этом на входе одного из компараторов 7 или 8 при отсутствии балан10

30 кий логический уровень с выхода элемента

35 14 разрешит работу генератора 15; далее работа устройства происходит аналогично

50 са реактивной мощности в сети имеется сигнал логической единицы переключения порога компаратора и соответствующий знаковый индикатор (11 или 12} отобразит знак реактивной мощности в электрической сети. Одновременно. при индуктивном характере нагрузки (фиг.2, моменты времени

to, t2) разрешающие логические уровни появятся на всех трех входах первой логической схемы совпадений 13, а с выхода ее высокий логический уровень разрешит работу гене- ратора тактовых импульсов 15, с выхода которого, в свою очередь, импульсы начнут поступать на суммирующий вход счетчика

16, увеличивая его двоичное состояние до тех пор, пока выходной сигнал с компаратора 7 не переключится на противоположный, останавливая работу генератора тактовых импульсов 15 (фиг,2, моменты времени t1, сз). при этом разность to-t1 и t2-1з (фиг,2) между фронтом импульса Оз и фронтом импульса 0 (фиг.2, моменты времени tt, u) будет определять время, в течение которого импульсы с генератора тактовых импульсов 15 проходят на суммирующий вход счетчика 16, увеличивая его двоичное состояние от 0,00 до фактического рассогласования в электрической сети между напряжением сети и током нагрузки; при емкостном характере нагрузки разрешающие логические уровни появятся на всех трех входах второй логической схемы совпадений 14 (рис,2, момент времени tg), высорассмотренному выше для индуктивного характера нагрузки; при этом разность во времени tg-t7 (фиг.2) между срезом импульса Uc и фронтом импульса 0з определяет время, в течение которого генератор 13 будет вырабатывать импульсы записи в счетчик 16, увеличивая его двоичное состояние. С интервалом времени, определяемым блоком делителя частоты 17, выходное двоичное число счетчика 16 переписывается в регистр 18, отображая через дешифратор 19 на цифровом индикаторе 20 числовое значение угла сдвига между напряжением сети и током нагрузки в электрической сети. Как было указано выше, знак реактивной мощности при этом отображается соответствующим знаковым индикатором 11 и 12.

Использование данного изобретения позволит расширить функциональные возможности цифрового фазометра при измерении угла сдвига между напряжением электрической сети и током нагрузки.

1789939

Uj

6 (2.2

t ng

Фм2

Составитель В, Бутко

Техред М.Моргентал Корректор М. Керецмэн

Редактор Г. Бельская

Заказ 348 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для измерения угла сдвига фаз, содержащее формирователь прямоугольных импульсов, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, делитель частоты, компаратор, регистр, информационными входами соединенный с информационными выходами счетчика импульсов, дешифратор, цифровой индикатор. отл ичающеесятем,что,сцелью расширения функциональных возможностей устройства, оно снабжено датчиком напряжения и датчиком тока, между выходными зажимами которого включено два последовательно соединенных резистора, нуль-органом, вторым компаратором, двумя D-триггерами и двумя знаковыми индикаторами регистрации соответственно индуктивного и емкостного тока нагрузки в электрической сети, первой и второй схемами совпадения, при этом входы формирователя прямоугольныхимпульсов подключены к выходам датчика напряжения, входы компараторов подключены к выходам датчика тока. который нагружен на двэ резистора, средняя точка которых соединена с общими входами компараторов тока и одним из входов формирователя прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом нуль-органа и первыми входами первой и второй схем совпадения, выход нуль-органа подключен к входу установки в "0" счетчика, входам синхронизации D-триггеров регистрации знака реактивной мощности в сети и через делитель частоты — с входом разрешения записи регистра, 0-входы D-триггеров и вторые входы первой и второй схем совпадения подключены к выходам компараторов соответственно индуктивного и емкостного каналов, знаковые индикаторы соединены с прямыми выходами, а третьи входы первой и второй схем совпадения — c инверсными выходами D-триггеров индуктивного и емкостного каналов соответственно, выходы первой и второй схем совпадения подключены к входу разрешения генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с входом+1 счетчика импульсов, и-разрядный цифровой индикатор через дешифратор соединен с выходом регистра.