Устройство для испытания электрических сетей
Полезная модель относится к области энергетики, электротехники. Технический результат - упрощение процесса измерения и расширение функциональных возможностей за счет определения дополнительных параметров испытуемой электрической сети, обеспечивается тем, что в известном измерителе, содержащем блок вычислений, дополнительно введен микроконтроллер - процессор с функциями АЦП и вычисления, который соединен с индикатором и через симисторную схему подключения соединен с внешней эталонной нагрузкой. Илл. 1, Библ. 1.
Настоящая полезная модель относится к области энергетики, электротехники и, в частности, может быть использована для проведения периодического контроля состояния электрических сетей, электро - и радиоустановок жилых, промышленных зданий и сооружений.
Известно, что для оценки состояния однофазной электрической цепи требуется определить следующие параметры:
- напряжение электрической сети в режиме холостого хода;
- угол сдвига фазы между током и напряжением при определенном тестирующем токе;
- модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи;
- ток короткого замыкания.
Для их измерения, как правило, используются автономные приборы, что создает неудобство в процессе измерения и снижает точность определения параметров.
Однако, известны и комплексные устройства, позволяющие измерить несколько параметров электрической сети.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство, описанное в патенте РФ №2138825 (G01R 19/25, G01R 19/30, с приоритетом от 1997.08.21) «Способ измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети и устройство для его реализации».
Известное устройство, содержит, последовательно включенные, управляемый ключ, на базе IGBT транзистора, и датчик тока, выход которого через АЦП подключен к вычислительному устройству, один выход которого через формирователь импульсов и элемент оптронной развязки соединен с питающей сетью.
Процесс измерения включает определение периода питающей сети, замыкание ключа при прохождении синусоидального напряжения через "0", определение угла сдвига 
между напряжением и током по появлению тока, выключение ключа, в следующие периоды (полупериоды) замыкание ключа в моменты времени 
отсчитанные от начала периода (полупериода) на время 
измерение тока Iк,
выключение ключа и расчет тока короткого замыкания I кз питающей сети по формуле Iк=K*i K/sin(
tk*2
/Т),
При измерении тока короткого замыкания питающая сеть дважды закорачивается с помощью ключа.
При первом закорачивании - определяется между током и напряжением для последующего исключения свободной составляющей тока короткого замыкания и проведения расчета фактического значения тока короткого замыкания.
При втором - определяется требуемое значение тока It и выключается ключ при достижении iк
iк доп, где iк доп - текущее значение измеряемого тока короткого замыкания, исходя из заданной точности измерения.
Известное устройство не позволяет определить такие важные для анализа состояния электрической цепи параметры, как модуль комплексного сопротивления.
Кроме того, процесс измерения является достаточно сложной и трудоемкой и длительной процедурой, и требующей определенной подготовки оператора.
Целью создания настоящей полезной модели является достижение технического результата - упрощение процесса измерения и расширение функциональных возможностей за счет определения дополнительных параметров сети.
Технический результат достигается тем, что в прототипе, содержащем блок вычислений, предлагается ввести микропроцессор с функциями коммутатора и АЦП, с внутренней эталонной нагрузкой Rн и симисторной схемой подключения нагрузки и ввести, подключенный к микропроцессору, индикатор.
Полезная модель поясняется графическими материалами. На Фиг.1 представлена блок - схема устройства.
Устройство испытания электрических цепей содержит микропроцессор 1 со встроенным коммутатором 2, АЦП 3 и блоком вычислений 4. К микропроцессору 1 подключены эталонное активное сопротивлением Rн 5 и симисторная схема 6 для его подключения. Микропроцессор 1 соединен с индикатором 7.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Входные клеммы устройства А и В подключают к нагрузке испытуемой электросети (электро-радиоустановки) и измеряют действующее значение напряжения сети в режиме холостого хода - Uх.х и его период Тх.х..
Одновременно с этим контролируется амплитуда напряжения. При значении менее 120 в дальнейшие измерения не проводятся.
Затем, микропроцессор 1, в момент перехода значения тока через «0», с помощью коммутатора 2 и посредством симисторной схемы 6, подключается к тестируемой электрической сети внутренняя нагрузка 5 (активное сопротивление), номиналом Rн=10 Ом.
Измеряется действующее значение, т.е. напряжение под нагрузкой - Uн и период - действующего напряжения - Тн.
Посредством деления Uн/Rн вычисляется - Iтест.
Далее, зная Uхх, Uн, по их отношению определяют модуль активного сопротивления цепи - IRI
и угол сдвига фаз между активным и реактивным напряжениями
где
Тхх - период напряжения холостого хода;
T - разность между Тхх и Тн
Блок вычислений 4 определяет активное сопротивление R акт по формуле
где Rh - эталонное (нагрузочное) сопротивление,
а реактивное сопротивление Rреакт. - по формуле
Далее, по известным соотношениям Uxx и Uн блок вычислений 4 микроконтропроцессора 1 рассчитывает модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи - Z.
После этого вычислительный блок 3 микропроцессора 1 по отношению Uн/Rн вычисляет Iтест.
На последнем этапе блок вычислений 4 по отношению Uxx/Z определяет ток короткого замыкания - I к.з.
Все измеренные и вычисленные значения параметров испытуемой электрической цепи - Uxx , Z, и Iк.з. выводятся на индикатор 7.
Реализация операций измерения и вычисления параметров микроконтроллером -процессором 1 осуществляется по программе, алгоритм которой представлен в Приложении 1.
Периодическое измерение указанных параметров (напряжение сети в режиме холостого хода, угол сдвига фазы между током и напряжением при определенном тестирующем токе, модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи и ток короткого замыкания в любой однофазной электрической цепи) позволяет правильно подобрать параметры элементов защиты, своевременно выявить возможность выхода из строя электрической сети и возникновение пожара.
Заявленная полезная модель может быть реализована на любом радиотехническом или приборостроительном предприятии средней степени технической оснащенности, что говорит о ее соответствии критерию патентоспособности - промышленная применимость.
Устройство для испытания электрических сетей, содержащее блок вычислений, отличающееся тем, что дополнительно содержит микропроцессор с функциями коммутатора и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с эталонной нагрузкой и симисторной схемой подключения и подключенный к микропроцессору индикатор.
