Устройство для измерения мощности индуктора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ИНДУКТОРА, содержащее масштабные преобразователи напряжения и тока, выходы которых, подключены к входам фазочувствительного выпрямителя , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого че|рез последовательно соединенные потенциометрический регулятор и выпрямитель подключен к выходу масштабного преобразователя тока, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен перемножитель, первый вход которого подключен к выходу сумматора , второй вход - к выходу потенциометрического регулятора, а выход является выходом устройства. со ел о 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

МВМР

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н llgtOPCHOMY СВИДЕТОМСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHfET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3477086/18-21 (22) 27.07.82 (46) 30.05.84. Бюл. У 20 (72) И.Т.Шпанько (53) 621.317.38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 284162, кл. G 01 R 21/08, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 978061, кл. С 01 R 21/08, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МОЩНОСТИ ИНДУКТОРА, содержащее масштабные преобразователи напряжения и тока, выходы которых. подключены к

„SU„„1095088 А входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные потенциометрический регуля- тор и. выпрямитель подключен к выходу масштабного преобразователя тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен перемножитель, первый вход которого подключен к выходу сумматора, второй вход — к выходу потенциометрического регулятора, а выход является выходом устройства.

=К 1 -2К1К2ПТСозЧ, 1 1095

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению мощности к области высоких частот и может быть использовано для измерения мощности индуктора, который является рабочим органом электротерми-: ческой установки.

Известны устройства для прямого измерения проходящей мощности индуктора.

Такое измерение связано с необходимостью преодоления частотной и фазовой погрешности. Действительно, фазовые углы наружного индуктора составляют

85-89о. Мощность электротермических установок в диапазоне частот промышленного нагрева (440-1760 кГц) составляет 10-20 кВт, а динамический диапазон изменения мощности в производственных условиях — 1, 15-1,45 дБ.

Устройство содержит масштабные преобразователи тока и напряжения индуктора, потенциометрический регулятор и измерительный прибор. Отличительными признаками устройства является наличие двух датчиков Холла, р5 расположенных в зазоре магнитопровода и измерительного преобразователя тока j 1 $.

Недостатками этого устройства являются ограниченный частотный

30 диапазон (практически не выше

8-10 кГц) и низкая надежность. Ограниченность частотного диапазона объясняется тем, что в схеме используются устройства для перемножения

35 мгновенных значений тока и напряжения индуктора, а пля интегрирования выходных сигналов этих устройств используется измерительный прибор. Частотная граница известных перемножителей мгновенных значений доходит до

100 кГц, а у измерительных еряборов она на порядок меньше..Погрешность измерения дополнительно увеличивается из-за невысокой линейности

45 преобразования двух датчиков Холла в рабочем динамическом диапазоне.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения мощности индуктора, содержащее масштабные преобразователи тока и напряжения индукторов, потенциометрический регулятор, выпрямитель,- два сумматора, два квадратора и фаэочувствительный выпрямитель, первый вход коТорого подключен к выходу масштабного преобразователя напряжения, а второй вход — к выходу масштабного преобра088 1 зователя тока и через последовательно соединенные выпрямитель и потенциометрический регулятор к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу фазочувст; вительного выпрямителя и, через первый квадратор, к первому входу второго сумматора, второй вход которого через второй квадратор подключен к выходу первого сумматора Г2 3.

Однако известное устройство имеет недостаточную точность.

Действительно, его работа основана на следующем алгоритме преобразования: (К. UCosV -K>I) — (К„UCos т) где U, I — - действующие значения напряжения и индуктора соответственно;

У вЂ” фазовый угол нагруженного индуктора;

К„,К вЂ” коэффициенты передачи фазочувствительного выпрямителя и потенциометрического регулятора соответственно.

Иэ выражения (1) следует, что составляющие погрешности, вызванные яеидеальностью и неидентичностью квадраторов, а также неидентичностью вычитающих блоков, входят в общую погрешность измерения.

Наибольшее значение имеет неидентичность реальных квадраторов и нестабильность их характеристик от образца к образцу.

Целью изобретения является повьппение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения мощности индуктора, содержащее масштабные преобразователи напряжения и тока, выходы которых подключены к входам фазочувствительяого выпрямителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные потенциометрический регулятор и выпря-. митель, подключен к выходу масштабного преобразователя тока, введен перемножитель, первый вход которого подключен к выходу сумматора, второй вход. — к выходу потенциометрического регулятора, а вь1ход является выходом устройства.

1095088 4

После перемножения напряжений и U, в перемножителе 8 напряжение на. выходе устройства равно

U< = (КЭи CosV — K+K I)

К, К

= К К К (U I CosЧ - — — — I ). (7)

5 4 5

5 Э +

Кэ

Для каждого индуктора один раз в опыте холостого хода (при отсутствии загоузки в инпуктопе) с помощью

Ф потенциометричесйого оегулятора 7 добиваются равенства

U =О. (8)

При этом К К I

4 5

U I CosЧ=- — — ——

Y Э

Так как при отсутствии загрузки в индукторе энергия, подводимая к нему, равна потерям в индукторе, то выражение в правой части формулы (9) должно трактоваться, как мощность потерь в индукторе P, а величина пот

К К

4 5численно равна активному соп(9) 3

На чертеже приведена блок-схема предалагаемого устройства.

К зажимам индуктора 1 подключенъ1 масштабные преобразователи 2 его нап ряжения и тока 3, выходы которых соединены со входами фазочувствитель ного выпрямителя 4, один из которых соединен также со входом выпрямителя 5. Положительный. полюс выхода чувствительного выпрямителя 4 подклю чен к первому входу сумматора 6, второй вход которого соединен с отрицательным полюсом выхода выпрями теля 5 через потенциометрический регулятор 7. Первый вход перемножителя 8 подключен к выходу сумматора 6 второй вход — к выходу потенциометри ческого регулятора 7, а выход является также выходом всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

Выходные напряжения масштабных преобразователей 2 и 3 выбраны так, что их отношение составляет

Ф

KÄ I

7, ..., 10, (2)

2 где U, I — действующие значения напряжения и точка индуктора соответственно;

К -К вЂ” коэффициенты пропорциональ1 ности, При этом сигнал на выходе фазочувствительного выпрямителя 4 равен

U4 = КЭU Cos Yэ (3) где U — действующее значение напряжения на индукторе;

4 — угол фазового сдвига и и i.

С выхода фазочувствительного выпрямителя 4 напряжение подается на

40 первый вход сумматора 6.

Напряжение на выходе выпрямителя 4 равно

Пб= КФ (4) где I — - действующее значение тока

45 индуктора.

Напряжение на выходе потенциометрического регулятора 7, имеющего переменный коэффициент передачи К равно

4 5 (5)

Напряжение на выходе сумматора 6 равно разности входных напряжений, так как их полярность противоположна, т.е.

Бь — КЭП Cos> — к К 1 ° (6) Э ротивлению индуктора R, Если в режиме индукционного нагрева положение регулятора 7 не изменяется, а коэффициент передачи остается таким же, как и на холостом ходу, напряжение на выходе равно

8 Э + $(пот)> (10) где Р— мощность на зажимах индуктора.

Следовательно, напряжение U пропорционально мощности в нагрузке индуктора, с точностью до ранее подобного, что должно быть учтено при калибровке шкалы устройства.

Благодаря введению в предлагаемое устройство перемножителя и применению описанного алгоритма преобразования повьппается точность измерения по сравнению с известным устройтством.

Сравнивая общую погрешность измерения в предлагаемом и известном устройстве, считаем, что погрешности масштабных преобразователей, выпрямителей, сумматоров (вычитателей) и потенциометрических регуляторов в обоих устройствах одинаковы. Следовательно, нужно сравнить суммарную погрешность от неидеальности квадраторов, а также от неидентичности характеристик квадраторов и вычитателей с погрешностью перемножающего устройства на холостом ходу и при номинальной мощности в нагрузке индуктора. Для наиболее подходящих

Составитель С. Кабиков

Редактор О. Черниченко Техред О.Нвцв Корректор Ч. Яцола

Заказ 3587/26

Тираж 711

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 1095088 б для поставленной цели диодных квадра" защищенности. При этом может быть торов погрешность от неидеальности использовано одноквадратное аналоиэменяется в пределах 7-10Х. Благо-. говое перемножающее устройство, постдаря тому, что в предлагаемом роенное по принципу широтнонмпульсной устройстве перемножаются выц" S и амплитудной модуляции. Погрешности ные сигналы, перемножающее устройст- таких устройств составляют обычно. во может быть достаточно далеко вине доли процента, что позволяет значисено от индуктора без снижения тельно повысить точность измереуровня входных сигналов:, и помехо- ния