Магнитооптический измерительный преобразователь электрической мощности

 

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ, содержащий последовательно соединенные поляризатор, ячейку Фарадея, анализатор, основной фотоприемник , управляющий вход ячейки Фарадея соединен с шиной сигнала тока , отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в него введены выпрямитель , управляемый источник оптического излучения, оптический разветвитель , дополнительный фотоприемник, дифференциальный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, элемент усреднения, причем вход выпрямителя соединен с синхронизирующим входом фазочувствительного выпрямителя и с шиной сигнала напряжения, а выход через управляемый источник оптического излучения - с входом оптического разветвителя, первый выход которого соединен с входом поляризатора, а второй через дополнительный фото- (Л приемник - с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом основного фотоприемника, а выход через фазочувствительный выпрямитель соединен с входом элемента усреднения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) (1)) (51)4 G 01 R 13/40

OllHGAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ Х АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3710726/24-21 (22) 11,03.84 (46) 23.08.85, Бюл, Н 31 (72) А.Б,Иванов и Г.Л,Гелазония (71) Институт систем управления

АН Грузинской ССР (53) 621.317.6(088.8) (56) Безинович А.Я., Лапиро Е,3.

Измерение электрической мощности в звуковом диапазоне частот. Л,: Энергия, 1980, с. 168.

Авторское свидетельство СССР

У 440606, кл. G Ol R 13/40, 21.02,72. (54)(57) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ, содержащий последовательно соединенные поляризатор, ячей ку Фарадея, анализатор, основной фотоприемник, управляющий вход ячейки

Фарадея соединен с шиной сигнала тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в него введены выпрямитель, управляемый источник оптического излучения, оптиче ский разветвитель, дополнительный фотоприемник, дифференциальный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, элемент усреднения, причем вход выпрямителя соединен с синхронизирующим входом фазочувствительного выпрямителя и с шиной сигнала напряжения, а выход через управляемый источник оптического излучения — с входом оптического разветвителя, первый выход которого соединен с входом поляризатора, а второй через дополнительный фотоприемник — с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом основного фотоприемника, а выход через фазочувствительный выпрямитель соединен с входом элемента усреднения.

1174

К о

Изобретение относится к измери.тельной технике.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение устройства. путем исКлючения необходимости применения ячейки Покпельса, являющейся сложным элементом, дающим большую погрешность.

На чертеже представлена блок-схема магнитооптического измерительного 10 преобразователя электрической мощности

Устройство содержит выпрямитель

1, входом соединенный с шиной сигнала напряжения, а выходом через уп- 15 равляемый источник 2 оптического излучения соединен с входом оптического разветвителя 3 первый выход которого через последовательно соединенные поляризатор 4, ячейку 5 Фарадея и 20 анализатор 6 соединен с входом основного фотоприемника 7, а вторым вы- ходом через дополнительный фотоприемник 8 - с первым входом дифференциального усилителя 9,второй вход которого соединен с выходом фотоприемника 7, а выход - через фазочувствительный выпрямитель 10 с входом элемента 11 усреднения, синхроиизирующий вход выпрямителя IO соединен 30 с входом выпрямителя 1, управляющий вход ячейки 5 соединен с шиной curt нала тока, Устройство работает следующим образом. 35

Измеряемое напряжение через выпря- митель 1 подается на вход управляемого источника 2 оптического излучения, выполненного на основе светодиода и расположенного на потенциале земли, 40

В основу работы управляемого источника оптического излучения положен принцип сравнения сигнала, пропорционального иэлучениюсветодиода,с сигналом, пропорциональным напряжению в контролируемой сети. Луч света, пропорциональный выпрямленному напряжению контролируемой сети, с выхода управ ляемого источника оптического излучения поступает в оптический развет- 50 витель 3, где раздваивается на два одинаковых световых луча. Первый луч через поляризатор 4 подается в магнитооптическую ячейку Фарадея 5, расположенную на токоведущей шине и моду- 55 лируется пропорционально измеряемому току. Далее световой луч через анали- затор 6 поступает на основной фото

865 2 приемник 7. Световой поток, выходящий из анализатора, при работе ячейки

Фарадея на линейном участке характео ристики преобразования и угле 45 между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора равен

@jp(05tvLK I„sin(rat.() о мюо озее, (1) где käo э п Ю1= Ф, - световой поток на г выходе поляризатора; коэффициент пропорциональности; амплитудное значение напряжения в контролируемой цепи; амплитудное значение тока в контролируемой цепи; угловая частота напряжения; угол сдвига фаз тока по отношению к фазе напряжения; постоянная Верде; суммарная длина витков светового луча в ячейке Фа радея; коэффициент,учитывающий параметры ячейки Фарадея, Если обозначить

К = 0,5 Ко и К = К ЧЬК, то выражение (Ц примет вид . д=Мм A 4 + "г м" мМ cPj61n Qf ° (ÿ2

Таким образом, выходной сигнал анализатора содержит две составляющие, одна из которых пропорциональна выпрямленному напряжению, а вторая, как будет показано ниже, - электрической мощности. С целью устранения первого слагаемого в выражении (2), вносящего ошибку в результат преобразования электрической мощности при несинусоидальных входных величинах, осуществляется вычитание сигнала, пропорционального данному слагаемому, путем использования в устройстве дополнительного фотоприемника 8 и дифференциального усилителя 9, работающего в режиме вычитания входных сигналов. . Световой поток второго луча, поступающего с оптического разветви20

1("вь „=y U вых рв3t = k01coS q о

25 и, следовательно, будет пропорционально активной мощности в контролируемой сети, з 11748 теля непосредственно на дополнительный фотоприемник 8, можно выразить соотношением:

Ф = 0>5 КрКо 1м эмап ы t, (Э) где К - коэффициент, учитывающий свойства оптического канала разветвителя, Сигналы напряжений с выходов дополнительного и основного фотоприем ников, пропорциональные световым по-. 10 токам (3) и (2), соответственно, будут равны .0х = К д, Фц, U2 = К,р,. Ф где К >, и К „ - коэффициенты преобразования основного 15 и дополнительного

> фотоприемников,соответственно, При подаче сигналов U< и U . на. входы дифференциального усилителя, коэффициенты усиления которого по первому и второму входам равны К » и.

К » напряжение на выходе усилителя при условии К, = КрКjz равно вц д "Дц1ц616 t 616(И1-с } >.

65 4 где Кд qp К, К; к,,- к, к,, Осуществляя выпрямление данного сигнала посредством фазочувствительного выпрямителя 10, который управляется сигналом напряжения контролируемой сети, его выходное напряжение будет пропорционально мгновен ному значению входного сигнала, т.е.

"ВМХ рВ 4" рВ" М М51в Ь t 515(Q4-ФЬПС4 > где К - коэффициент передачи фазочувствительного вьпхрямителя, Обозначая К К К В,среднее значение сигнала, полученного на выходе схемы усреднения ll, примет вид:

Составитель Н. Коновалов

Редактор Е.Лушникова Техред А.Бабинец Корректор Х. Самборская

Заказ 5 1 81 /47 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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