Устройство для измерения мощности переменного тока в высоковольтных электроустановках

 

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и предназначено для измерения активной и полной мощности и коэффи11;иента мощности в высоковольтных элект25/ 8 роустановках при значительном отклонении формы тока и напряжения от синусоидальной . Целью изобретения является повьшение точности измерения и обеспечение безопасности измерений. Устройство содержит датчик Холла 1, который помещен в воздушном зазоре 2 кольцеобразного магнитопровода 3, измерительный трансформатор 4 напряжения с высоковольтной обмоткой 5 и низковольтной обмоткой 6, ограничительньй резистор 7, входные 8 и выходные 10 цепи датчика Холла, резистор 9, усилители 11,13 и 17, фильтры 12 и 16, детектор 14, разделительный конденсатор 15, делительный блок 18, аналого-цифровые преобраз ователи 19,20 и 21, согласующий блок 22 и цифропечатающий блок 23. Устройство может быть использовано на электровозах переменного тока и на тяговых подс танциях электрофицированных железных дорог. 2 з.и. ф-лы. 2 ил. С S (Л с ю 00 00 Oi О5 (f/sf

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 21/06

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3573790/24-21 (22) 07.04 ° 83 (46) 07.02.87. Бюл Р 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (72) Б.А.Москалев и В.Б.Попов (53) 621.317.78 (088.8) (56) Патент США Ф 3439270,кл.324-142, 1969.

Патент США Р 3718861,кл. 324-142, 1973.

Патент СНА Р 2550492,кл. 324-83, 1951, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЦ вЂ”

НОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ВЫСОКОВОЛЬТHbE ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ (57) Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и предназначено для измерения активной и полной мощности и коэффициента мощности в высоковольтных элект„„SU„„1288616 А 1 роустановках при значительном отклонении формы тока и напряжения от синусоидальной. Целью изобретения является повышение точности измерения и обеспечение безопасности измерений.

Устройство содержит датчик Холла 1, который помещен в воздушном зазоре 2 кольцеобразного магнитопровода 3, измерительный трансформатор 4 напряжения с высоковольтной обмоткой 5 и низковольтной обмоткой 6, ограничительный резистор 7, входные 8 и выходные 10 цепи датчика Холла, резистор 9, усилители 11,13 и 17, фильтры 12 и 16, детектор 14, разделительный конденсатор 15, делитель" ный блок 18, аналого-цифровые преоб- фф разователи 19,20 и 21, согласующий блок 22 и цифропечатающий блок 23. („

Устройство может быть использовано на электровозах переменного тока и на тяговых подстанциях электрофицированных железных дорог. 2 з.п ° ф-лы. 2 ил.

1288616

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения активной мощности, полной мощности и коэффициента мощности в высоковольтных электро- 5 установках (предпочтительно на электровозах переменного тока и на тягоЭ вых подстанциях электрофицированных железных дорог) при значительных отклонениях формы тока и напряжения

1О от синусоидальной.

Цель изобретения — повышение точности измерения и обеспечение безопасности измерений.

На фиг. 1,приведена принципиальная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — магнитопровод, с размещенным в воздушном зазоре датчиком Холла.

Устройство содержит датчик 1 Холла, помещенный в воздушном зазоре 2 кольцеобразного магнитопровода 3, измерительный трансформатор 4 напряжения с высоковольтной обмоткой 5 и низковольтной обмоткой б, к которой через ограничительный резистор 7 подключены входные цепи 8 датчика 1

Холла. Согласующий резистор 9 включен на выходные цепи 10 датчика 1

Холла. Вход первого усилителя 11 постоянного тока включен на согласующий резистор 9. Первый фильтр 12 нижних частот и второй усилитель 13 постоянного тока включены последовательно на выход усилителя 11. Параллельно с первым фильтром 12 включен детектор 14 с разделительным конденсатором 15 на входе. Второй фильтр 16 нижних частот и третий. усилитель 17 пос1 тоянного тока подключены последовательно к выходу детектора 14. Делительный блок 18 подключен двумя своими вхсцами к выходам усилителей 13 и 17. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19 включен на выход уси45 лителя 13, аналого-цифровой преобразователь 20 — на выход усилителя 17 ,и аналого-цифровой преобразователь

21 — на выход блока 18 ° Выходы АЦП

19-21 через согласующий блок 22 включены на цифропечатающий блок 23. — При проведении измерений магнитопровод 3 с датчиком 1 Холла, размещенным в воздушном зазоре 2, охватывыет шину 24 высоковольтной обмотки силового трансформатора электровоза (или тяговой подстанции) вблизи ее заземленного вывода (фиг. 2).

Датчик 1 Холла пронизывается при этом магнитным потоком, индукция которого пропорциональна силе . тока, потребляемого на контактной сети.

Первичную высоковольтную обмотку 5 измерительного трансформатора 4 при проведении измерений включают на напряжение контактной сети. Для обеспечения безопасности и при проведении измерений первичную и вторичную обмотки 5 и 6 трансформатора 4 заземпяют с одной стороны. Если напряжение контактной сети имеет вид U= U sindt, а ток в первичной обмотке силового трансформатора — i= 3 sin(Mt + М ), напряжение на выходе датчика 1 Холла будет равно

U !

К -ш- Icos Q — cos (2ы3 t — Ч ))(>) йых 2

Соотношение (1) справедливо и для каждой гармоники тока и напряжения в контактной сети в случае искажении формы тока и напряжения. Постоянная составляющая выходного напряжения датчика 1 Холла равная

Ы в ° — и.= К - 2- - 3 Ч пропорциональ на потребляемой активной мощности.

Усилитель 11 усиливает выходное напряжение датчика 1 Холла до величины, достаточной для дальнейших операций с сигналом. Фильтр 12, выполненный с частотой среза ниже частоты 50 Гц, пропускает постоянную составляющую и подавляет наводки и помехи питающей сети. Постоянное напряжение на выходе фильтра,12 усиливается усилителем 13, выходное напряжение которого, пропорциональное потребляемой активной мощности, преобразуется в цифру АЦП. 19.

Разделительный конденсатор 15 отделяет переменную составляющую выходного напряжения с датчика 1 Холла. . U = К - cos(2u5t — Ч), Ц,1 которая выпрямляется детектором 14.

На выходе фильтра 16, выполненного с частотой среза ниже 50 Гц, напряжеЬЛ

U, = К вЂ” — пропорционально полной мощности. Это напряжение усиливается усилителем 17 и преобразуется в цифру АЦП 20.

Блок 18, включенный своими входами на выходы усилителей 13 и 17, осуществляет функцию деления напряжения, 1288616 пропорционального активной мощности, на напряжение, пропорциональное полной мощности, в результате на выходе блока 18 присутствует напряжение, пропорциональное коэффициенту мощнос- 5 ти. Это напряжение преобразуется в цифру АЦП 21. Цифровые значения,соответствующие соответственно активной мощности, полной мощности и коэффициенту мощности через блок 22 поступают на блок 23, где регистрируются с заданной периодичностью.

Повышение точности измерений достигается за счет сведения погрешности измерения к погрешности перемножителя, реализованного на датчике

Холла, и фаэовой погрешности измерительного трансформатора, которые в совокупности меньше угловых потерь извЕстных аналогичных измерителей.

Безопасность измерений мощносI ти в высокбвольтных электроустановках с помощью предлагаемого устройства обеспечена тем, что входные

25, цепи датчика Холла подключены к вторичной низковольтной обмотке измерительного трансформатора 4 напряжения, первичная и вторичная обмотки которого заземлены, а магнитопровод

3, в зазоре 2 которого размещается датчик .1 Холла, не имеет обмотки, гальванически связанной с измеряемой сетью, и охватывает шину силового трансформатора вблизи ее заэем- 35 ленного вывода.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения мощности переменного тока в высоковольтных электроустановках, содержащее датчик

Холла с входными и выходными цепями и ограничительным резистором во входной цепи датчика Холла, магнитопро45 вод, в зазоре которого помешен датчик Холла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и обеспечения безопасности измерений, в него введены согласующий резистор, выводы которого соединены с выходными контактами датчика Холла, первый усилитель постоянного тока, вход которого подключен к выводу согласующего резистора, первый фильтр нижних частот и второй усилитель постоянного тока, подключенные последовательно к выходу первого усилителя постоянного тока, второй фильтр нижних частот и третий усилитель постоянного тока, подключенные последовательна к выходу введенного детектора, делительный блок, подключенный своими входами к выходам второго и третьего усилителей постоянного > тока, измерительный трансформатор напряжения, к вторичной заземленной обмотке которого через ограничительный резистор подключены входные цепи датчика Холла, а вход детектора через разделительный конденсатор подключен к. выходу первого усилителя постоянного тока.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматизации регистрации измери-. тельной информации, в него введены три аналого-цифровых преобразователя, входы которых соединены с выходами второго и третьего усилителей постоянного тока и делительного блока, а также цифропечатающий блок, последовательно соединенный с согла-. сующим блоком, входы которого соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения угловых погрешностей, магнитопровод выполнен шихтованным из электротехнической стали кольце-. рбразной формы с площадью поперечно-. го сечения, составляющей 0,3-0,8 площади рабочей зоны датчика Холла.

1288616

Составитель В.Егоров

Редактор А.шандор, Техред В,.Кадар Корректор М.Пожо

Заказ 7803/43 Тираж 752 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4