Измерительный преобразователь активной мощности

 

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах в качества высокочастотного ваттметра. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его точности. Измерительный преобразователь содержит термопреобразователь 10, нагреватель П, терморегулятор 12 и блок 15 выделения разности напряжений . В устройство введены пятнобмоточный трансформатор 1, включающий токовую обмотку 2 и обмотки 3 и 4 напряжения, обмотку 5 обратной связи и выходнуто обмотку 6, усилитель 9 переменного тока, запоминающие блоки 13 и 14 и блок I6 управления . Это позволяет выходному напряжению устройства быть независимым от параметров пятиобмоточного трансформатора 1 и прямо пропорционалыгым активной мощности. Ровьппению точности ус 1 ройства сггособствует тот факт, что в нем используется только один термопреобразователь 10, параметры котпрог о пе меняются ггрп переходе от одного такта работы к другому, I ил. с (Л lac USblX h-O 00 i ьо 05

СОНЭЭ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

i19) (1! ) 1 2 (51) 4 G Ol R 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

НО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPhlTHA (21) 3950773/24-21 (22) 09.09,85 (46) 30.05.87, Бюл. 9 20 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) N. Б. Лейтман (53) 621.317.382.016.24(088.8) (56) Френке А. В. Телеизмерения, М., l9á8, с. 82, рис. 56. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ 1ТРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

АКТИВНОЙ МОПЯОСТИ (57) Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах в качестве высокочастотного ваттметра. Цель изобретения — упрощение устройства и повьппение его точности. Измерительный преобразователь содержит термопреобразователь

10, нагреватель ll терморегулятор

12 и блок 15 выделения разности напряжений. В устройство введены пятиобмоточный трансформатор 1, включающий токовую обмотку 2и обмотки 3 и

4 напряжения, обмотку 5 обратной связи и выходную обмотку 6, усилитель 9 переменного тока, запоминаюшие блоки 13 и 14 и блок 16 управления. Зто позволяет выходному напряжению устройства быть независимым от параметров пятиобмоточного трансформатора 1 и прямо пропорциональным активной мощности. повышению точности устройства способствует тот факт, что в нем используется только один термопреобразователь lO, с

Cl параметры которого пе меняются при переходе от одного такта работы к другому, l ил.

1 131

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в информационноиэмерительных системах в качестве высокочастотного ваттметра, Цель изобретения — повьппение точности и упрощение преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя.

Измерительный преобразователь активной мощности содержит пятиобмоточный трансформатор 1, включаюший в себя токовую обмотку 2, подключенную к токовым зажимам исследуемой цепи, две встречные обмотки 3 и 4 на-. пряжения, соединенные вместе, обмотку 5 обратной связи и выходную обмотку б, переключатель-ключ 7 и токоограничивающий резистор 8, соединенные соответственно с объединенными обмотками 3 и 4, усилитель 9 переменного тока, термопреобраэователь

10, состоящий из нагревателя 11 и терморегулятора 12, запоминающие блоки 13 и 14, блок 15 выделения разности напряжений и блок 16 управления. Выходы блока 16 управления соединены с управляющими входами переключателя-ключа 7 и запоминающими блоками 13 и 14. Выходная обмотка 6 соединена с входами усилителя 9 переменного тока, выход которого последовательно соединен с нагревателем

11 термопреобразователя и обмоткой 5 обратной связи. Подвижный контакт переключателя 7 и второ", вывод токоограничивающего резистора 8 подклю-чаются к зажимам напряжения исследуемой цепи. Выводы термопары-терморегулятора 12 соединены с входами запоминающих блоков 13 и 14, выходы которых связаны с входами блока 15 выделения разности напряжения. Выход блока 15 является выходом устройства, На чертеже обозначены входные ток

I I

Х и напряжение П; выходное напряжение U устройства; ток I,, протекаБюх ющий по подключенной обмотке напряжения; ток Т „ протекаюший через обмотку обратнои связи; напряжение Б, на входе усили" åëÿ; выходное напряжение U,„ термопреобразователя; выходные напряжения Г,, v U z зао поминающих блоков и сопротивление Б резистора 8.

Измерительный преобразователь активной мощности работает следуюшим образом.

4276 2

По сигналам блока i б управления, поступающим на управляющий вход переключателя 7, последний поочередно подключает в цепь напряжения одну из обмоток 3 или 4 напряжения. По окончании переходных процессов в схеме блок управления вырабатывает сигнал, поступающий на управляющий вход одного иэ запоминающих блоков 13 или

10 14, и выходное напряжение U „ термопреобразователя 10 усиливается и запоминается этим запоминающим блоком.

Пусть, например, ключом 7 подключена обмотка 3. Входной ток T протекая по обмотке 2, создает магнитный

В поток Ф ° Входное напряжение U вы4 зывает ток Т,„ протекающий через подключенную обмотку 3 и токоограничивающий резистор 8 и создающий магнитный поток Фц ° Результирующий магнитный поток Ф, создаваемый током и напряжением U, равен — Ф + Ф

Р

Этот поток компенсируется потОком обратной связи 6, создаваемым током Х, протекающим через =бмотку

5 обратной связи.

Разностный магнитный поток

ЬФ =- Р— Фо = Ф - Ф вЂ” Ф,2)

u r ос. наводит ЭДГ во всех обмотках трансформатора 1, в том числе и в выходной обмотке 6. Выходное напряжение

1, на этой обмотке усиливается усилителем 9, выходное напряжение которого создае r ток уас Обратной связи.

При большом коэффициенте усиления

К с усилителя напряжение U, a следовательно„ и ЭДС, наводимая в обмотке 6, а также и во всех других обмотках, ничтожно малы, что свидетельст15 вует о малости разностно o ttoTQKB, 1 Ф, т. е. практически полной взаимной компенсации потоков ь и,. Полагая при большом К ЬФ = О, получаем с

Фа.с .>

1 (3) о,с

+ <

Равенство пот<.ков Означа т и равенство магннтодвижущих сил, следовательно, (4)

+ (,г

З.С 5

1314276 где число М, 1>,, 1> — числа витков обмоток 2, 3 и 5.

Вследствие малости ЭДС, наводимь>х во всех обмотках трансформатора, в том. числе и ЭДС е в обмотке 3, ток з

И е 11

R R

После окончания переходных процессов и установления напряжения U, 10 блок 16 управления вырабатывает сиготнонял, поступающий ня управляющий вход второго запоминающего блока 14. Последний под действием этого сигнала переходит в режим запоминания, наI пряжение U» им усиливается с тем же коэффициентом усиления К. и заломи 5 нается. Следовательно, íà его выходе устанавливается напряжение где К, = w,jw ", К = W!(Бъ

Ток 1 протекает через йагревя20 тель 11 термопреобразователя 10, на выходе которого образуется напряжение U,„, определяемое выражением

1 > у =к — а =

1» T>l Т ) о.С. о т

=K — J(Ki+K U) dt т» Т 1 ll о (7) Пусть после окончания переходных процессов и установления напряжения блоком управления включается зяТ>> поминающий блок 13, напряжение U усиливается с коэффициентом усиления

К и запоминается, т.е. на выходе заз поминающего блока образуется напряжение

Т 40

1 о (8)

+ К,U) а

+ К U) dt

Vidt — К5Р, (i2 >

По окончании переходных процессов в запоминающем блоке 13 блок управления переключает ключ 7, который подключает к схеме обмотку 4 и отключает обмотку 3. Поскольку обе обмот- 50 ки имеют одинаковое число витков (w = w ) и включены встречно, это приводит к изменению фазы потока Фц о на 180 . Так как поток Ф, своей фазы не меняет, выражения (3), (4) и (6) переписываются в виде где К = К, К,К.Е„К...;

Подставляя i> в (4) и решая сительно i получаем

О,С, Ъ> 2 Wq

j =.i — +U — =К, i+ ас

Rw

Ф1 + Фо.с 1 1wz 1w4

Ос 51 Ос. 1 2

Напряжение Н,„на выходе термопреобразователя 10 оказывается равным .

U,, = К„,— J (KÄi — К.") dt (10) ! о

1 (2

К2" ) dt (11) По окончании переходных процессов в запоминающем блоке 14 блок !6 управления вновь переключает ключ 7 в первоначальное положение и работа схемы повторяется.

Напряжения >.>> „ и П., поступают

1 z на вход блока 15 выделения разности напряжений, имеющего коэффициент передачи К4. Выходное напряжение U этого устройства, представляющее собой выходное напряжение всего преобразователя, равно Вьи К4 (ЦЗ. 1>, 1У1

Г (К,1 К,.) о

4 К,К К К К,,—

P = — ) ":- . — активная мощность т.> измеряемой пепи.

Как видно из (12), выходное-. напряжение предлагаемого преобразователя прямо пропорционально активной мощности Р н не зависит от параметров разделительного трансформатора »,. (формула изобретения

Составитель В. Егоров

Редактор A. Лежнина Техред Д.0лийнык Корректор С. Черни

Заказ 2209/46 тираж 731 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Ряушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор<.л.„ ул, Проектная, 4

5 13142 устройстве-прототипе на выходной сигнал оказывают влияние амплитудные,, фаэовые и нелинейные искажения разделительных трансформаторов входных блоков . Повьппению точности предлагаемого устройства способствует также применение в схеме только одного термопреобра=-ователя, параметры которого не меняются при переходе от одного такта работы к другому. 10

Измерительный преобразователь активной мощности, содержащий термопре- 15 образователь и блок выделения разности напряжений, о т л и ч а ю щ и v.—

c я тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него дополнительно введены переклю- 20 чатель, усилитель переменного тока, токоограничивающий резистор, два запоминающих блока, блок управления и пятиобмоточный трансформатор, содержащий входную токовую обмотку, вклю76 6 ченную в цепь измеряемого тока, две встречно включенные одинаковые обмотки напряжения, соединенные одним концом между собой и с первым выходом токоограничивающего резистора, а вторым с неподвижными контактами переключателя, подвижный контакт которого и второй вывод токоограничивающего резистора подсоединены к э кимам измеряемого напряжения, обмотку обратной связи и выходную обмотку, соединенную с входами усилителя переменного тока,, выход которого через нагреватель термопреобразователя связан с обмоткой обратной связи, а выход термопреобразователя соединен с входами двух аналоговых запоминающих блоков, выходы которых соединены с входами блока выделения разности напряжений, выход которого является выходом преобразователя, причем управляющи» вх< ды переключателя и аналоговых чан .I íàâùèõ блоков соединены с соответ<"снующими выходами блока управления,