Измерительный преобразователь переменного тока

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Сецналнстнческнв

Республик

«а.662877 ф;))jg g!41 FlE T II (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву— (51)М. Кл.

01 Ч 19/22 (22) Заявлено 030577(21) 2483582/18-21 с присоединением заявки 1(о

Государственный комитет

СССР по дман иаобретениЯ и открытиЯ (23) Приоритет

Опубликовано 150579. Бюллетень М9 18 (53) УДК821,317 ° 7 (088.8).

Дата опубликования описания 1505.79 (72) Автор изобретения

E.È.Pàèçáåðã (71) Заявитель (5 4 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕИЕННОГО ТОКА

Изобретение касается измерительной техники и может быть использовано в устройствах измерения с первичными преобразователями переменного тока, в информационно-иэме5 рительных системах высокой точности, когда на точность измерения оказывают влияние сетевые помехи.

Известны измерительные преобразователи переменного тока, содержа. 10 щие первичные преобразователи измеряемого параметра в амплитуду перемен. ного тока (1) .

Однако такие устройства имеют

15 большую погрешность измерения, обусловленную влиянием помех.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является измерителЬный преобразователь переменного тока, содержащий последовательно соединенные первичный преобРазователь измеРяемого параметра в амплитуду напряжения переменного ,тока, выпрямитель, первое усредняющее звено, измеритель постоянного тока и шину помехосоэдающей сети (2) .

Однако этот преобразователь имеет низкую точность и быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерительного преобразователя переменного тока.

Это достигается тем, что в измерительный преобразователь переменного тока, содержащий последовательно соединенные первичный преобраэова . Ьль измеряемого параметра в амплитуду напряжения переменного тока, выпрямитель, усредняющее звено изме- . ритель постоянного тока и шину поме" хосоздающей сети, введены блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты, фазосдвигающая цепочка, усилитель-ограничитель и второе усредняющее звено, причем, шина помехосоздающей сети подсоединена. к входу возбуждения первичного пре" образователя через последовательно соединенные блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты и фазовращающую цепочку, а вход выпрямителя через последовательно включенные усилитель-ограничитель и второе усредняющее звейо подсоединен к вхо» ду управления фазовращающей цепочки, На чертеже приведена блок-схОМА устройства.

Схема содержит первичный преобразователь 1 измеряемого параметра

662877

i амплитуду напряжения переменного тока, выпрямитель 2, первое усредняющее звено 3, измеритель 4 постоянного тока, усилитель-ограничитель

5, второе усредняющее звено б, схему 7 деления частоты на два, фильтр

8 несущей частоты, фазовращающую цепочку 9. Цифрой 10 обозначеиа шина помехосоздающей силовой сети, цифрой 11 — линия связи между первичным преобразователем и выпрямителем, воспринимающая наводку силовой сети.

УстрОйство работает следующим образом;

Бапряжение на входе выпрямителя

2 является суммой двух функций вре мени - выходного сигнала первичного преобразователя 1 и сетевой помехи.

Злагодаря связи сетевой шины с входом

- .возбуждения первичного преобразователя через схему 7 деления частоты на два и фильтр 8 несущей частоты достигается постоянная и не зависящая от колебаний частоты силовой сети синхронность частот сигнала и помехи, отсутствие низкочастотных комбинационных составляющих на выходе неЛинейного элемента - выпрямителя, а также дОстигается минимально возможное оГРаничение спектра сигнала иэмеряемого параметра. Например, при применении в качестве осредняющего .звена RC-фильтра его постоянная времени должна быть увеличина всего в 2 раза по отношению к случаю питания первичного преобразователя от сети (когда нет подавления сетевой помехи) или уменьшена на порядок и более по сравнению со случаем, ког,да параметры RC-фильтра выбраны из расчета подавления влияния сетевой

Помехи. Минимально необходимое время интегрирования выпрямленного сигнала при применении в качестве первого осредняющего звена интегратора также возрастает всего в два раза по сравнению со случаем питания первичного преобразователя От сети и многократно ниже того, которое имеет место при выборе частоты питания первичного преобразователя на основе известных теоретических положений о разнесении спектра сигнала и помехи (речь идет о разных поряд4 ах частот) при отсутствии введеной связи, обеспечивающей синхрон« ность частот сигнала и помехи, поддерживаемую автоматически при колебаниях частоты напряжения сети.

Цепь блоков обратной связи служит для стабилизации оптимальной фазы напряжения возбуждения первичного преобразователя 1. Если цепь отсутствует при неблагоприятном сочетании фаз первой и второй гармоник (когда Фаза помехи равна g Я/2, а

Фаза сигнала равна нулю) относитель-

ВФя погрешность срецневыпрямленного сигнала Р, независимо от ви.да осредняющего звена, равна 0,5 g

2 где g — отношение амплитуды помехи к амплитуде сигнала. В общем случае фаза помехи не обязательно равна

+ Я /2 при нулевой фазе полезного сигнала и относительная погрешность измерения колеблется межд 0,5 и О, что имеет место, когда фаза помехи равна нулю при Фазе сигнала первичного преобразователя 0 и + Й . !

О Соотношение фаэ сигнала и помехи, прн котором ошибка средневыпрямленного напряжения на выходе первого осредняющего звена равна нулю, является оптимальным. С целью обеспечения указанного оптнмальногс соотношения фаэ сигнала и помехи напряжение возбуждения первичного преобразователя формируется фаэовращающей цепочкой 9, управляемой сигналом с

> выхода второго усредняющего звена б.

Напряжение на выходе выпрямителя 2, то есть на выходе линии связи первичного преобразователя со вторичной измерительной аппаратурой, представляет собой сумму первой гармоники— сигнала и ее второй гармоники — напряжения помехи. Это напряжение усиливается и ограничивается на одну и ту же абсолютную величину по положительной н отрицательной полуволЭ0 .нам усилителем-ограничителем 5. Напряжение на входе второго осред.няющего звена б представляет собой последовательность раэнополярных,прямоугольных импульсов одинаковой

35 амплитуды, длительность которых равна длительности соответственно положительной и отрицательной полуволны суммарного переменного напряжения на входе выпрямителя 2, а напря40 жение на выходе звена б по величине и знаку зависит от соотношения длительностей полуволн напряжения на входе выпрямителя 2 и соотношения фаэ сигнала и помехи на входе выпря45 мителя Благодаря действию отрицательной обратной связи через усилитель-ограничитель 5, усредняющее звено б и Фаэовращающую цепочку 9 напряжение на входе усредняющего звена б приобретает вид последовательности прямоугольных импульсов равной длительности, то есть со

1 средним значением напряжения, рав,ным 0 . Прн этом нулевая фаза помехи совпадает с Фазой 0 и 3 полезного сигнала, а средневыпрямленное значение напряжения íà выходе первого усредняющего звена 3 не содержит составляющей, связаннбй с помехой от токов силовых питаю»

60 щих сетей.

Для эФфективной стабилизации требуемой фазы напряжения возбуждения первичного преобразователя в контуре стабилизации необходимо

65 обеспечить достаточный коэффициент

662877

Формула изобретения в айкей Ж»»авдей : йжа ыЖж як1, ахи

Составитель В.Ваганов

Редактор A.1йчелькин Техред Л Алферова КорректорНСтец»

Заказ 2691/47 Тираж 1089 Подписное

ЦЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра окая наб. д.4 5

L С L СШ 1

Филиал ППП Патент r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 передачи. В связи с этим второе осредняющее звено 6 может быть выпол-. нено как активный Фильтр с коэффициентом передачи К)1, либо это звено должно содержать на выходе пассивный апериодический фильтр некоторого порядка и интегратор или только интегратор. Возможно решение второго усредняющего звена на базе цифровой техники с выходом через цифроаналоговый преобразователь.

Сетевая наводка может создаваться токами трехфазной силовой сети (результирующая фаза помехи меняется при изменении величины тока в отдельных фазах этой сети), однако указанное подсоединение первичного преобразователя должно быть произведено только к шине одной из Фаз трехфазной сети.

Измерительный преобразовате::ь переменного тока, содержащий последовательно соединенные. первичный преобразователь измеряемого параметра в амплитуду напряжения переменного тока, выпрямитель, первое усредняющее звено, измеритель постоянного тока и шину помехосоздающей сети, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и

5 точности, в него введены блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты, фазосдвигающая цепочка, усилитель-ограничитель и второе усредняк цее звено, причем шина помехор создающей сети йодсоединена к входу возбуждения первичного преобразователя через последовательно соединенные блок деления частоты на два, фильтр несущей частоты и Фазовращающую цепочку, а вход выпрямителя через последовательно включенные усилительограничитель и второе усредняющее звено подсоединен к входу управления

Фазовращающей цепочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. жданов Г.N. Телеизмерение.

Госэнергоиздат, с.25, 1952.

2 ° Авторское свидетельство СССР

М 281636, кл. Я 01 Ч 19/22,.1961.