PL100550B1 - Uklad do pomiaru i przetwarzania mocy czynnej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej jedno i dwukierunkowej pradu stalego, przemiennego i odksztalconego na napiecie albo prad staly.

Dotychczas stosowane uklady przetworników mocy czynnej oparte sa na jednej z trzech nastepujacych zasad dzialania: modulacja wysokosci i szerokosci przebiegu napiecia prostokatnego (tzw. zasada „Time Division Multiplication"-TDM), kwadratowanie sumy i róznicy dwóch sygnalów elektrycznych a nastepnie odjecie wartosci skwadratowanych, mnozenie wartosci chwilowych napiecia i pradu za pomoca hallotronu.

Znany uklad do przetwarzania mocy pradu przemiennego na napiecie przemienne sklada sie z dwóch mnozników analogowych, dwóch przesuwników fazy i sumatora. Wielkosci proporcjonalne do napiecia i pradu sa w tym ukladzie doprowadzone do obwodów wejsciowych jednego z mnozników bezposrednio, a do obwodów wejsciowych drugiego mnoznika -za posrednictwem przesuwników fazy przesuwajacych obie wielkosci o 90 .

Napiecia otrzymywane na wyjsciach obu mnozników sa sumowane za pomoca sumatora. Wyjsciowe napiecie przemienne sumatora jest proporcjonalne do przetwarzanej mocy czynnej pradu przemiennego. Uklad ten z powodu zastosowania przesuwników fazy, nie nadaje sie do przetwarzania mocy pradu stalego a tym samym i mocy czynnej pradu odksztalconego zawierajacego skladowa stala. Ponadto, z polskich opisów patentowych nr 64305 i 84304, znane sa uklady przetworników napiecia i pradu zawierajace prostownikowó-transformatorowe uklady oddzielenia galwanicznego miedzy obwodem wejsciowym a obwodem wyjsciowym. Przetworniki te nie nadaja sie do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej.

Wszystkie znane przetworniki mocy czynnej zawieraja transformatory w obwodach wejsciowych napiecia i pradu i dlatego nie nadaja sie do przetwarzania mocy pradu stalego ani tez mocy pradu odksztalconego zawierajacego skladowa stala. Ponadto transformatory wejsciowe wnosza uchyby dodatkowe, na przyklad uchyby katowe i sprawiaja, ze przetworniki mocy czynnej nie moga wspólpracowac z typowymi bocznikami pradu. .¦••!, Znany jest tez watomierz przetwornikowy firmy Greibach Instruments (USA) skladajacy sie z miernika pradu stalego i z kwadratorowego przetwornika mocy czynnej. Przetwornik tego watomierza zawiera transforma¬ tory napiecia i pradu wejsciowego i w rezultacie omawiany watomierz moze mierzyc moc czynna tylko pradu przemiennego. ,2 100 550 Istotna wada znanych przetworników mocy czynnej jest ograniczone pasmo czestotliwosci napiecia i pradu wejsciowego. Na przyklad, najwyzsza górna graniczna czestotliwosc najdokladniejszych przetworników mocy czynnej dzialajacych wedlug zasady TDM#nie jest wieksza od kilkuset herców. Ta wada ogranicza zakres zastosowan znanych przetworników mocy czynnej.

Celem wynalazku jest opracowanie ukladu do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej jedno- i dwukierun¬ kowej pradu stalego, przemiennego i odksztalconego zawierajacego skladowa stala w szerokim zakresie czestotli¬ wosci, mogacego wspólpracowac z typowymi bieznikami pradu. Cel ten zostal osiagniety w ukladzie wedlug wynalazku, którego istota polega na tym, ze uklad zawiera mnoznik analogowy przylaczony strona wejsciowa do zródla napiecia wejsciowego za posrednictwem dzielnika napiecia oraz do zródla pradu wejsciowego za posrednictwem bocznika pradu i wzmacniacza napiecia, a strona wyjsciowa - do ukladu wyjsciowego za posrednictwem filtru, usredniajacego i wzmacniacza napiecia. Wyjscie wzmacniacza napiecia polaczone jest z ukladem wyjsciowym zlozonym z prostownikowo-transformatorowego ukladu oddzielenia galwanicznego do wyjscia którego jest przylaczony zewnetrzny obwód obciazenia za posrednictwem wzmacniacza albo ustrój pomiarowy woltomierza napiecia stalego wyskalowanego w jednostkach mierzonej mocy czynnej i polaczony równolegle z tym ustrojem zewnetrzny obwód obciazenia.

Zaleta ukladu do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej wedlug wynalazku jest uzyskanie poprawnego dzialania w szerokim zakresie czestotliwosci napiecia i pradu wejsciowego, poczawszy od czestotliwosci równej zero oraz mozliwosc poszerzenia zakresów pomiarowych pradu za pomoca typowych boczników pradu przy zachowaniu duzej czulosci ukladu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad blokowy przetwornika mocy czynnej, a fig. 2 uklad blokowy watomierza przetwornikowego.

Uklad do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej ma dwa obwody wejsciowe polaczone ze soba w jednym punkcie (punkt wspólny); jeden obwód dla napiecia wejsciowego uwe i drugi obwód dla pradu wejsciowego iwe. W obwodzie wejsciowym napiecia znajduje sie dzielnik napiecia DN, a w obwodzie wejsciowym pradu — bocznik pradu B. Obwód wyjsciowy bocznika pradu jest przylaczony do obwodu wejsciowego wzmacniacza napiecia Wi. Wyjscie dzielnika napiecia DN jest przylaczone bezposrednio, lub za posrednictwem wzmacniacza napiecia do pierwszego wejscia mnoznika analogowego M, a wyjscie wzmacniacza napiecia Wj - do drugiego wejscia mnoznika analogowego M. Wyjscie mnoznika M jest polaczone z wejsciem filtru usredniajacego F. Z kolei obwód wyjsciowy filtru F jest obwodem wejsciowym wzmacniacza napiecia W2. Do wyjscia wzmacniacza W2 jest przylaczony uklad wyjsciowy UW.

W przypadku ukladu do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej jako przetwornika mocy czynnej na napiecie lub prad staly (fig. 1), uklad wyjsciowy UW zawiera prostownikowo-transformatorowy uklad oddziele¬ nia galwanicznego UO, na wyjsciu którego jest wlaczony wzmacniacz W3. Do wyjscia wzmacniacza W3 jest przylaczony zewnetrzny obwód obciazenia R0.

W przypadku ukladu do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej jako watomierza przetwornikowego (fig. 2), ukladem wyjsciowym UW jest ustrój pomiarowy woltomierza napiecia stalego V wyskalowanego w jednostkach mierzonej mocy czynnej i polaczony równolegle z tym ustrojem zewnetrzny obwód obcia-' zenia R0- Dzialanie ukladu do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej polega na tym, ze napiecie wejsciowe uwe jest zmniejszone do zakresu roboczego napiecia wejsciowego mnoznika M za pomoca dzielnika napiecia DN.

Natomiast prad wejsciowy jest przetworzony w boczniku B na napiecie, które jest wzmocnione do zakresu roboczego napiecia wejsciowego mnoznika M za pomoca wzmacniacza Wi* Mnoznik analogowy M mnozy wartosci chwilowe obu napiec wejsciowych. W rezultacie na wyjsciu mnoznika M otrzymuje sie napiecie, którego wartosc jest w kazdej chwili równa iloczynowi wartosci chwilowych napiec wejsciowych. Napiecie to, po usrednieniu (scalkowaniu) za pomoca filtru F jest napieciem stalym o wartosci proporcjonalnej do mocy czynnej mierzonej lub przetwarzanej. Napiecie stale wyjsciowe filtru F, po wzmocnieniu za pomoca wzmacniacza W2 jest podane na uklad wyjsciowy UW.

W zasadzie dzialanie ukladu do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej polega na ciaglym dokonywaniu analogowych operacji matematycznych na wartosciach chwilowych dwóch napiec; jednego proporcjonalnego do napiecia wejsciowego i drugiego proporcjonalnego do pradu wejsciowego w celu wyznaczenia mocy czynnej przetwarzanej zgodnie z wzorem P=Tj£ uiu2dt100550 3 przy czym Ui — wartosc chwilowa napiecia proporcjonalna do wartosci chwilowej napiecia wejsciowego, 112 — wartosc chwilowa napiecia proporcjonalna do wartosci chwilowej pradu wejsciowego, T — okres usredniania (calkowania) obejmujacy co najmniej kilka okresów zmian napiecia i pradu wejsciowego, P — moc czynna mierzona lub przetwarzana k — wspólczynnik proporcjonalnosci.

Uklad do pomiarów i przetwarzania moze wspólpracowac bezposrednio z typowymi bocznikami pradu o znormalizowanym spadku napiecia, przy zachowaniu duzej czulosci (najwezszy znamionowy zakres pomiaro¬ wy mocy czynnej moze wynosic kilkadziesiat mikrowatów). Dzieki temu moze byc stosowany do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej pobieranej przez miniaturowe urzadzenia elektryczne.

Omawiany uklad sluzy do celów telemechaniki przemyslowej, automatyzacji pomiarów za pomoca komputerów i centralnej rejestracji i przetwarzania danych.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Uklad do pomiarów i przetwarzania mocy czynnej zawierajacy dzielnik pradu i napiecia, mnoznik analogowy, filtr usredniajacy, prostownikowo-transformatorowy uklad oddzielenia galwanicznego i wzmacniacze, znamienny tym, ze mnoznik analogowy (M) jest przylaczony strona wejsciowa do zródla napiecia wejsciowego (uwe) za posrednictwem dzielnika napiecia (DN) ido zródla pradu wejsciowego (iwe) za posrednictwem bocznika pradu (B) i wzmacniacza (Wi), a strona wyjsciowa —do ukladu wyjsciowego (UW) za posrednictwem filtru usredniajacego (F) i wzmacniacza (W2), przy czym ukladem wyjsciowym (UW) jest prostownikowo-transformatorowy uklad oddzielenia galwanicznego (UO) do wyjscia którego jest przylaczony zewnetrzny obwód obciazenia (RQ) za posrednictwem wzmacniacza (W3).

2. Uklad do pomiarów i przetwarzania mocy czyrmej zawierajacy dzielnik pradu i napiecia, mnoznik analogowy, woltomierz napiecia stalego, filtr usredniajacy i wzmacniacze, znamienny t y m, ze mnoznik analogowy (M) jest przylaczony strona wejsciowa do zródla napiecia wejsciowego (uwe) za posrednictwem dzielnika napiecia (DN) i do zródla pradu wejsciowego (iwe) za posrednictwem bocznika pradu (B) i wzmacnia¬ cza (Wi) a strona wyjsciowa —do ukladu wyjsciowego (UW) za posrednictwem filtru usredniajacego (F) i wzmacniacza (W2) przy czym ukladem wyjsciowym (UW) jest ustrój pomiarowy woltomierza napiecia stalego (V) wyskalowanego w jednostkach mierzonej mocy czynnej i polaczony równolegle z tym ustrojem zewnetrzny obwód obciazenia m (R0\.100 550 (rrj o f 8 M uw M tM uo -4 i- **¦ '• yw_ 2ES£S! L___ __J Fi*. 2.. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl