Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru mocy biernej dowolnie wybranej harmo¬ nicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu. Wynalazek dotyczy techniki i technolo¬ gii metrologii technicznej.Znane sa elektrotechniczne, róznorodne uklady do pomiaru mocy w przypadku przebiegów niedoksztalconych. Do pomiaru mocy i energii stosuje sie rózne uklady oparte np. na zastosowaniu prostowników w torze napieciowym i pradowym, czlonów mnozacych wykonanych jako ustrój elektromechaniczny typu dynamicznego lub jako uklad hallotronowy.Przetwornik mocy pozornej na wartosc pradu stalego wedlug polskiego opisu patentowego nr 69 700 zawiera dwa przetworniki wartosci skutecznej przylaczone jeden do wejscia pradowego, drugi do wejscia napieciowego, czlon mnozacy w postaci hallotronu, a takze urzadzenia pomiarowe w postaci miernika magnetoelektry- cznego i licznika magnetomotorycznego. W przypadku przebiegów odksztalconych znane urzadze¬ nia pozwalaja jedynie na sumaryczny pomiar mocy, uwzgledniajacy w zasadzie udzial wszystkich harmonicznych.Niektóre badania wymagaja tymczasem selektywnego pomiaru mocy biernej poszczególnych harmonicznych. Selektywny pomiar zastosowany jest w znanym fazoczulym wskazniku zera na czestotliwosci 50 Hz wedlug polskiego opisu patentowego nr 87 212 i w fazomierzu przetworniko¬ wym^ którym wykorzystano zasade dzialania filtrów fazowych.W filtrach tych wykorzystana jest analiza przebiegów odksztalconych wedlug Fouriera, ale wylacznie harmonicznych rzedów nieparzystych. Wartosc srednia funkcji okresowej na przyklad przebiegu pradu, otrzymywana jest po scalkowaniu funkcji w okreslonych granicach. W zaleznosci od granic calkowania eliminowana jest np. trzecia i dziewiata harmoniczna, a przy innych grani¬ cach calkowania eliminowana jest np. piata harmoniczna. Tymsamym redukowany jest czesciowo wplyw harmonicznych, co wymaga zmiennych granic calkowania.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia, które zapewni selektywny pomiar mocy biernej dowolnie wybranej harmonicznej i jednoczesnie calkowita eliminacje harmonicznych niepozadanych.2 123108 W urzadzeniu wedlug wynalazku do wejscia pradowego dolaczony jest pradowy czlon wejs¬ ciowy, np. w postaci bocznika, a do wejscia napieciowego dolaczony jest napieciowy czlon wejsciowy, np. w postaci dzielnika.Wyjscie pradowego czlonu wejsciowego i pierwsze zródlo napiecia pomocniczego sa przyla¬ czone do wejsc pierwszego czlonu mnozacego. Prócz tego wyjscie pradowego czlonu wejsciowego oraz drugie zródlo napiecia pomocniczego sa dolaczone do wejsc czlonu mnozacego drugiego, natomiast wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego oraz pierwsze zródlo napiecia pomocniczego sa zlaczone z wejsciami trzeciego czlonu mnozacego oraz wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego i drugie zródlo napiecia pomocniczego sa przylaczone do wejsc czwartego czlonu mnozacego, zas wyjscie pierwszego, czlonu mnozacego poprzez pierwszy czlon usredniajacy i wyjscie czwartego czlonu mnozacego poprzez czwarty czlon usredniajacy sa oba zalaczone do wejsc piatego czlonu mnozacego. Podobnie równiez i wyjscie drugie czlonu mnozacego poprzez drugi czlon usredniajacy i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego poprzez trzeci czlon usredniajacy sa oba dolaczone do wejscia szóstego czlonu mnozacego. Wyjscia czlonów mnozacych piatego i szóstego sa odpowiednio dolaczone do wejscia plusowego i minusowego czlonu róznicowego, którego wyjsciejest zlaczone z zaciskami wyjsciowymi urzadzenia pomiarowego.W innym wykonaniu urzadzenie ma cztery bloki mnozaco-usredniajace polaczone podobnie jak opisano wyzej dla bloków mnozacego i usredniajacego.Zasadnicza zaleta zastosowania urzadzenia jest mozliwosc bezposredniego pomiaru mocy dowolnie wybranej harmonicznej. Pomiar ten osiaga sie w urzadzeniu przy uzyciu ogólnie dostep¬ nych elementów analogowych, których dokladnosc w szerokim zakresie czestotliwosci jest rzedu 0,1%, a nawet i wieksza.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony szczególowo w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy urzadzenia do pomiaru mocy biernej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu, a fig. 2 inne jego wykonanie.Wersje prezentowana za pomoca fig. 2 charakteryzuje zastosowanie bloków mnozaco-usred- niajacych bedacych szeregowym polaczeniem czlonów mnozacych i usredniajacych. Urzadzenie przedstawione na fig. 1 ma zaciski wejsciowe pradowy 1 i wejsciowy napieciowy 2, przy czym do wejscia pradowego jest dolaczony pradowy czlon wejsciowy 3, w postaci bocznika, a do wejscia napieciowego jest dolaczony napieciowy czlon wejsciowy 4 w postaci dzielnika. Wyjscie pradowego czlonu wejsciowego 3 i pierwsze zródlo napiecia pomocniczego 5 sa przylaczone do wejsc pier¬ wszego czlonu mnozacego 7, a prócz tego wyjscie pradowego czlonu wejsciowego 3 oraz drugie zródlo napiecia pomocniczego 6 sa dolaczone do wejsc drugiego czlonu mnozacego 8. Wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego 4 oraz pierwsze zródlo napiecia pomocniczego 5 sa zlaczone z wejsciami trzeciego czlonu mnozacego 9, a prócz tego wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego 4 i drugie zródlo napiecia pomocniczego 6 sa przylaczone do wejsc czwartego czlonu mnozacego 10.Wyjscie pierwszego czlonu mnozacego 7 — poprzez pierwszy czlon usredniajacy 11 — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego 10 — poprzez czwarty czlon usredniajacy 14 — sa oba zalaczone do wejsc piatego czlonu mnozacego 15, natomiast wyjscie drugiego czlonu mnozacego 8 — poprzez drugi czlon usredniajacy 12 — i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego 9 — poprzez trzeci czlon usredniajacy 13 — sa oba dolaczone do wejsc szóstego czlonu mnozacego 16.Natomiast wyjscia czlonów mnozacych 15 i 16 sa odpowiednio dolaczone do wejscia pluso¬ wego i minusowego czlonu róznicowego 17, którego wyjscie jest zlaczone z zaciskami wyjsciowymi 18 urzadzenia pomiarowego.Urzadzenie, w innym jego wykonaniu przedstawionym na fig. 2 do wejscia pradowego 1 ma dolaczony pradowy czlon wejsciowy 3, a do wejscia napieciowego 2 ma dolaczony napieciowy czlon wejsciowy 4, przy czym wyjscie pradowego czlonu wejsciowego 3 i pierwsze zródlo napiecia pomocniczego 5 sa przylaczone do wejsc pierwszego bloku mnozaco-usredniajacego 19 a prócz tego wyjscie pradowego czlonu wejsciowego 3 oraz drugie zródlo napiecia pomocniczego 6 sa dolaczone do wejsc drugiego bloku mnozaco-usredniajacego 20, natomiast wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego 4 oraz pierwsze zródlo napiecia pomocniczego 5 sa zlaczone z wejsciami trzeciego czlonu mnozaco-usredniajacego 21, a prócz tego wyjscie napieciowego czlonu wejscio¬ wego 4 i drugie zródlo napiecia pomocniczego 6 sa przylaczone do wejsc czwartego bloku mnozaco-123108 3 -usredniajacego 22, zas wyjscia bloków mnozaco-usredniajacych 19 v2X ^ oba zalaczone do wejsc pierwszego czlonu mnozacego 23, natomiast wyjscia bloków mnozaco-usredniajacych 20 i 21 sa oba dolaczone do wejsc drugiego czlonu mnozacego 24. Wyjscia czlonów mnozacych 23 i 24 sa odpowiednio dolaczone do wejscia plusowego i minusowego czlonu róznicowego 17, którego wyjscie jest zlaczone z zaciskami wyjsciowymi urzadzenia pomiarowego 18, przy czym poszcze¬ gólne bloki mnozaco-usredniajace sa utworzone z szeregowego polaczenia czlonu mnozacego z czlonem usredniajacym.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku polega na tym, ze wytwarza sie pierwsze napiecie wejsciowe, w pradowym czlonie wejsciowym 3 o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej wartosci pradu w obwodzie badanym oraz drugie napiecie wejsciowe w napieciowym czlonie wejsciowym 4 o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej wartosci napiecia w obwodzie badanym. Wytwarza sie takze pierwsze napiecie pomocnicze w zródle napiecia 5, oraz drugie napiecie pomocnicze, w zródle napiecia 6, oba o przebiegu sinusoidalnym i o czestotliwosci równej czestotliwosci mierzonej harmonicznej lecz przesuniete fazowo miedzy soba. Nastepnie wytwarza sie pierwszy sygnal pomocniczy w pierwszym czlonie mnozacym 7 proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego i pierwszego napiecia pomocniczego i dalej drugi sygnal pomoc¬ niczy, w drugim czlonie mnozacym 8, proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejscio¬ wego i drugiego napiecia pomocniczego, a takze trzeci sygnal pomocniczy w trzecim czlonie mnozacym 9, proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego i pierwszego napiecia pomocniczego oraz czwarty sygnal pomocniczy, w czwartym czlonie mnozacym 10, proporcjonal¬ nie do iloczynu drugiego napicia wejsciowego i drugiego napiecia pomocniczego.Nastepnie wytwarza sie piaty sygnal pomocniczy, w piatym czlonie mnozacym 15, proporcjo¬ nalnie do iloczynu srednich wartosci sygnalów pomocniczych pierwszego i czwartego i szósty sygnal pomocniczy, w szóstym czlonie mnozacym 16, proporcjonalnie do iloczynu srednich wartosci sygnalów pomocniczych drugiego i trzeciego. Na koncu wytwarza sie sygnal wyjsciowy, w czlonie róznicowym 17, przez odjecie sygnalu pomocniczego szóstego od sygnalu pomocniczego piatego, który to sygnal wyjsciowy stanowi proporcjonalna miare mocy biernej wybranej harmoni¬ cznej. We wspólczynniku proporcjonalnosci wystepuje iloczyn amplitud obu napiec pomocniczych i sinusa kata fazowego przesuniecia miedzy tymi napieciami.Pierwsze napiecie wejsciowe ui o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej wartosci pradu w obwodzie badanym zapisane jest zaleznoscia: 00 Ui=R-[Io+V2,Sl6-sin(h-o-t + Xh)] (1) h = J oraz drugie napiecie wejsciowe U2 o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej wartosci napiecia w obwodzie badanym, zapisane jest zaleznoscia: 1 oo u2= — -[u0+V2'2uh-sin(h-a-t+Ah)] (2) N h=i gdzie: R oznacza rezystancje bocznika, N — przekladnie np. dzielnika, przy czym R, N maja wartosci niezalezne od pulsacji co, IG, U0 — skladowe stale pradu i napiecia Ih, Uh — wartosci skuteczne h-tej harmonicznej pradu i napiecia, /Ch, Xh — fazy poczatkowej h-tej harmonicznej pradu i napiecia.Takzedwa napiecia pomocnicze d i e2 oba o przebiegu sinusoidalnym czestotliwosci mierzo¬ nej harmonicznej i przesuniete fazowo miedzy soba o kat ^k, zapisane sa zaleznosciami: d= V2E'sin(k-o-t) e2=\/2E""sin (k-(u-t+^k)4 123108 Sygnaly Si, s2, s3, s4 wytwarza sie w nastepujacy sposób: pierwszy sygnal pomocniczy Si proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego ui i pierwszego napiecia pomocni¬ czego ei, dalej drugi sygnal pomocniczy S2 proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego ui i drugiego napiecia pomocniczego e2, a takze trzeci sygnal pomocniczy S3proporcjo¬ nalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego 112 i pierwszego napiecia pomocniczego d oraz czwarty sygnal pomocniczy s4 proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego 112 i drugiego napiecia pomocniczego e2. Nastepnie wytwarza sie srednie wartosci sygnalów pomocni¬ czych si, S2, S3, S4 otrzymujac nastepujace zaleznosci: Si = RIkE'cos Kk S2=RIkE"cos^k—fCk 1 S3 = —-E' Uk-cosAk N 1 S4=— -E"-UkCOs i/fk— Ak N Sygnal piaty pomocniczy S5 wytwarza sie proporcjonalnie do iloczynu sygnalów pomocni¬ czych S1 i S4 i szósty sygnal pomocniczy Só, proporcjonalnie do iloczynu sygnalów pomocniczch S2 i S3. Sygnal wyjsciowy Sq wytwarza sie przez objecie sygnalu pomocniczego Só do sygnalu pomocniczego piatego S5. Sygnal wyjsciowy So stanowi proporcjonalna miare mocy biernej wybranej harmonicznej, przy czym we wspólczynniku proporcjonalnosci wystepuje iloczyn ampli¬ tud obu napiec pomocniczych i sinusa kata fazowego przesuniecia miedzy tymi napieciami Zastrzezenia patentowe Urzadzenie do pomiaru mocy pozornej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu, zawierajace pradowy czlon wejsciowy dolaczony do wejscia prado¬ wego, napieciowy czlon wejsciowy, dolaczony do wejscia napieciowego, czlony mnozace, urzadze¬ nie pomiarowe, znamienne tym, ze zródlo napiecia pomocniczego (5) i wyjscie pradowego czlonu wejsciowego (3) sa przylaczone do wejsc pierwszego czlonu mnozacego (7) a zródlo napiecia pomocniczego (6) i wyjscie pradowego czlonu wejsciowego (3) sa dolaczone do wejsc drugiego czlonu mnozacego (8), natomiast wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego (4) oraz zródlo napie¬ cia pomocniczego (5) sa zlaczone z wejsciami trzeciego czlonu mnozacego (9), a prócz tego wyjscia napieciowego czlonu wejsciowego (4) i zródlo napiecia pomocniczego (6) sa przylaczone do wejsc czwartego czlonu mnozacego (10), zas wyjscie pierwszego czlonu mnozacego (7) — poprzez pierwszy czlon usredniajacy (11) — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego (10) — poprzez czwarty czlon usredniajacy (14) — sa oba zalaczone do wejsc piatego czlonu mnozacego (15), natomiast wyjscie drugiego czlonu mnozacego (8) — poprzez drugi czlon usredniajacy (12) — i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego (9) — poprzez trzeci czlon usredniajacy (13) — sa oba dolaczone do wejsc szóstego czlonu mnozacego (16), zas wyjscia czlonów mnozacych (15) i (16) sa odpowiednio dolaczone do wejscia plusowego i minusowego czlonu róznicowego (17), którego wyjscie jest zlaczone z zaciskami wejsciowymi (18) urzadzenia pomiarowego. 2. Urzadzenie do pomiaru mocy biernej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalco¬ nych przebiegach napiecia i pradu zawierajace pradowy czlon wejsciowy dolaczony do wejscia pradowego, napieciowy czlon wejsciowy dolaczony do wejscia napieciowego, czlony mnozace, urzadzenie pomiarowe, znamienne tym, ze zródlo napiecia (5) i wyjscie pradowego czlonu wejscio¬ wego (3) sa przylaczone do wejsc pierwszego bloku mnozaco-usredniajacego (19) a zródlo napiecia pomocniczego (6) i wyjscie pradowego czlonu wejsciowego (3) sa dolaczone do wejsc drugiego bloku mnozaco-usredniajacego (20), natomiast wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego (4) oraz zródlo napiecia pomocniczego (5) sa zlaczone z wejsciami trzeciego czlonu mnozaco-123108 5 usredniajacego (21), a prócz tego wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego (4) i zródlo napiecia pomocniczego (6) sa przylaczone do wejsc czwartego bloku mnozaco-usredniajacego (22), zas wyjscie bloków mnozaco-usredniajacych (19) i (20) sa oba zalaczone do wejsc pierwszego czlonu mnozacego (23), natomiast wyjscia bloków mnozaco-usredniajacych (20) i (21) sa oba dolaczone do wejsc drugiego czlonu mnozacego (24), a wyjscia czlonów mnozacych (23)i (24) sa odpowiednio dolaczone do wejscia plusowego i minusowego czlonu róznicowego (17), którego wyjscie jest zlaczone z zaciskami wejsciowymi urzadzenia pomiarowego (18), przy czym poszczególne bloki mnozaco-usredniajace sa utworzone z szeregowego polaczenia czlonu mnozacego z czlonem usredniajacym. 40 m X ^O 25 9 CO SU OJ to fO vD ro a? m LO cl NI 00 *x ar u.O) 11 li tO a N d" ^ i oj I123108 Opo CS *o IG a N ex.VJ 2} oT 1 ^ H i X TT ^ U" 1« AA •~1 J 1 T"^ - 6 . <\J X jf *vj1 2*T 1 ^1 1 * AA XN I A 1 ' W 1 1 ^ ^T d 1 c gJ ?L 1 «§ A A u.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL