Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru mocy pozornej dowolnie wybranej harmoni¬ cznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu.Znane sa w elektrotechnice róznorodne uklady do pomiaru mocy w przypadku przebiegów nieodksztalconych. 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 dla przebiegów sinusoidalnych 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 pomia¬ rowe w postaci miernika magnetoelektrycznego i licznika magnetomotorycznego.W przypadku przebiegów odksztalconych znane urzadzenia pozwalaja jedynie na sumaryczny pomiar mocy, uwzgledniajacy w zasadzie udzial wszystkich harmonicznych. Niektóre badania wymagaja jednak selektywnego pomiaru amplitudy pradu i napiecia poszczególnych harmoni¬ cznych oraz mocy pozornej dowolnie wybranej harmonicznej. Selektywny pomiar mozliwy jest w oparciu o zastosowanie filtrów fazowych dla pradu i napiecia wedlug polskiego opisu patentowego nr 87 212 gdzie wykorzystana jest analiza przebiegów odksztalconych wedlug Fouriera, ale wyla¬ cznie harmonicznych rzedów nieparzystych. Wartosc srednia funkcji okresowej przebiegu pradu lub napiecia otrzymana jest po scalkowaniu funkcji w okreslonych granicach.W zaleznosci od granic calkowania eliminowana jest na przyklad trzecia i dziewiata harmoni¬ czna, a przy innych granicach calkowania eliminowana jest na przyklad piata harmoniczna. W ten sposób redukowany jest czesciowo wplyw harmonicznych, co wymaga zmiennych granic calkowania.Celem wynalazku jest opracowanie takiego urzadzenia, które zapewni selektywny pomiar amplitudy pradu i napiecia poszczególnych harmonicznych oraz mocy pozornej dowolnie wybra¬ nej harmonicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu.Urzadzenie do pomiaru mocy pozornej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu wedlug wynalazku spelnia zalozone cele dzieki temu, ze sklada sie zasadniczo z wejscia pradowego, do którego jest dolaczony pradowy czlon wejsciowy na przyklad2 123 131 w postaci bocznika i z wejscia napieciowego, do którego jest dolaczony napieciowy czlon wejsciowy na przyklad w postaci dzielnika, przy czym wyjscie pradowego czlonu wejsciowego i pierwsze zródlo napiecia pomocniczego sa przylaczone do wejsc pierwszego czlonu mnozacego, a prócz tego wyjscie pradowego czlonu wejsciowego oraz drugie zródlo napiecia pomocniczego sa dolaczone do wejscia drugiego czlonu mnozacego. Nastepnie wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego oraz pierwsze zródlo napiecia pomocniczego sa zlaczone z wejsciami trzeciego czlonu mnozacego, a prócz tego wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego i drugie zródlo napiecia pomocniczego sa przylaczone do wejsc czwartego czlonu mnozacego.Z kolei wyjscie czlonu mnozacego — poprzez czlon usredniajacy — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego — poprzez czwarty czlon usredniajacy sa oba zalaczone do wejsc piatego czlonu mnozacego, natomiast podobnie wyjscie drugiego czlonu mnozacego — poprzez drugi czlon usredniajacy — i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego — poprzez trzeci czlon usredniajacy sa oba dolaczone do wejsc siódmego czlonu mnozacego. Równiez i wyjscie pierwszego czlonu mnozacego — poprzez pierwszy czlon usredniajacy i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego — poprzez trzeci czlon usredniajacy sa zalaczone do wejsc szóstego czlonu mnozacego oraz wyjscia drugiego czlonu mnozacego — poprzez drugi czlon usredniajacy — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego — poprzez czwarty czlon usredniajacy sa oba zalaczone do wejsc ósmego czlonu mnozacego, nato¬ miast wyjscia czlonów mnozacego piatego i siódmego sa odpowiednio dolaczone do wejscia plusowego i minusowego czlonu róznicowego jak równiez i wyjscie czlonów mnozacych szóstego i ósmego sa dolaczone do czlonu sumujacego.Wyjscia czlonów róznicowego i sumujacego — poprzez odpowiadajace im odrebne kwadra- tory sa oba dolaczone do czlonu sumujacego, którego wyjscie — poprzez czlon pierwiastkujacyjest zlaczone z zaciskami wyjsciowymi urzadzenia pomiarowego.Urzadzenie do pomiaru mocy pozornej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalco¬ nych przebiegach napiecia i pradu wedlug wynalazku, spelniajac zalozone cele umozliwia jedno¬ czesnie bezposredni pomiar mocy dowolnie wybranej harmonicznej. Pomiar ten osiaga sie w urzadzeniu przy uzyciu ogólnie dostepnych elementów analogowych, których dokladnosc w szerokim zakresie czestotliwosci jest rzedu 0,1% a nawet i wieksza.Urzadzenie do pomiaru mocy pozornej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu wedlug wynalazku jest szczególowo przedstawione w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia jego schemat ideowy.Urzadzenie ma zaciski wejsciowe pradowy 1 i 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 wejscio¬ wego 3 i pierwsze zródlo napiecia pomocniczego 5 sa przylaczone do wejsc 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 i pierwsze zródlo napiecia pomocniczego 5 sa zlaczone z wejsciami trzeciego czlonu mnozacego 9, a prócz tego wyjscie napieciowe czlonu wejsciowego 4 i drugie zródlo napiecia pomocniczego 6 sa przylaczone do wejsc czwartego czlonu mnozacego 10. Wyjscie czlonu mnozacego 7 — poprzez czlon usredniajacy 11 — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego 10 — poprzez czwarty czlon usredniajacy 14 sa oba zalaczone do wyjsc 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 zalaczone do wejsc siódmego czlonu mnozacego 17. Ponadto wyjscie czlonu mnozacego 7 — poprzez czlon usredniajacy 11 — i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego 9 — poprzez trzeci czlon usredniajacy 13 sa oba zalaczone do wejsc drugiego czlonu mnozacego 16, natomiast wyjscie drugiego czlonu mnozacego 8 — poprzez drugi czlon usredniajacy 12 — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego 10 — poprzez czwarty czlon usredniajacy 14 sa oba zalaczone do wejsc ósmego czlonu mnozacego 18. Wyjscia czlonów mnozacych czwartego i siódmego 15 i 17 sa odpowiednio dolaczone do wyjscia plusowego i minusowego czlonu róznicowego 19, zas wyjscia czlonów mnozacych szóstego i ósmego 16 i 18 sa dolaczone do czlonu sumujacego 20. Wyjscia czlonów róznicowego 19 i sumujacego 20 — poprzez kwadratory odpowiednio 21 i 22 sa oba dolaczone do czlonu sumujacego 23, którego wyjscie jest zlaczone — poprzez czlon pierwiastkujacy 24 z zaciskami wyjsciowymi 25 urzadzenia pomiarowego.123131 3 Dzialanie urzadzenia polega na tym, ze wytwarza sie pierwsze napiecie wejsciowe, w prado¬ wym 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. Pier¬ wsze napiecie pomocnicze wytwarzane w zródle napiecia 5 oraz drugie napiecie pomocnicze wytwarzane w zródle pomocniczym 6 sa oba o przebiegu sonusoidalnym i czestotliwosci równej czestotliwosci mierzonej harmonicznej lecz przesuniete fazowo miedzy soba o kat 11/2 i majace jednakowe amplitudy. Nastepnie wytwarza sie pierwszy sygnal pomocniczy w czlonie mnozacym 7, proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego i pierwszego napiecia pomocni¬ czego, dalej drugi sygnal pomocniczy w drugim czlonie mnozacym 8, proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego i drugiego napiecia pomocniczego, a takze trzeci sygnal pomocni¬ czy w trzecim czlonie mnozacym 9, proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego i pierwszego napiecia pomocniczego oraz czwarty sygnal pomocniczy w czwartym czlonie mnoza¬ cym 10, proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego i drugiego napiecia pomocni¬ czego. Nastepnie wytwarza sie piaty sygnal pomocniczy w piatym czlonie mnozacym 15, proporcjonalnie 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 pierwszego i trzeciego. Podobnie równiez postepuje sie wytwa¬ rzajac siódmy sygnal pomocniczy w siódmym czlonie mnozacym 17, proporcjonalnie do iloczynu srednich wartosci sygnalów pomocniczych drugiego i trzeciego i ósmy sygnal pomocniczy w ósmym czlonie mnozacym 18, proporcjonalnie do iloczynu srednich wartosci sygnalów pomocni¬ czych drugiego i czwartego. Wytwarza sie nastepnie sygnal zbiorczy pierwszy w czlonie róznico¬ wym 19, przez odjecie sygnalu pomocniczego siódmego od sygnalu pomocniczego piatego i sygnal zbiorczy drugi w czlonie sumujacym 20 przez dodanie sygnalów pomocniczego szóstego do sygnalu pomocniczego ósmego, a nastepnie wytwarza sie sygnal wyjsciowy proporcjonalnie do kwadrato¬ wego pierwiastka z sumy kwadratów sygnalów zbiorczych pierwszego i drugiego. Sygnal wyjsciowy otrzymywany na wyjsciu z czlonu pierwiastkujacego 24 stanowi proporcjonalna miare mocy pozornej wybranej harmonicznej a oba sygnaly zbiorcze stanowia proporcjonalna miare mocy odpowiednio biernej i czynnej wybranej harmonicznej.Pierwsze napiecie wejsciowe ui o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej wartosci pradu o obwodzie badanym jest zapisane zaleznoscia: 00 Ui=R-[I0+V2'Sl6-sin(h-co-t+Xh)] (1) h=l oraz drugie napiecie wejsciowe U2 o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej wartosci napiecia w obwodzie badanym jest zapisane zaleznoscia: 1 oo U2=_.[Uo+y2-XUh-sin(h-ft-t+ Xh)] (2) N h = i gdzie: R — rezystancja bocznika, N — przekladnia np. dzielnika, przy czym R, N maja wartosci niezalezne od pulsacji co, IG, UG — skladowe stale pradu i napiecia, Ih, Uh — wartosci skuteczne h-tej harmonicznej pradu i napiecia, Kh, Ah — fazy poczatkowej h-tej harmonicznej pradu i napiecia.Dwa wymienione napiecia pomocnicze ei i e2 oba o przebiegu sinosuidalnym, czestotliwosci mierzonej harmonicznej lecz przesuniete fazowo o kat ^k= II/2 i majace jednakowe amplitudy sa zapisane zaleznosciami: ei = V2#E-sin(k-a-t) e2=\/2-E-sin(k-aW+n/2) tworzac w wyniku operacji na nich sygnaly pomocnicze si, s2, S3 i S4. Sygnaly te wytwarza sie w nastepujacy sposób: pierwszy sygnal pomocniczy Si proporcjonalnie do iloczynu pierwszego4 123 131 napiecia wejsciowego ui i pierwszego napiecia pomocniczego ei, dalej drugi sygnal pomocniczy S2 proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego Ui i drugiego napiecia pomocniczego e2, a takze trzeci sygnal pomocniczy S3 proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego ii2 i pierwszego napiecia pomocniczego ei oraz czwarty sygnal pomocniczy S4 proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego 112 i drugiego napiecia pomocniczego e2. Nastepnie wytwa¬ rza sie srednie wartosci sygnalów pomocniczych si, S2, S3 i S4 otrzymujac zaleznosci: Si =RIkEcosKk S2 = R • Ik• E cos(II/2— lCk) S3=l/N-Uk-E-cosXk S4= l/N-Uk-E-cos (II/2 —Xk) W wyniku opisanej operacji na sygnalach pomocniczych Si, S2, S3, S4 otrzymuje sie pomiar mocy pozornej dowolnie wybranej harmonicznej. Piaty sygnal pomocniczy S5 wytwarza sie pro¬ porcjonalnie do iloczynu sygnalów pomocniczych Si i S4, nastepnie szósty sygnal pomocniczy proporcjonalnie do iloczynu sygnalów pomocniczych Si i S3, dalej siódmy sygnal pomocniczy proporcjonalnie do iloczynu sygnalów pomocniczych S2 i S3 i ósmy sygnal pomocniczy proporcjo¬ nalnie do iloczynu sygnalów pomocniczych S2 i S4. Sygnal So wytwarza sie przez odjecie sygnalu pomocniczego S7 od sygnalu pomocniczego S5, przy czym sygnal Sostanowi proporcjonalna miare mocy biernej wybranej harmonicznej. Sygnal Sp wytwarza sie przez dodanie sygnalu pomocniczego Só do sygnalu pomocniczego Sg, przy czym sygnal Sp stanowi proporcjonalna miare mocy czynnej.Sygnal wyjsciowy Sf wytwarza sie proporcjonalnie do kwadratowego pierwiastka z sumy kwadra¬ tów sygnalu S0 i sygnalu Sp.Zastrzezenie 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 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 napiecia 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 czlonu mnozacego (7) — poprzez 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 siódmego czlonu mnozacego (17), zas wyjscie czlonu mnozacego (7) — poprzez czlon usredniajacy (11) — i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego (9) — poprzez trzeci czlon usredniajacy (13) sa oba zalaczone do wejsc szóstego czlonu mnozacego (16) oraz wyjscie drugiego czlonu mnozacego (8) — poprzez drugi czlon usredniajacy (12) i wyjscie czwartego czlonu mnozacego (10) — poprzez czwarty czlon usredniajacy (14) sa oba zalaczone do wejsc ósmego czlonu mnozacego (18), natomiast wyjscia czlonów mnozacych piatego i siódmego (15 i 17) sa odpowiednio dolaczone do wejscia plusowego i minusowego czlonu róznicowego (19) i wyjscia czlonów mnozacych szóstego i ósmego (16) i (18) sa dolaczone do czlonu sumujacego (20), a wyjscia czlonów róznicowego (19) i sumujacego (20) — poprzez kwadratory odpowiednio (21 i 22) sa oba dolaczone do czlonu sumuacego (23), którego wyjscie jest zlaczone — poprzez czlon pierwiastkujacy (24) z zaciskami wyjsciowymi (25) urzadzenia pomiarowego.123131 PL