Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru mocy czynnej dowolnie wybranej harmo¬ nicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu. Wynalazek dotyczy metrologi technicznej.Znane sa elektrotechniczne 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 wedlug polskiego opisu patentowego nr 69700 zawiera dwa przetworniki wartosci skutecznej przylaczone jeden do wejscia pradowego, drugi do wejscia napieciowego, czlon mnozacy w postaci hallotronu, 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 jednak selektywnego pomiaru mocy czynnej poszczególnych harmonicznych. Selektywny pomiar zastosowany jest w znanym fazoczulym wskazniku zera na czestotliwosc 50 Hz wedlug polskiego opisu patentowego nr 87212 i w fazomierzu przetworniko¬ wym, w którym wykorzystana jest zasada 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 otrzymana jest po scalkowaniu funkcji w okreslonych granicach. W zaleznosci od granic calkowania eliminowana jest na przyklad piata harmoniczna. Tymsamym redukowany jest czesciowo wplyw harmonicznych, co wymaga zmiennych granic calkowania.Celem wynalazku jest opracowanie takiego urzadzenia, które zapewni selektywny pomiar mocy czynnej dowolnie wybranej harmonicznej i jednoczesnie calkowita eliminacje harmoni¬ cznych niepozadanych.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera czlon wejsciowy pradowy, czlon wejsciowy napie¬ ciowy, czlony mnozace, usredniajace, sumujacy i zródla napiecia pomocniczego. W szczególnosci urzadzenie ma wejsciowe pradowe z dolaczonym pradowym czlonem wejsciowym na przyklad w2 123 137 postaci bocznika oraz drugie wejscie napieciowe z dolaczonym, napieciowym czlonem wejsciowym na przyklad w postaci dzielnika. 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. Natomiast wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego oraz pierwsze zródlo napiecia pomocniczego sa zlaczone z wejsciem trzeciego czlonu mnozacego, a prócz tego wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego i drugie zródlo napiecia pomocniczego sa przylaczone do wejsc czwartego czlonu mnozacego. Nastepnie wyjscie pierwszego czlonu mnozacego — poprzez czlon pierwszy usredniajacy — i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego — poprzez trzeci czlon usred¬ niajacy sa oba zalaczone do wejsc piatego czlonu mnozacego, natomiast wyjscie drugiego czlonu mnozacego — poprzez drugi czlon usredniajacy — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego — poprzez czwarty czlon usredniajacy — sa oba dolaczone do wejsc szóstego czlonu mnozacego.Wyjscia czlonów mnozacych piatego i szóstego sa dolaczone do czlonu sumujacego, którego wyjscie jest zlaczone z zaciskami wyjsciowymi urzadzenia pomiarowego.Zasadnicza zaleta jest mozliwosc bezposredniego pomiaru mocy dowolnie wybranej harmoni¬ cznej . 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.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, który przed¬ stawia schemat ideowy urzadzenia do pomiaru mocy czynnej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu.Urzadzenie przedstawione na figurze ma zaciski wejsciowe pradowy 1 i napieciowy 2, przy czym do wejscia pradowego jest dolaczony pradowy czlon wejsciowy 3, np. w postaci bocznika, a do wejscia napieciowego jest dolaczony napieciowy czlon wejsciowy 4, np. w postaci dzielnika.Wyjscie pradowego czlonu wejsciowego 3 i pierwsze zródlo napiecia pomocniczego 5 sa przyla¬ czone 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 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 czlonu mnozacego 7 — poprzez czlon usredniajacy 11 — i wyjscie trzeciego czlonu mnozacego 9 — poprzez trzeci czlon usredniajacy 13 — sa oba zalaczone do wejsc piatego czlonu mnozacego 15, natomiast wyjscie drugiego czlonu mnozacego 8 — poprzez drugi czlon usredniajacy 12 — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego 10 — poprzez czwarty czlon usredniajacy 14 — sa oba dolaczone do wejsc szóstego czlonu mnozacego 16. Wyjscia piatego i szóstego czlonu mnozacego 15 i 16 sa dolaczone do czlonu sumujacego 17, którego wyjscie jest zlaczone z zaciskami wyjsciowymi 18 urzadzenia pomiarowego.Dzialanie urzadzenia 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. Wytwa¬ rza sie takze pierwsze napiecie pomocnicze w zródle napiecia 5, oraz drugie napiecie pomocnicze w zródle napiecia 6, oba o przebiegu sinusoidalnym i czestotliwosci równej czestotliwosci mierzonej harmonicznej lecz przesuniete fazowo o kat U/2 i majace jednakowe amplitudy.Nastepnie wytwarza sie pierwszy sygnal pomocniczy w czlonie mnozacym 7 proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego i pierwszego napiecia pomocniczego i dalej drugi sygnal pomocniczy, w drugim czlonie mnozacym 8 proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego i drugiego napiecia pomocniczego, a takze trzeci sygnal pomocniczy, w trzecim czlonie mnozacym 9, proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego i pier¬ wszego napiecia pomocniczego oraz czwarty sygnal pomocniczy, w czwartym czlonie mnozacym 10, proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego i drugiego napiecia pomocniczego.Nastepnie wytwarza sie piaty sygnal pomocniczy, w piatym czlonie mnozacym 15, proporcjonalnie do iloczynu srednich wartosci sygnalów pomocniczych pierwszego i trzeciego, a takze szósty sygnal pomocniczy, w szóstym czlonie mnozacym 16, proporcjonalnie do iloczynu srednich wartosci sygnalów pomocniczych drugiego i czwartego. Sygnal wyjsciowy wytwarza sie w czlonie sumuja¬ cym 17, przez dodanie sygnalu pomocniczego piatego do sygnalu pomocniczego szóstego, który to123137 3 sygnal wyjsciowy stanowi proporcjonalna miare mocy czynnej wybranej harmonicznej. We wspól¬ czynniku proporcjonalnosci wystepuje kwadrat amplitudy napiec pomocniczych.Pierwsze napiecie wejsciowe ui o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej wartosci pradu w obwodzie badanym jest zapisane zaleznoscia: oo Ui = R-[Io+V2lSlh-sin(hlo-t+Kh)] h=l oraz drugie napiecie wejsciowe 112 o wartosci chwilowej proporcjonalnej do chwilowej war¬ tosci napiecia w obwodzie badanym jest zapisane zaleznoscia: 00 u2 = —— •[Uo+V2+2uh-sin(h-a-t + A6)] N h = i gdzie: R oznacza rezystancje bocznika, N — przekladnie np. dzielnika, przy czym R, N maja wartosci niezalezne od pulsacji co, Io, UG—skladowe stale pradu napiecia, Ih, Uh—wartosci skuteczne h-tej harmonicznej pradu i napiecia, fCh, Ah— fazy poczatkowe h-tej harmonicznej pradu i napiecia.Równolegle wytwarzane takze dwa napiecia pomocnicze ei i ei oba o przebiegu sinusoidal¬ nym, czestotliwosci mierzonej harmonicznej, lecz przesuniete fazowo o kat i/fk = n/2 maja jedna¬ kowe amplitudy i sa zapisane zaleznoscia: ei = \/2,E -sin(k -co-t) n e2=\/2,E -sin(k-co-t • + —) 2 tworzac w wyniku operacji na nich sygnaly pomocnicze si,S2i S3. Sygnaly te wytwarza sie w nastepujacy sposób: pierwszy sygnal pomocniczy si proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego ui i pierwszego napiecia pomocniczego ei, dalej drugi sygnal pomocniczy §2 proporcjonalnie do iloczynu pierwszego napiecia wejsciowego u 1 i drugiego napiecia pomocniczego e2, a takze trzeci sygnal pomocniczy S3 proporcjonalnie do iloczynu pomocniczego ei oraz czwarty sygnal pomocniczy $4 proporcjonalnie do iloczynu drugiego napiecia wejsciowego 112 i drugiego napiecia pomocniczego e2. Nastepnie wytwarza sie srednie wartosci sygnalów pomocniczych §1,82, S3 S4 otrzymujac: Si = R-Ik-EcosKk S2 =R-Ik-E-cos(-y /Ck) S3 = -CT-Uk-E-cosAk S4=-CT,Uk,E lcos(-j—Ak) Piaty sygnal pomocniczy S5 wytwarza sie proporcjonalnie do iloczynu sygnalów pomocni¬ czych S1 i S3 i szósty sygnal pomocniczy Só proporcjonalnie do iloczynu sygnalów pomocniczych S2 i S4. Sygnal wyjsciowy Sp wytwarza sie przez dodanie sygnalu pomocniczego S5 do sygnalu pomocniczego S6. Sygnal wyjsciowy Sp stanowi proporcjonalna miare mocy czynnej wybranej harmonicznej, przy czym we wspólczynniku proporcjonalnosci wystepuje kwadrat amplitudy napiec pomocniczych.Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do pomiaru mocy czynnej dowolnie wybranej harmonicznej przy odksztalconych przebiegach napiecia i pradu, zawierajace pradowy czlon wejsciowy dolaczony do wejscia prado-4 123 137 wego, napieciowy czlon wejsciowy dolaczony do wejscia napieciowego, czlony mnozacy, urzadze¬ nie pomiarowe, znamienny tym, ze zródlo napiecia pomocniczego (5) i wyjscie pradowego czlonu wejsciowego (3) sa przylaczone do wejsc czlonu mnozacego (7) a drugie zródlo napiecia pomocni¬ czego (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 wyjscie napieciowego czlonu wejsciowego (4) i drugie zródlo napiecia pomocniczego (6) sa przylaczone do wejsc czwartego czlonu mnozacego (10) 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 piatego czlonu mnozacego (15), natomiast wyjscie drugiego czlonu mnozacego (8) — poprzez drugi czlon usredniajacy (12) — i wyjscie czwartego czlonu mnozacego (10) — poprzez trzeci czlon usredniajacy (14) — sa dolaczone do wejsc szóstego czlonu mnozacego (16), zas wyjscia piatego i szóstego czolonu mnozacego (15 i 16) sa dolaczone do czlonu sumujacego (17), którego wyjscie jest zlaczone z zaciskami wyjsciowymi (18) urzadzenia pomiarowego.ZP i ZP ^ Vi u 8 *a 53 10 11 n 12 f 13 I 14 Si 15 wz 16 {Tfe !£J Pracownia Poligraficzna IT PRI . Naklad 120 cg/.Cena 100 zr PL