Pierwszenstwo: Opublikowano: 30. VIII. 1969 KI. ZUuJ&lSll, MPK G 01 r CZYTELNIA UKD U rzecle Poientewego Polskiej izemrc^"; ei U' M\oo Twórca wynalazku: doc. habil. dr inz. Jerzy Sawicki Wlasciciel patentu: Politechnika Gdanska (Katedra Miernictwa Elek¬ trycznego), Gdansk (Polska) Sposób pomiaru mocy i energii pozornej oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru mocy i energii pozornej w obwodach elektrycz¬ nych pradu przemiennego oraz urzadzenie do sto¬ sowania tego sposobu.W obecnym stanie techniki brak jest dobrych przyrzadów do pomiaru mocy i energii pozornej, dotychczas stosuje sie czesto uklady zlozone z dwóch ustrojów pomiarowych, przy czym jeden z nich reaguje na moc czynna a drugi na moc bierna. Moc lub energie pozorna okresla sie wów¬ czas na drodze rachunkowej wzglednie za pomoca odpowiednich przyborów graficznych, co wyklu¬ cza samoczynna rejestracje wyników pomiaru.Przy wyznaczaniu ta metoda energii pozornej wystepuja duze bledy, uwarunkowane zmianami wartosci wspólczynnika mocy. Istnieja jednak przyrzady wyznaczajace moc lub energie pozorna.Jedno ze znanych rozwiazan opiera sie na za¬ stosowaniu przekladniowego mechanizmu kulo¬ wego, który sklada momenty mechaniczne pro¬ porcjonalne odpowiednio do mocy czynnej i do mocy biernej w taki sposób, ze na wyjsciu otrzy¬ muje sie moment zalezny od mocy pozornej. Inny sposób polega na wprowadzeniu do klasycznego miernika pomocniczego przesuwnika fazowego, nastawianego samoczynnie przez dodatkowy fazo- mierz.Przyrzady oparte na powyzszych zasadach cha¬ rakteryzuja sie duzym poborem wlasnym i skom¬ plikowana budowa mechaniczna, utrudniajaca wy¬ konanie i eksploatacje miernika. Spotyka sie równiez uklady oparte na zastosowaniu prostow¬ ników oraz elementu mnozacego jak np. hallotron.Przy pradzie odksztalconym wskazania sa tu 5 obarczone duzym bledem podobnie jak w przy¬ padku amperomierza prostownikowego.Celem wynalazku jest pomiar mocy i energii pozornej, który odznaczalby sie dobra doklad¬ noscia, niezbyt duzym poborem wlasnym i prosta io konstrukcja mechaniczna.Cel ten zostal osiagniety dzieki przetworzeniu mocy chwilowej obiektu badanego na proporcjo¬ nalne do niej napiecie pomocnicze, z którego wy¬ dziela sie wzmocniona skladowa przemienna, is a nastepnie wyznacza sie amplitude tej sklado¬ wej, stanowiaca miare mocy pozornej. Wzmocnio-' na amplitude skladowej przemiennej napiecia po¬ mocniczego calkuje sie wzgledem czasu, co daje wynik proporcjonalny do energii pozornej. 20 Rozwiazanie takie zapewnia dobra dokladnosc pomiaru przy niewielkim poborze wlasnym, gdyz wzmacniacze moga byc zasilane z innego zródla niz obwód badany. Czesc mechaniczna ukladu tj. woltomierz i licznik, sklada sie z elementów ty- 25 powych, nie nastreczajacych trudnosci w produk¬ cji i eksploatacji. Czlony czysto elektryczne sa zbudowane z elementów pólprzewodnikowych, charakteryzujacych sie malymi rozmiarami i du¬ za trwaloscia. 30 Napiecie pomocnicze zawsze proporcjonalne do 579453 57 945 4 aktualnej wartosci mocy chwilowej uzyskuje sie na wyjsciu hallotronu, do którego przylozono prad i pole magnetyczne przemienne. Jedna z tych wielkosci jest proporcjonalna do pradu obiektu badanego, a druga — do napiecia na tym obiekcie.Przesuniecie fazowe miedzy wielkosciami przy¬ lozonymi do hallotronu musi odpowiadac przesu¬ nieciu miedzy pradem a napieciem obiektu bada¬ nego. Napiecie pomocnicze, zawierajace skladowa stala i przemienna, po wzmocnieniu jest podawane do ukladu prostowniczego. Na wyjsciu tego ukla¬ du otrzymujemy napiecie stale proporcjonalne do amplitudy skladowej przemiennej, które zasila woltomierz i jednoczesnie wejscie drugiego wzmac¬ niacza. Licznik ladunku jest dolaczony do wyjscia tego wzmacniacza. Woltomierz wskazujacy lub rejestrujacy (w funkcji czasu badz innej wiel¬ kosci) mozna wyskalowac bezposrednio w jedno¬ stkach mocy pozornej, a licznik — w jednostkach energii pozornej.Uklad prostowniczy, wchodzacy w sklad" urza¬ dzenia, moze byc rozwiazany wedlug jednego z dwu wariantów. W pierwszym wariancie dzia¬ lanie ukladu prostowniczego charakteryzuje sie odcieciem skladowej stalej napiecia pomocniczego dzieki zastosowaniu przejriadnika napieciowego, natomiast skladowa przemienna tego napiecia po¬ dawana jest poprzez jednokierunkowy prostownik, na kondensator i równolegle do niego przylaczone zaciski wyjsciowe. Wobec wielkiej opornosci ele¬ mentów dolaczonych do zacisków wyjsciowych, napiecie na kondensatorze jest proporcjonalne do amplitudy skladowej przemiennej napiecia po¬ mocniczego.W drugim wariancie eliminacja skladowej stalej nastepuje w wyniku odejmowania dwu napiec.Uklad prostowniczy jest wówczas zbudowany z dwóch, równolegle polaczonych zespolów, z któ¬ rych kazdy zawiera prostownik jednokierunkowy zlaczony szeregowo z kondensatorem. Jeden za¬ cisk wejsciowy jest wyprowadzony z punktu* wspólnego obu kondensatorów, a drugi — z punk¬ tu wspólnego obu prostowników jednokierunko¬ wych, które sa polaczone ze soba róznoimiennymi koncówkami.Zaciski wyjsciowe sa doprowadzone z wezlów miedzy prostownikiem i jego kondensatorem sze¬ regowym. Wobec wielkiej opornosci elementów do¬ laczonych do zacisków wyjsciowych, napiecie pa¬ nujace na jednym kondensatorze jest proporcjo¬ nalne do sumy amplitudy skladowej przemiennej i wartosci skladowej stalej napiecia pomocniczego, natomiast na drugim kondensatorze napiecie jest proporcjonalne do róznicy tych samych wielkosci.Róznica potencjalów miedzy zaciskami wyjsciowy¬ mi jest równa sumie napiec na kondensatorze pierwszym i drugim, a wiec proporcjonalna do amplitudy skladowej przemiennej.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladach wykonania, przedstawionych na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schemat ideowy urza¬ dzenia, fig. 2 —pierwszy-wariant ukladu prostow¬ niczego, a fig. 3 — drugi wariant ukladu pro¬ stowniczego.Hallotron 1, zasilany pradem poprzez zaciski pradowe 2, jest poddany dzialaniu pola magne¬ tycznego, wytwarzanego przez cewke 3. Jedna z tych wielkosci (np. prad) jest proporcjonalna do pradu obiektu badanego, a druga (np. pole mag- 5 netyczne) jest proporcjonalna do napiecia na tym¬ ze obiekcie, przy czym przesuniecie fazowe wiel¬ kosci dzialajacych na hallotron 1 odpowiada prze¬ sunieciu pradu i napiecia na obiekcie badanym.Napiecie pomocnicze wytwarzane przez hallo¬ tron 1 podaje sie do wzmacniacza pomiarowego 4, do którego wyjscia przylaczony jest uklad pro¬ stowniczy 5. Z ukladu prostowniczego 5 zasila sie równolegle miernik wskazujacy lub rejestru¬ jacy 6 oraz drugi wzmacniacz pomiarowy 7, przy czym zastepcza opornosc wejsciowa obu tych ele¬ mentów musi byc duza. Wyjscie drugiego wzmac¬ niacza pomiarowego 7 jest dolaczone do licznika ladunku 8.W pierwszym wariancie rozwiazania ukladu prostowniczego 5 jego zaciski wejsciowe 9, pola¬ czone z wyjsciem wzmacniacza pomiarowego 4, stanowia koncówki pierwotnego uzwojenia prze- kladnika napieciowego 10. Obwód wtórny prze- kladnika napieciowego 10 zamyka sie przez pro¬ stownik jednokierunkowy 11 i szeregowo z nim polaczony kondensator 12, z którego okladek wyprowadzono zaciski wyjsciowe 13.W drugim wariancie rozwiazania ukladu pro¬ stowniczego 5 do jego zacisków wyjsciowych 9, polaczonych z wyjsciem wzmacniacza pomiaro¬ wego 4, dolaczone sa równolegle dwa zespoly, z których pierwszy tworzy prostownik jednokie¬ runkowy 14 i szeregowo z nim polaczony konden¬ sator 15, natomiast drugi sklada sie z prostow¬ nika jednokierunkowego 16 i szeregowo z nim polaczonego kondensatora 17: Róznoimienne kon¬ cówki prostowników jednokierunkowych 14 i 16 sa zlaczone bezposrednio ze soba i z tego miej¬ sca wyprowadzony jest jeden z zacisków wejscio¬ wych 9, z których drugi przylaczony jest do punktu wspólnego obu kondensatorów 15 i 17.Zaciski wyjsciowe 13 doprowadzono z polaczenia miedzy prostownikiem jednokierunkowym 14 a kondensatorem 15 oraz z wezla miedzy prostow¬ nikiem jednokierunkowym 16 a kondensato¬ rem 17.Powyzszy sposób i urzadzenie pozwalaja uzy¬ skac miernik mocy pozornej i licznik energii pozornej o dobrej dokladnosci, niezbyt duzym poborze wlasnym, prostej budowie mechanicznej i znacznej niezawodnosci. Urzadzenie jest zbudo¬ wane z elementów typowych, których produkcja nie nastrecza trudnosci. PL