SU1237984A1 - Устройство дл измерени активной мощности в цеп х питани электрических установок - Google Patents

Abstract

Иэобр етение относитс  к цифровой измерительной технике и может найти применение при построении измерителей активной мощности в цеЛ ./ п х питани  двигателей переменного и посто нного тока с тиристорным приводом, требующих компактности и надежности оборудовани , например , в системах числового програм-v много управлени  технологическим оборудованием. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства , что достигаетс  сокращением числа используемого в нем оборудовани  и св зей между элемента- ми. Устройство содержит преобразователь 1 тока 3 напр жение, синхронный детектор 2, компараторы 3 и 10, вьтр митель 4, функциональный преобразователь 5, цифроаналоговый преобразователь 6, счетчик 7 импульсов. (Л 8юе ls5 ОЗ 1 00

Description

элемент И 8 и генератор 9 опорной частоты. Структурна  схема функцио нального преобразовател  5 приводитс  в описании изобретени . Синх1

Изобретение относитс  к цифровой измерительной технике и может найти применение при построении измерителей активной мощности в цеп х питани  двигателей переменного тока и посто нного тока с тиристорным приводом , требующих компактности оборудовани , повьш1ени  надежности, в частности, в системах числового программного управлени  технологиче КИМ оборудованием.

Цель изобретени  - повьшение надежности устройства путем сокращени  числа используемого в нем оборудовани  и св зей между элемента- ми.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  измерени  активной мощности в цеп х питани  электрических установок; на фиг„2- временные диаграммы, по сн ющие работу устройства; на |фиг, 3 - структурна  схема функционального преобразовател  на фиг. 4 - график зависимости погрещности измерений,

Устройство.дл  измерени  активной мощности в цеп х питани  э.лек- трических установок (фиг, l) содержит преобразователь 1 тока в напр  жение, вход которого  вл етс  пер-

вым входом устройства, а выход соединен с первым входом синхронного детектора.2, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора 3, первый вход которого соеди- нен с общей щиной, а второй вход - с вторым входом устройства и входом вьтр мител  4, выход которого соединен с входом функционального преобразовател  5, выход которого соеди- нен с первым входом цифроаналогово- го преобразовател  (ЦДП) 6, второй вход которого соединен с выходом счетчика 7 импульсов, первый вход кторого  вл етс  третьим входом устронный детектор 2 отфильтровывает четные гармоники, что исключает их вли ние на точность измерени  мощности , 4 ил,

ройства, а второй вход счетный) соединен с.выходом устройства и выходом элемента И 8, первый вход которого соединен с выходом генератора 9 опорной частоты, второй вход - с выходом первого компаратора 10, первый вход которого соединен с выходом синхронного детектора 2, а второй вход - с выходом ЦАП 6.

Функциональньй преобразователь 5 (фиг« 3} содержит первый резистор 11 первьш вьшод которого соединен с входом функционального преобразовател  5р а второй вьшод - с вторьм резистором 12 и инвертирующим входом операционного усилител  13, неинверти- рующий вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напр жени , а выход - с вторым концом резистора 12 и выходами функционального Преобразовател  5.

Устройство работает следующим образом .

Второй компаратор 3 фиксирует моменты перехода через ноль синусоидального напр жени  (фиг. 2 ), пропорционального напр жению сети, и формирует импульсы управлени  синхроным детектором 2 (фиг. 2).

Синхронный детектор 2 преобразует сигнал, поступающий с выхода преобразовател  1 тока в напр жение, в сигнал с напр жением, пропорциональным входному току (фиг,- 28). Вьтр - 1членный сигнал имеет форму, соответствующую (фиг. 22). Синхронньш детектор 2 вьщел ет также посто нную составл ющую этого сигнала (фиг.2а), котора  подаетс  на первый вход первого компаратора 10.

При подаче строб-сигнала на первый вход (вход установки счетчика в ноль счетчика 7 импульсов информаци  на его информационном выходе становитс  равной нулю, т.е. на выоде ЦАП 6,а следовательно,и на втором входе первого компаратора 10 анало-- гичный сигнал также равен нулю. сли на выходе синхронного детектора 2 и на первом входе первого компаратора 10 напр жение отлично от

ул , первый компаратор IО срабатывает и на второй вход элемента И 8 подаетс  1, котора  дает разрешение на прохождение импульсов от генератора 9 опорной частоты на выход устройства и счетный (второй) вход счетчика 7 импульсов. Число, записанное в счетчике 7 импульсов, .а следовательно, и напр жение на выхое ЦАП 6 увеличиваетс  до того момента , пока оно не сравн етс  с напр жением на выходе синхронного

детектора 2, после ч., го первый компаратор 10 срабатывает и на втором входе элемента И 8 по вл етс  нуль, запрещан ций прохождение импульсов от генератора 9 опорной частоты.

Выходное напр жение ЦАП 6 зави- сит от числа, записанного в счетчике 7 импульсов, и от величины опорного напр жени  на ЦАП 6. Это обсто тельство используетс  дл  коррекции выходной информации по величине напр жени  сети переменного тока. Напр жение, пропорциональное напр жению сети, подаетс  на выпр митель 4, а затем посто нна  составл юща  - на функциональный преобразователь 5 (фиг. З), воспроизвод щий функцию:

(W

/

где Ugp - напр жение, поступающее на неинвертирующий вход операционного усилител  13 от источника 14 опорного напр жени ; и..- напр жение на выходе функЬО X

ционального преобразовател  5; Ug - напр жение, поступающее

на инвертирующий вход операционного усилител  13 от вьтр мител  4 через резистор 11 (параллельно операционному усилителю 13 включен резистор 12). Выходное напр жение функциональого преобразовател  5  вл етс  опорным напр жением дл  ЦАП 6, которое подаетс  на его первый вход.

0

5

0

5

0

При этом соотношение между диапазоном мощностей и числом разр дов ЦАП 6 определ етс  как

PIT PiMfijCC

. 2

где Р - номинальное значение активной мощности, т.е. наибольша  мощность, которую может рассевать в заданных услови х предлагаемое устройство;

лакс зксимально допустимое зна- - . чение мощности, определ емое емкостью (разр дностью), счетчика 7 импульсов и разр дностью ЦАП 6, причем Рf ло ткко быть больше максимально допустимой мощности , потребл емой объектом (двигателем);

NJ, - число импульсов, поступающих на ЦАП 6, соответствующее номинальному значению активной мощности; . п - число разр дов ЦАП 6, Выходное напр жение ЦАП 6 Ue,, N, где N - число импульсов, поступающих на ЦАП 6 (счетный вход счетчика 7 импульсов)., соответствующее измер емой активной. мощности .

Отношение , выбирают равным I

35

и

Uej

,(2и„-и),

отсюда

l ,).,.I.cos(f,

где К -I-cosq - посто нна  составл юща  напр жени  на выходе синхронного детектора 2, пропорциональна  активной составл ющей тока (согласно разложению в р д Фурье);

К, Kj - коэффициенты пропорциональности ,

м .2syL K(2Uj,-U)

Отношение К|/К выбирают таким, чтобы при номинальных значени х тока, напр жени  и фазового сдвига N было равно Ng (N определ ет дискретность измерени  активной мощности ), т.е.

Ба .. к

отсюда

.

N . Н-И

о I,. cosq

UM -I- COSlP

о (). I -cosq., Действительное N,,

N N,

1 M .P M.

N

. P, « U,- (pH где P, U, I, cosq - фактические знчени  активной мощности, Напржени  сети,ток сети и cos ср ;

Р, Пц J 1ц, ссзсУц- номинальные знчени  этих парметров .

Погрешность измерени  определ етс  формулой:

п -Л

U/-UH График зависимости погрешности

измерений S от -- приведен на фиг.

Введение такой коррекции обеспечивает погрешность, измерени  активной мощности не более 1-2% при изменении напр жени  на 10-15%.

Разложение в р д Фурье функции, изображенной на фиг, 2г, показывает , что посто нна  составл юща  пропорциональна актирной составл ющей тока.

При измерении мощности в цепи питани  двигател  посто нного тока с тиристорным приводом форма сиг- нала имеет вид, показанный на фиг, пунктиром. Разложение в р д Фурье функции, изображенной на фиг.2г. пунктиром, показьюает помимо посто нной составл ющей наличие только четных гармоник. Синхронный детектор 2 отфильтровьтает чегтные

гармоники, поэтому они не вли ют на точность измерени  мощности.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  активной мощности в цеп х питани  электрических установок, содержащее преобразователь тока в напр жение, вход которого  вл етс  первым входом устройства, первый компаратор, счетчик импульсов и генер атор опор- . ной частоты, отличающеес  тем, что, с целью повышени  ,надежности устройства путем сокращени  числа используемого в нем оборудовани , в него введены второй компаратор , выпр митель, функциональный преобразователь, цифроаналоговый

   преобразователь, элемент И и синх

   ронный детектор, первьй вход которого соединен с выходом преобразова- тел  тока в напр жение, а второй вход - с выходом второго -компаратора , первый вход которого соединен с общей шиной, второй вход - с вторым входом устройства и входом выпр мител , выход которого соединен с входом функционального преобразо-

   вател , соединенного своим выходом с первьпч входом цифроаналогового преобразовател , второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов , первый вход которого соеди-

   ней с третьим входом устройства, а второй вход - с выходом устройства и выходом элемента И, .тервый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а второй входс выходом первого компаратора, первый вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразовател  при этом второй вход первого компаратора соединен с выходом синхронного детектора.

   (риг. 2

   i/Bx

   11

   (puf.3

   Соетайитель А.Заборн  Редактор А.Огар Техред Л.Сердюкова Корректор Т,Колб

   Заказ 3284/45 Тираж 728Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4