SU708252A2 - Устройство дл измерени основной частоты в цепи переменного тока - Google Patents

Description

Устройство относится к области электротехнических измерений.

Известно устройство для измерения основной частоты в цепях переменного тока, описанное в авторском свидетельстве № 566194, содержащее последовательно соединенные датчик тока, двухканальный усилитель-преобразователь, два фильтра нижних частот, блок деления и блок извлечения квадратного корня, причем первый канал усилителя-преобразователя содержит квадратор, а второй канал - последовательно соединенные интегратор и квадратор [1].

Недостатком известного устройства яв- _<5 ляется малая точность измерения при изменении в широких пределах амплитуд высших гармоник входного сигнала.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения в широком диапазоне изменения амплитуд высших гармоник входного сигнала.

Для этого в известное устройство дополнительно введен интегратор, включенный между выходом датчика тока и входом усилителя-преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для измерения основной частоты в цепи переменного тока содержит последовательно соединенные датчик 1 тока исследуемой цепи, интегратор 2 и двухканальный усилитель-преобразователь 3. Выходы первого и второго каналов этого усилителя подключены ко входам фильтров нижних частот 4 и 5 соответственно. Выходы фильтров 4 и 5 соединены со входами блока 6 деления, а выход последнего - со входом блока 7 извлечения квадратного корня. Вход блока 7 является выходом всего устройства. Первый канал усилителя-преобразователя 3 содержит квадратор 8, а второй канал последовательно соединенные интегратор 9 и квадратор 10.

Устройство работает следующим образом. При подаче на вход устройства тока + 1^25-^1(2144-+42) + .+ 1^5411(404+4^), (1) где I_w^,I_wat- Αντιη^Λ’···’^ - ^ам“ плитуды (начальные фазы) 1-ой, 2-ой, .....tl-ой гармоник; Ш- угловая частота первой гармоники; £- текущее время, напряжение на выходе интегратора 2 имеет вид;

(2) к₂Г ^и2 = ‘ oTL^IHM^cos<^tl,t*^vfP'^f + “2~Cos(2aj-t+4₂)+... + т

где постоянный коэффициент.

. При этом напряжение на выходе квадратора 8 таково-.

и _=К 1,2₌ JS1,2 .

8 2.

+I^cos^:2(wt + 4₄)+ cos 2(2о4+Ч₂) +

-^co_S2(604 + 4_h) _{+ e4}]_r (3) g - постоянные коэффициенты;

Ц·«» •4' где 1<_а и К

Сц- сумма гармонических составляющих, амплитуда каждой из которых определяется произведениями амплитуд двух разных гармоник, а частота - суммой или разностью частот этих гармоник, а на выходе фильтра 4 нижних частот напряжение следующее:

к Ύ² т 2 ^υ4 А¹™ 2^{г (4)} где постоянный коэффициент.

Выходное напряжение интегратора 9, на вход которого подается напряжение U₂> равно:

Ц Г

V ^[^^«4+4,)+ ₍₅₎

X krytz? Т, + 2У (2и4+Ч₂)*- · ⁺-^р· sin Chmb+ Ч> _h) J где Kq - постоянный коэффициент.

При этом выходное напряжение квадратора 10 следующее:

- х II²-- jSoIl·_т2 55

ДО ^K^o^Uc) - 2^{4 Л} П⁴ '

-Г^соъ 2(^4+4.,) - -~-^COS2(2o4+4_z)35 . 40

-V.

----^^-сое.2(и<л/Ъ+Ч_ъ)+С>₂], (6) где К|₀ и К°_о - постоянные коэффициенты; Q„- сумма гармонических составляющих, аналогичная G^, а выходное напряжение фильтра 5 таково:

U у 2.

I)--_т2 2~УИ2 , ,+ WlH >, (у) где К₅- постоянный коэффициент.

В блоке 6 осуществляется деление нап-’ ряжений (1ц. на (Jg. Поэтому согласно (4) и (7) напряжение на выходе блока 6 деления таково:

* I²т

Н т² Л ^т?4. у И1П

It -V Ϊ£__^,.² V И² (8) % Ч U - А --рт—ч-з— >

² 4-^21 ¹тГ^^{+ +} Ж’ где К_й и К - постоянные коэффициенты.

Напряжение на выходе блока 7 извлечения квадратного корня, являющееся выходным напряжением устройства, равно.· / I²Т / Т² Z*² ч.

“вьа-М—- IIО)' ^Χηΐ4 24 где К - постоянный коэффициент.

Выходное напряжение пропорционально измеряемой частоте первой гармоники тока. При несинусоидальном токе наибольшую величину обычно имеет первая гармоника. Пусть, например, амплитуда второй гармоники составляет 50% от амплитуды •первой гармоники, а амплитуды других высших гармоник малы. Тогда из (9) следует ^Α'ΟΣΚα,.

Аналогичные расчеты показывают, что если амплитуда второй гармоники составляет 70% и 100% от первой, то соответственно ^ивыхЧо4-ко> и ^и _Вь(хЧо8каь

Из последних выражений следует, что при изменении амплитуд высших гармоник в очень широких пределах, вплоть до значения амплитуды первой гармоники, погрешность измерения основной частоты небольшая. Это является важным положительным качеством устройства в тех случаях, когда амплитуды токов и их гармонический состав при изменении частот также могут изменяться.

Если дополнительные интеграторы вида 2, включенные между выходом датчика тока и входом усилителя-преобразователя, использовать для измерения основной частоты в многофазной цепи переменного тока, то можно добиться уменьшения амплитуд гармонических составляющих сигналов на входах фильтров нижних частот вида 4 и 5 и упростить тем самым эти фильтры.

Claims (1)

1. Устройство относитс  к области элект ротехнических измерений. Известно устройство дл  измерени  основной частоты в цеп х переменного то ка, описанное в авторском свидетепьстае № 566194, содержащее последовательно соединенные датчик тока, двухканальный усилитель-преобразователь, два фильтра нижних частот, блок делени  и блок извлечени  квадратного корн , причем первый канал усилител -преобразовател  содержит квадратор, а второй канал - после довательно соединенные интегратор и квад ратор l. Недостатксвл известного устройства  в л етс  мала  точность измерени  при изменении в широких пределах амплитуд высших гармоник входного сигнала. Целью изобретени   вл етс  уменьшение погрешности измерени  в широком диапазоне изменени  амплитуд высших гар моник входного сигнала. Дл  этого в известное устройство дополнительно введен интегратор, включенны между выходом датчика тока и входом усилител -преобразовател . На приведена блок-схема устройства . Устройство дл  измерени  основной частоты в цепи переменного тока содержит последовательно соединенные датчик 1 тока исследуемой цепи, интегратор 2 и двухканальный усилитель-преобразователь 3. Выходы первого и второго каналов этого усилител  подключены ко входам фильтров нижних частот 4 и 5 соответственно . Выходы фильтров 4 и 5 соединены со входами блока 6 делени , а выход последнего - со входом блока 7 иэвлечени  квадратного корн . Вход блока 7  вл етс  выходом всего устройства. канал усилител  преобразовател  3 содержит квадратор 8, а второй канал последовательно соединенные интегратор 9 и квадратор 10. Устройство работает следующим образом. Пш подаче на вход устройства тока --l,(. (2uy IsinCnuui+M), .--- №и %% И/ где - fo i-i-fria - 2 плитуды (начальные фазы) 1-ой, 2-ой, ....,|1-ой гармоник; UU- углова  частота первой гармоники; i- текущее врем , нап р жение на выходе интегратора 2 имеет - L nit ° 1 :-2 CosC2ai-fctv - )+...-v f co&amp;CviMUt -MHl где К„- посто нный коэффициент. , При этом напр жение на выходе квадратора 8 таково: «, , та ,. 2 h «Inl Cos2( cos 2(2цуЪ- -Ч .- - cosSCntwi+ HHQ,,: ( где Kg и Kg - посто нные коэффициенты сумма гармонических составл ющих амплитуда каждой из .которых определ е с  произведени ми амплитуд двух разных гармоник, а частота - или разностью частот этих гармоник, а на выхо де фильтра 4 нижних частот напр жение следующее: 11 4--.), Л4 4 суг- ( т-1 2 где К посто нный коэффициент. Выходное напр жение интегратора 9, на вход которого подаетс  напр жение и2. равно: 9 Г Ч l i5 Pni-i C«-b,)4 )-Ь4.)4---4Л где Kq - посто нный коэффициент. При этом выходное напр жение квад тора 10 следующее: Ьаг. 4) (,-)(2ci;t4.4.,V IWH coe2(hwt-4-vp VQ, (6) k°Q - посто нные коэффициенде ы; сумма гармонических составл юих , аналогична  Q, а выходное напр жеие фильтра 5 таково: .), (7) VoKiL - --), де Kg- посто нный коэффициент. в блоке 6 осуществл етс  деление нап жений и на Ug. Поэтому согласно (4) (7) напр жение на выходе блока 6 деени  таково: . к.. 4- ti4 де Ку и (j - посто нные коэффициенты. Напр жение на выходе блока 7 извлеени  квадратного корн ,  вл ющеес  выодным напр жением устройства, равно; Jfibix-l --г.-. 24 - К - посто нный коэффициент. Выходное напр жение пропорционально измер емой частоте первой гармоники тока . При несинусоидальном токе наибольшую величину обычно имеет перва  гармоника . Пусть, например, амплитуда второй гармоники составл ет 5О% от амплитуды первой гармоники, а амплитуды других высших гармоник малы. Тогда из (9) следует SblX ° Аналогичные расчеты показывают, что если амплитуда второй гармоники составл ет 7О% и 10О% от первой, то соответс BblX O -Kti ) И ,Ь1х 08Коир з последних выражений следует, что при изменении амплитуд высших гармо .jgjj широких пределах, вплоть до значени  амплитуды первой гармоники, погрешность измерени  основной частоты небольша . Это  вл етс  важным положительным качеством устройства в тех случа х , когда амплитуды токов и их гармо™ ™ изменении частот также могут измен тьс . 57 Если дополнительные интеграторы вида 2, включенные между выходом датчика тока и входом усилител -преобразовател , использовать дл  измерени  основной частоты в многофазной цепи переменного тока, то можно добитьс  уменьшени  амплитуд гармонических составл ющих сигналов на входах фильтров нижних частот вида 4 и 5 и упростить тем самым эти фильтры. Формула изоб р е т е н и   Устройство дл  измерени  основной частоты в цепи переменного тока по автхзрскому свидетельству № 566194, о т п и чающеес  тем, что, с целью уменьшени  погрешности измерени  в широком диапазоне изменени  амплитуд высших гармоник входных сигналов, оно дополнительно содержит интегратор, включенный между выходом датчика тока и входом усилител -преобразовател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 566194 кл. 3 О1 R 23/ОО от 26.01.76.

   ot