SU960646A1 - Способ измерени активной и реактивной составл ющих тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерений активного или реактивного токов в цеп х переменного тока, содержащих реактивную нагрузку , в частности, дл  измерени  активного тока асинхронного электродвигател .

Известен способ измерени  пассивной составл ющей тока, при котором умножают посто нный сигнал на напр жение сети, вычитают полученное произведение из полного тока, полученную разность сигналов ум ножают на напр жение сети, устанавливают среднее значение полученного произведени  равным.нулю, регулировкой величины посто нного сигнала 1 .

Недостатками данного способа  вл етс  то, что точность обработки сигналов мала вследствие применени  операции умножени  переменных сигналов , внос щей значительные погрешности в получаемые результаты а быстродействие измерени  низко, поскольку регулируемый посто нный сигнал получают из переменного путем сглаживани  .последнего инерционным устройством.

Известен также способ измерени  активного -тока, основа нный на том, что сигналы, пропорциональные мгновенныг значени м тока и напр жени  в контролируемой цепи, подают на ключевой элемент. Сигнал, пропорциональный напр жению сети, используют в качестве опорного сигнала . Отпирание и запирание ключевого

10 элемента проис5{одит в моменты перехода опорного сигнала через нуль, вследствие.чего среднее за период .напр жение на нагрузке пропорционально с1мплитуде активного тока 2 .

15

Недостатками этого известного способа  вл ютс  погрешность, возрастающа  при искажении синусоидальной формы контролируемых напр жени  и тока, а также при нарушении сим20 метрии контролируемой нагрузки, что снижает точность измерени , и малое быстродействие, св занное с тем, что выходной сигнал имеет пульсирующую форму, и дл  получени  среднего за 25 период напр жени  выходной сигнал необходимо сглаживать.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  измерени  и дашьнейшее увеличение 30 быстродействи . Цель достигаетс  тем, что согла но способу., основанном на использо вании сигналов, пропорциональных мгновенным значени м напр жени  и тока в контролируемой цепи, фиксируют уровень полного тока в момент времени, когда величина этого уров н  равна амплитудноМ5; значению измер емой составл ющей, а момент вре мени фиксации определ ют один раз за период по фазе пр моугольного опорного сигнала, сформированного и измер емого напр жени  сети. Причем указанную фиксацию уровн  полного тока производ т дополнительно второй раз за период, а результат и мерени  инвертируют. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, УстройЬтво содержит формирователь 1 опорного сигнала (ФОС), на вход которого подан сигнал пропорциональный напр жению сети, схему 2 управлени  (СУ), вход которой подключен к выходу ФОС, два фиксатора уровн  (ФУ1) 3 и (ФУ2) 4, на первые входы которых поступает сигнал и, пропорциональный току, а вторые входы подсоединены к выходу СУ, и суммирующий элемент. (СЭ) 5, юдсоединенный своими входами к выходам фиксаторов уровней. Выход СЭ  вл етс  выходом устройства. dnoco6 реализуют следующим образом . Напр жение и, пропорциональное мгновенному значению полного тока, измер емого в цепи, поступает на первые входы фиксаторов уровней. П ный трк можно представить в виде суммы мгновенных значений его составл ющий + lflr Лд5-1П UJtt3pSin(jUt ).(1) где. f - сдвиг по фазе между напр  нием сети и током; Лg JJJ cosЧ- амплитудное значение акти ной составл ющей; амплитудное значение реак тивной составл ющей. Из формулы (1) следует, что в мо мент времени, кЬгда Ujt , .2 реактивна  составл юща  полного то обращаетс  в нуль, а активна  приоб ретает максимальное значение. Следо вательно, в этот момент времени ве личина полного тока соответствует амплитудному значению активной сос тавл ющей. Аналогично этому, в момент времени , когда ujt ЗГ , величина полного тока соответствует амплитудному значению;реактивной составл ющей , так как активна  составл юща  в этот момент .равна нулю. Фиксаторы уровн  3 и 4 производ т фиксацию мгновенного значени  сигнала U-J и осуществл ют хранение этой величины сигнала. Управление режимами работы фиксаторов происходит управл ющими командами, поступающими со схемы 2 управлени . Дл  того, чтобы -фиксаци  уровней тока происходила в моменты времени, соответствующие lot при измерении активной составл ющей или wt - J при измере.нии реактивной составл ющей, схема 2 управлени  вырабатывает управл ющие команды в зависимости от фазы опорного сигнала, сформированного по сигналу U{,, пропорционального напр жению сети. При измерении реактивной составл ющей сигнал Uc поступает в формирователь 1 опорного сигнала, на выходе которого формируетс  сигнал пр моугольной фор1«м. Поскольку Uc имеет нулевой сдвиг фазы, то моменту времени u)t Л. соответствует переход этого сигнапа через нуль от положительного значени  к отрицательному , и схема 2 управлени  в этот Момент времени вырабатывает уп4 равл ющую команду. По этой команде фиксатор 3 осуществл ет фиксацию уровн  сигнала Ux, и затем переходит в режим хранени , а на его выходе По витс  сигнал., пропорциональный си 1плитудному значению реактивной составл ющей. По этой же команде, фиксатор 4 переходит из режима хранени  в режим фиксации и. на его выходе сигнал становитс  равным нулю. С поступлением через период следующей управл ющей команды в момент. времени, когда wt Я , фиксаци  уровн  тока происходит в фиксаторе 4, который затем переходит в режим хранени . В результате этого сигнал,- пропорциональный амплитудному значению реактивной составл ющей , По вл етс  попеременно с интер. валом в один период то на выходе фиксатора 3, то на выходе фиксатора 4. После суммировани  выходных сигналов на выходе суммирующего элемента 5 по вл етс  непрерывный сигнал , пропорциональный амплитудному зна.ченйю реактивной составл ющей тока . Так как фиксаци  уровн  тока происходит каждый период, скорость измерени  определ етс  длительностью периода измер емого сигнгша. При измерении активной составл ющей тока сигнал Uc поступает на вход формировател  1, на выходе которого формируетс  опорный пр моугольной формы, сдвинутый относител но исходного на угол

-. Тогда МО.2 . out --, соменту времени, когда

2

ответствует переход опорного сигнала через нуль от отрицательного значени  к положительному и СУ 2 вырабатывает управл ющую команду в этот мсмейт времени. Далее работа устройства происходит аналогично работе при измерении реактивной составл ющей . Так как фиксаци  тока производитс  в моменты времени, когда

I

lot i

на выходе суммирующего

2

элемента 5 по вл етс  сигнал, пропорциональный амплитудному значению активной составл ющей тока.

Точность измерени  составл ющих тока зависит от точности вы влени  моментов времени фиксации и, поскольку опорный сигнал имеет пр моугольную форму, можно получить большую точность определени  требуемых моментов времени, что обуславливает и высокую точность измерени . Выходной-сигнал при этом не имеет пульсаций , что исключает необходимость использовани  сглаживающих устройств и позвол ет получить быстродействие измерени , равное одному периоду измер емого сигнала.

Дальнейшее увеличение быстродействи  можно получить, если фиксировать величину полного ток дополнительно в моменты времени, при

которых IWt :

дл  измерени 

активной составл ющей, и u)t 2jT дл -1:зм.ерени  реактивной.

Подставка. этих значений u)t в формулу (1) показывает, что величина полного тока в данные моменты времени равна амплитуд ным значени м составл ющих, но имеет отрицательный знак. Поэтому после инверсии измеренного сигнала получают требуемую информацию. Вы вление дополнительных моментов времени фиксации осуществл ют по фазе тех же опорных сигналов при переходе их через нуль в обратном направлении, а в целом фиксацию тока при таком способе измерени  производ т два раза за период опорного сигнала при каждом ее переходе через нуль.

На чертеже пунктирными лини ми изображено место возможного включени  инвертирующего усилител  (ИУ) 6 в блок-схему.

Отличие работы устройства от предыдущего заключаетс  в том, что схема 2 управлени  вырабатывает управл ющие команды два раза за период, при этом на выходе СЭ 5 информаци 

обновл етс  два раза за период, т.е. быстродействие в зтом случае равно половине периода измер емого сигнала, а выходной сигнал пропорционален амплитудному.значению измер емой составл ющей с точностью, определ емой точность выработки управл ющих команд.

Предлагаемый способ измepJeни  активной и реактивной, составл ющих

тока позвол ет производить измерение с высокой точностью и максимальиым быстродействием..

Claims (2)

1. Способ измерени  активной и реактивной составл ющих тока, основанный на использовании сигнгиюв, пропорциональных .-.мгновенным значени м напр жени  и тока в контролируемой цепи, отличающийс   тем, что, с-целью увеличени , точности и быстродействи  измерени , фиксируют уровень полного тока в моент времени , когда величина этого уровн  равна амплитудному значению измер емой составл ющей, причем -момент времени фиксации определ ют один раз за период по фазе пр моугольного опорного сигнала, сформированного .:.из измер емого напр  жени  сети. .

2-. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью дальнейшего увеличени  быстродействи  изерени , указанную фиксацию уровн  полного тока производ т дополнительно второй раз за период, а результат измерени  инвертирую.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 705354, кл. G 01 R 19/06.

2.Марюта А.Н.,Воронов В.А. Датчики активного тока и коэффициента мощности. - Приборы и системы упавлени , 1973, 1, q. 17-18.