УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Полезная модель относится к области электроизмерительной техники и может найти применение для измерения электрической энергии в цепях переменного тока.
Известно устройство для измерения электрической мощности однофазного переменного тока 1, содержащее трансформаторы тока и напряжения, блок умножения, выпрямители, фильтры, ключи, элементы памяти, дифференциаторы и формирователи импульсов. Недостаток устройства заключается в низкой точности измерения. Это объясняется тем, что измерение мощности идет не по мгновенным значения тока и напряжения в цепи, а по средневыпрямленным, поскольку перемножитель соединен с трансформатором тока через выпрямитель и фильтр, а с трансформатором напряжения через выпрямитель.
Известно также устройство для измерения электрической энергии 2, содержащее подключенные к электрической сети входные преобразователи тока и напряжения, аналоговый перемножитель, блок реверсирования заряда, интегрирующий конденсатор, компаратор и счетчик. При этом аналоговый перемножитель, блок реверсирования заряда, интегрирующий конденсатор и компаратор выполняют функцию преобразования мощности в частоту. Это устройство является наиболее близким по совокупности существенных признаков и выбрано в качестве прототипа. В данном устройстве достигается расширение диапазона изменения нагрузки при гарантированном значении относительной погрешности измерения электрической энергии. Недостатком данного устройства, как и аналога, является низкая точность измерения, так как осуществляется дополнительное преобразование мгновенных значений тока и напряжения нагрузки в напряжение постоянного тока, что приводит к появлению погрешности измерения в
GOl R 22//00
динамическом диапазоне изменения входных значений тока и напряжения нагрузки. Кроме того, отсутствует индикация работоспособности этого устройства.
Задачей при разработке полезной модели является обеспечение перемножения мгновенных значений токов и напряжений нагрузки без их предварительного преобразования в сигналы постоянного тока.
Целью полезной модели является повышение точности измерений и обеспечение индикации работоспособности устройства.
Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения электрической энергии, содержит, как и прототип, подключенные к электрической сети входные преобразователи тока и напряжения, выходы которых присоединены соответственно к первому и второму входам преобразователя мощности в частоту, выход которого соединен с входом счетчика, в отличие от прототипа, в него дополнительно введены корректор фазы преобразователя тока и корректор амплитуды выходного сигнала преобразователя тока, причем корректор фазы и корректор амплитуды включены последовательно в цепь преобразователя тока, а средство индикации подключено к выходу преобразователя мощности в частоту.
Наличие входных преобразователей мгновенных значений тока и напряжения в данном устройстве приводит к возникновению дополнительной погрешности за счет ненулевого фазового сдвига между значениями вьщодных сигналов этих преобразователей. Включение последовательно в цепь преобразователя тока корректора фазы позволяет достичь компенсации дополнительного фазового сдвига между выходными сигналами с преобразователей тока и напряжения. Дополнительное введение последовательно с ним корректора амплитуды позволяет достичь оптимального соот ношения между выходным сигналом преобразователя мощности в частоту и входными сигналами устройства. Вследствие этого повышается точность измерения
потребляемой электрической энергии. Средство индикации подключено к выходу перемножителя и позволяет судить о работоспособности устройства в целом.
На чертеже представлена функциональная схема для измерения электрической энергии.
Устройство содержит входной преобразователь напряжения 1 и входной преобразователь тока 2, входы которых 3 и 4 подсоединены соответственно в параллельную и последовательную цепи нагрузки, потребляемая энергия которой подлежит измерению. Выход 5 преобразователя напряжения 1 подключей 5А 13 преобразователя мощности в частоту 15. Выход 6 преобразователя тока 2 подключен ко входу 7 корректора амплтуды 8, выход которого 9 соединен со входом 10 корректора
фазы 11, который своим выходом 12 подключейТсШйщд; 14 преобразователя мощности в частоту 15. Выход 16 преобразователя мощности в частоту 15 соединен с входом 17 счетчика 19 и со входом 18 индикатора работоспособности 20.
Для обеспечения точности измерений перед началом работы производят настройку устройства. Для этого на входы преобразователей 1 и 2 подают сначала нормированные значения напряжения и тока с нулевым фазовым сдвигом между ними и запоминают значение частоты выходного сигнала с выхода преобразователя 15. Затем при тех же значениях входных тока и напряжения задают калиброванный фазовый сдвиг между ними и регулировкой корректора фазы 11 устанавливают значение частоты выходного сигнала преобразователя 15 до минимального значения погрешности относительно расчетного значения при заданном фазовом сдвиге. После этого на входы преобразователей напряжения и тока 1 и 2 подают калиброванные значения тока и напряжения с нулевым фазовым сдвигом и устанавливают корректором амплитуды 8 значение частоты выходного сигнала с преобразователя мощности в частоту 15 с минимальной погрешностью относительно расчетной.
BT OQOV
Устройство работает следующим образом. Входной преобразователь напряжения 1 нормирует мгновенное значение напряжения до уровня, соответствующего рабочему диапазону преобразователя мощности в частоту 15. Этот сигнал с выхода 5 поступает на вход 13 преобразователя мощности в частоту 15. Входной преобразователь тока 2 преобразует мгновенное значение тока в пропорциональное значение напряжения. Этот сигнал с выхода 6 поступает на вход 7 корректора амплитуды 8 и через последовательно включенный корректор фазы 11 на вход 14 преобразователя мощности в частоту 15. Индикатор работоспособности 20 может быть вьшолнен в виде электронного блока, включающего в себя два светодиода, срабатывающих поочередно с частотой, соответствующей частоте выходного сигнала преобразователя мощности в частоту 15.