УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ ТРЕХПРОВОДНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Устройство для измерения коэффициента мощности в трехфазной трехпроводной цепи переменного тока.
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в автоматике и энергетике, например, для реализации измерителей коэффициента мощности, применительно к задачам контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ).
Задачей полезной модели является создание устройства для измерения коэффициента мощности трехфазной трехпроводной цепи.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения коэффициента мощности трехфазной трехпроводной цепи переменного тока, в соответствии с формулой полезной модели, содержит первый и второй перемножители, входы которых подключены к входным шинам, а выходы соединены со входами первого и второго фильтров низких частот и с входами первого и третьего сумматоров. Выходы первого и второго фильтров низких частот подключены к первым входам первого и третьего сумматоров, а также ко входам четвертого сумматора. Выходы первого и второго сумматоров подключены к входам первого и второго ключей, выходы которых присоединены к входам первого и второго интеграторов, выходы которых связаны с входами второго сумматора. Выход второго сумматора подключен к первому входу делителя, к второму входу которого подключен выход четвертого сумматора. Входы блока управления подключен к двум входным шинам, а его выходы соединены с управляющими входами первого и второго ключей
Известно, что коэффициент мощности является одним из основных энергетических параметров характеризующих работу электротехнических устройств.
В трехфазных трехпроводных цепях нулевая точка обычно недоступна. Этим и обусловлена сложность определения коэффициента мощности в таких цепях по известным формулам. Поэтому при определении коэффициента мощности по формуле
Σ
Σ
где λ, tgφ - коэффициент мощности, Q - суммарная реактивная мощность, Р - суммарная активная мощность, предлагается рассчитывать суммарные значения активной
и реактивной мощностей, рассматривая трехфазную трехпроводную систему как двухфазную с нулевым проводом, роль которой играет третья фаза.
Полезная модель дает возможность измерять коэффициент мощность в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока, при синусоидальных и несинусоидальных режимах, в широком диапазоне токов и напряжений не имея доступа к нулевой точки трехфазной системы.
На фиг.1 - представлена схема устройства для измерения коэффициента мощности трехфазной трехпроводной цепи переменного тока.
Устройство для измерения коэффициента мощности в трехфазных трехпроводных цепях переменного (фиг.1), включает в себя первый перемножитель 1, первый фильтр низких частот 2 (ФНЧ 1), первый сумматор 3, первый ключ 4, первый интегратор 5, второй сумматор 6, второй перемножитель 7, второй фильтр низких частот 8 (ФНЧ 2), третий сумматор 9, второй ключ 10, второй интегратор 11, блок управления 12 (БУ), четвертый сумматор 13, делитель 14.
Входные шины устройства подключены ко входам первого 1 и второго 7 перемножителей, выходы которых соединены со входами первого 2 (ФНЧ 1) и второго 8 (ФНЧ 2) фильтров низких частот и с вторыми входами первого 3 и третьего 9 сумматоров. Выходы фильтров низких частот 2 и 8 подключены к входам первого 3 и третьего 9 сумматоров, а также к входам четвертого сумматора 13. Выходы первого 3 и второго сумматоров подключены к входам первого 4 и второго 10 ключей, выходы которых присоединены к входам первого 5 и второго 11 интеграторов, выходы которых связаны с входами второго сумматора 6. Выход второго сумматора 6 подключен к первому входу делителя 14, к второму входу которого подключен выход четвертого сумматора 13. Входы блока управления 12 подключены к двум входным шинам, а его выходы соединены с управляющими входами первого 4 и второго 10 ключей.
В качестве первого 1 и второго 7 перемножителей, а также делителя 14 могут быть выбраны микросхемы 525ПСЗ. Первый 3, второй 6, третий 9 и четвертый 14 сумматоры, а также первый 2 (ФНЧ 1) и второй 8 (ФНЧ 2) фильтры низких частот могут быть реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Ключи 4 и 10 могут быть реализован на микросхеме 590КН5. Первый 5 и второй 11 интеграторы могут быть реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Блок управления 12 может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
A
AC
B
BC
Устройство работает следующим образом. При подачи на входные шины измеренных сигналов i(t), u(t) и i(t), u(t) на выходе первого 1 и второго 7 перемножителей появляются сигналы пропорциональные мгновенным мощностям, а на
Σ
Σ
Σ
Σ
выходе фильтров низких частот 2 (ФНЧ 1) и 8 (ФНЧ 2) сигналы пропорциональные активным мощностям. В сумматорах 3 и 9 происходит выделение переменных составляющих мгновенной мощности, путем вычитания из сигналов мгновенной мощности значения активной мощности. В первом 5 и втором 11 интеграторах происходит интегрирования переменных составляющих мгновенной мощности на интервале времени замыкания ключей 4 и 10. Ключи 4 и 10 управляются блоком управления 12 и замыкаются на время равное четверти периода основной частоты, два раза за период, причем первое замыкание начинается с момента перехода соответствующего напряжения через ноль, второе замыкание через четверть периода после завершения первого замыкания. На выходе интеграторов формируется сигналы пропорциональные полным реактивным мощностям, которые подаются на сумматор 6, на выходе которого получается суммарная полная реактивная мощность трехфазной системы Q. На сумматор 13 подаются сигналы активных мощностей, с фильтров низких частот 2 и 8. На выходе сумматора 13 получается сигнал пропорциональный суммарной активной мощности трехфазной системы P. На вход делителя 14 подаются сигналы Q, с сумматора 6 и Р с сумматора 13. На выходе делителя 14 получается сигнал равный коэффициенту мощности трехфазной системы (1).
Полезная модель дает возможность измерять коэффициент мощности в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока, при несинусоидальных режимах, в широком диапазоне токов и напряжений.