ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Полезная модель относится к области измерения параметров электрической энергии и может быть использовано в устройствах измерения трехфазного переменного напряжения или тока, а также в устройствах автоматики и релейной защиты.
8
Известен преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное [Авторское свидетельство СССР №789835 МПК  G01R 19/22, опубл. 23.12.1980 г.], содержащий входные элементы, три квадратора, четыре ключа, элемент памяти, дифференциальный усилитель, элемент управления, модулятор, усилитель постоянного тока и сумматор.
Недостатком данного устройства является недостаточная точность преобразования и низкая надежность, обусловленная сложностью схемы, а также узкая область применения, ограниченная измерением действующего значения однофазного напряжения.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является измерительный преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное [Статические компенсаторы для регулирования реактивной мощности / Под ред. P.M. Матура. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 36.], содержащий два квадратора, пять блоков перемножения, три сумматора и блок извлечения квадратного корня, причем выходы квадраторов соединены с входами одного из сумматоров, выход которого через блок извлечения квадратного корня подключен к выходу преобразователя.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком данного преобразователя является невысокая точность измерения напряжения, обусловленная большим числом преобразований входных сигналов.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности измерения напряжения за счет уменьшения числа преобразований входных сигналов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный измерительный преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем выходы первого и второго квадраторов соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня подключен к выходу преобразователя, дополнительно введены вычитающее устройство и блок масштабирования, причем первый фазный вход преобразователя соединен с входом первого квадратора, а второй и третий фазные входы преобразователя подключены соответственно к первому и второму входам вычитающего устройства, выход которого через блок масштабирования подключен к входу второго квадратора.
Существенными отличиями предлагаемого преобразователя является введение вычитающего устройства и блока масштабирования и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышения точности преобразователя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя, на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений на комплексной плоскости.
Преобразователь (фиг. 1) содержит вычитающее устройство 1, блок масштабирования 2, квадраторы 3 и 4, сумматор 5 и блок извлечения квадратного корня 6, причем выходы первого 3 и второго 4 квадраторов соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 5, выход которого через блок извлечения квадратного корня 6 подключен к выходу преобразователя, первый фазный вход преобразователя соединен с входом первого квадратора 3, а второй и третий фазные входы преобразователя подключены соответственно к первому и второму входам вычитающего устройства 1, выход которого через блок масштабирования 2 подключен к входу второго квадратора 4.
A
B
C
Преобразователь работает следующим образом. На фазные входы преобразователя поступают соответственно напряжения u, u, u пропорциональные фазным напряжениям сети:
где  - амплитуда измеряемого фазного напряжения.
C
B
При этом на выходе вычитающего устройства 1 формируется напряжение щ, равное разности напряжений u и u.
Это подтверждается векторной диаграммой (фиг. 2), из которой видно, что вектор напряжения  получается путем вычитания вектора напряжения  из вектора напряжения и он находится под углом 90° к вектору напряжения
2
Для того, чтобы из полученного напряжения получить напряжение u с амплитудой равной  после вычитающего устройства 1 включен блок масштабирования 2, коэффициент передачи которого определяется по формуле:
A
2
На входы квадраторов 3, 4 поступают соответственно напряжения u и u, одинаковые по амплитуде и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 90°:
3
4,
A
4
На выходах квадраторов 3, 4 формируются напряжения u, uполученные после возведения в квадрат напряжений u и u:
3
4
5
После суммирования напряжений u и u в сумматоре 5 и тригонометрических преобразований, на его выходе имеем постоянное напряжение u(фиг. 3):
вых
После операции извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 6 на выходе преобразователя формируется напряжение U'
вых
ф
В результате выходное напряжение U преобразователя не содержит переменной составляющей, а его величина равна амплитуде измеряемого фазного напряжения  то есть пропорционально U.
Таким образом, в предлагаемой полезной модели почти в два раза уменьшено количество преобразований сигналов, а, следовательно, повышается точность преобразователя.
п
При практической реализации предлагаемого преобразователя вычитающее устройство 1 представляет собой параллельный сумматор на операционном усилителе (ОУ). Блок масштабирования 2 выполнен в виде усилителя на ОУ с коэффициентом передачи, равным К≈0,5774. В качестве квадраторов 3, 4 можно использовать перемножители сигналов на микросхеме К525ПСЗ, объединив при этом ее информационные входы х и у. Суммирующее устройство 5 представляет собой обычный сумматор на ОУ. В качестве блока извлечения квадратного корня 5 можно использовать схему на ОУ, включив квадратор в цепь его отрицательной обратной связи.