Пристрій для визначення потужності трифазної мережі

Винахід відноситься до електровимірювальної техніки для вимірювання потужності в трифазних мережах змінного струму. Відомий пристрій для виміру навантаження і потужності в системі трифазного струму (див. авторське свідоцтво СРСР №1335889, МПК G01R21/06, 1985р.), що містить трансформатори струму, первинні обмотки яких включені в кожну фазу, а вторинні з'єднані з першими випрямовувачами, паралельно вихідним ланцюгам яких підключені резистори навантаження і конденсатори, що згладжують, трансформатори напруги, первинні обмотки яких з'єднані в зірку і підключені до відповідних фаз, додаткові резистори, включені по одному в кожне діодне плече перших випрямовувачів. До недоліків даного пристрою потрібно віднести низьку надійність і велику кількість елементів. Відомий найбільш близький за технічною суттю пристрій для визначення активної потужності в трифазному ланцюзі (див. авторське свідоцтво СРСР №1283664, МПК G01R21/06, 1985р.), що обраний як прототип, що містить три вимірники струму, три вимірники напруги, чотири суматора, фільтр струму нульової послідовності, дві множні ланки і блок відображення. До недоліків потрібно віднести підвищені масогабаритні характеристики через велику кількість вимірників. В основу винаходу поставлено задачу зменшення масогабаритних характеристик за рахунок зменшення кількості вимірників. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій, що містить перший і другий вимірники струму, підключені в першу і третю фазу відповідно, перший і другий вимірники напруги, підключені до першої і другої фази і до третьої і другої фази відповідно, перша і друга множні ланки, блок відображення, відповідно до винаходу введені перший і другий інтегратори, послідовно з'єднані суматор, блок ділення, блок відображення, виходи першого вимірника струму і першого вимірника напруги з'єднані з входами першої множної ланки, вихід якої через перший інтегратор підключений до першого входу суматора, виходи другого вимірника струму і другого вимірника напруги з'єднані з входами другої множної ланки, вихід якої через другий інтегратор підключений до другого входу суматора, задатчик періоду, вихід якого підключений до другого входу блоку ділення. Суть винаходу пояснюється кресленням, де на фіг. показана структурна схема пристрою. 1 - перший вимірник струму, підключений в першу фазу, 2 - другий вимірник струму, підключений в третю фазу, 3 - перший вимірник напруги, підключений до першої і другої фази, 4 - другий вимірник напруги, підключений до третьої і другої фази, 5 - перша множна ланка, яка з'єднана з виходами першого вимірника струму 1 і першого вимірника напруги 3, 6 - друга множна ланка, яка з'єднана з виходами другого вимірника струму 2 і другого вимірника напруги 4, 7 - перший інтегратор, підключений до виходу множної ланки 5, 8 - другий інтегратор, підключений до виходу множної ланки 6, 9 - суматор, входи якого з'єднані з виходами першого 7 і другого 8 інтеграторів, 10 - блок ділення, перший вхід якого під'єднаний до виходу суматора 9, 11 - задатчик періоду, вихід якого під'єднаний до другого входу блока ділення 10, 12 - блок відображення, під'єднаний до виходу блока ділення 10. Принцип роботи пристрою заснований на наступному. Миттєві значення потужності трифазного ланцюга можна визначити по формулі: p=p1+p2=i1u12 +i3u32, (1) де i1, і3 - миттєві значення лінійних струмів у першій і третій фазі відповідно; u12, u32 - миттєві значення лінійних напруг між першою і другою фазою і другою і третьою фазою відповідно. Підставляючи у формулу (1) вирази для миттєвих значень струмів і напруг u = U sin wt, i = I sin( wt + j), (2) де U, l - максимальні значення лінійних напруг і струмів відповідно; w - кругова частота мережі; j - кут зрушення фаз між струмом і напругою; t - поточний час. Одержимо залежність для визначення потужностей р 1 і р2: p 1 = kU12I1 cos j - kU12 I1 cos(2 wt + j ) (3) p 2 = kU32 I 2 cos j - kU 32I 3 cos(2wt + j ). де k - коефіцієнт пропорційності. Інтегруючи залежність (3) на інтервалі Т и поділяючи результат на цей інтервал, одержимо вираження для визначення середньої сумарної потужності трифазної мережі по вимірах двох лінійних напруг і двох лінійних струмів: k Р=P1+Р2= (U12I1 cos j + U32I 3 cos j ), (4) T яка є постійною складовою в залежності (3). Для підвищення точності визначення потужності необхідно збільшувати період Т, зменшуючи погрішність за рахунок змінної складової. Таким чином, запропонований пристрій визначення потужності трифазної мережі дозволяє визначити середню сумарну потужність трифазної мережі по вимірах двох лінійних напруг і двох лінійних струмів. Пристрій працює наступним чином. У множних ланках 5 і 6 перемножуються обмірювані миттєві значення лінійних струмів і напруг (у множній ланці 5 перемножується миттєве значення струму першої фази і миттєве значення напруги між першою і другою фазами, у множній ланці 6 - миттєве значення струму третьої фази і миттєве значення напруги між другою і третьою фазами). У результаті на виходах множних ланок 5 і 6 одержуємо миттєві значення складових потужності р 1 і р2. Ці значення інтегруються інтеграторами 7 і 8. Результати інтегрування складаються суматором 9. У блоці ділення 10 отримане значення поділяється на період, що задається задатчиком періоду 11. У результаті одержуємо середню сумарну потужність трифазної мережі по вимірах двох лінійних напруг і двох лінійних струмів. Остаточний результат видається на блок відображення 12.