Спосіб і пристрій для вимірювання змінної напруги

Реферат: Вимірювальний пристрій з гальванічною розв'язкою для вимірювання змінної напруги (U1) у лінії електропередачі мережі електроживлення, що включає вимірювальну схему (35), яка має мікроконтролер, схему живлення (33), що може здійснювати живлення вимірювальної схеми (35), а також трансформатор (Т), який має первинну обмотку, що живиться за допомогою мережної синусоїдальної напруги (U1) і з'єднану із зазначеною лінією електропередачі, а також вторинну обмотку з напругою (U2), причому обидві обмотки з'єднані із зазначеною вимірювальною схемою (35) і також зазначеною вимірювальною схемою (33). Схема живлення (33) і вимірювальна схема (35) включають відповідно перший і другий двопівперіодні випрямні елементи (BRG, BRG'), які відрізняються один від одного, при цьому другий випрямний елемент (BRG') сконфігурований так, щоб не створювати впливів навантаження на вторинну обмотку трансформатора (Т), а випрямний елемент (BRG') навантажений на повний опір (R') з високим значенням. UA 112765 C2 (12) UA 112765 C2 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ, ДО ЯКОЇ ВІДНОСИТЬСЯ ВИНАХІД Цей винахід відноситься до пристрою і відповідного способу для вимірювання змінної напруги в лініях електропередачі мережі електроживлення. ПЕРЕДУМОВА СТВОРЕННЯ ВИНАХОДУ Відомі пристрої для вимірювання напруги в лініях електропередачі мережі електроживлення зі змінною напругою. У деяких випадках застосування в таких пристроях використовують вимірювальні трансформатори для перетворення змінної мережевої напруги в більш низьку змінну напругу для гарантування гальванічної розв'язки самого вимірювального приладу від мережі електроживлення і одержання напруги, яка використовується звичайними вимірювальними схемами. Застосування трансформатора для одержання гальванічної розв'язки запобігає небезпечним ситуаціям, які можуть виникнути у тому випадку, коли прилад приєднаний до зовнішніх пристроїв, наприклад, зондів різних типів. Однак, одним з недоліків цього технічного способу є те, що вимірювальні трансформатори є дуже дорогими і громіздкими. Одним з рішень для усунення цих недоліків, щонайменше частково, є виготовлення приладу для вимірювання напруги, який вимірює свою власну змінну мережеву напругу із застосуванням трансформатора, уже присутнього на самому вимірювальному приладі, з функцією живлення. При застосуванні свого власного вже існуючого трансформатора, приєднаного до лінії, ризики, що відносяться до з'єднання приладів із зовнішніми пристроями, зникають, зокрема, якщо вимірювальний прилад також виконує додаткові функції, наприклад, функції керування, і потребує інших різних з'єднань. До того ж, відбувається зниження витрат, що відносяться до вимірювального трансформатора, який уже більше не треба застосовувати усередині пристрою, що дозволяє зробити пристрій компактним і легким. Зокрема, вторинна обмотка вже існуючого трансформатора може бути застосована одночасно для вимірювання напруги і живлення схем вимірювання і керування. Один з недоліків застосування вже існуючого трансформатора і вимірювання напряму напруги постійного струму, генерованого на стадії живлення, полягає в тому, що вимірювання одержуваної напруги не є надійним, оскільки воно залежить строго в нелінійний спосіб від електричного параметра самої вимірювальної схеми. Зокрема, вимірювання напруги нелінійно залежить від поглинаючої здатності самого приладу, яка у випадку, якщо він виконує додаткові функції, може бути вкрай непостійною, наприклад, залежно від кількості і типу реле, що активізуються у тому випадку, якщо прилад здійснює керування зовнішніми навантаженнями. До того ж вимірювання може залежати від інших факторів навколишнього середовища, таких як температура і/або вологість або інших факторів. У патенті США US-A-5,546,331 описана схема для вимірювання змінного джерела, яка призначена для застосування коефіцієнтів для коректування розрахунків напруги. Цей спосіб вимірювання є занадто неточним для цілей цього винаходу, і при цьому не приймаються в розрахунки нелінійність, що вводиться деякими змінними факторами навколишнього середовища, таким як, наприклад, робоча температура; цей спосіб вимагає також багато часу на калібрування для оцінки надійних коефіцієнтів, тому що вони залежать від фактичних параметрів компонентів схеми. У патенті Німеччини DE 4413028 A1 (DE'028) описаний пристрій для вимірювання струму, що поглинається навантаженням за допомогою вимірювального трансформатора струму, який має подвійну функцію вимірювання струму і живлення вимірювального приладу. У патенті DE'028 описане застосування двох різних випрямлячів: двохпівперіодного випрямляча для генерування напруги живлення і однопівперіодного випрямляча з вимірювальною функцією. Використання лише показань, отриманих у патенті DE'028, не звільняє повністю сигнал вимірювання і його оцінку від впливів навантаження, тому що в цьому випадку немає показань конкретної обробки сигналу вимірювання, яка будучи здійснюваною в ті періоди, коли випрямляч зв'язаний зі стадією живлення, відбиває сильну залежність від впливів навантаження. Ця залежність від впливів навантаження не дозволяє одержати точних вимірювань, порівнянних з тими випадками практичного застосування, до яких відноситься цей винахід. У патенті Німеччини DE 102009050806 A1 (DE'806) описується, як і в патенті DE'028, пристрій, який може вимірювати струм, що поглинається навантаженням, за допомогою вимірювального трансформатора струму, який має подвійну функцію вимірювання струму і живлення вимірювального приладу. У цьому документі комплексно описується прийняття вибору для виділення позитивних півперіодів сигналу на вторинній обмотці трансформатора струму з метою генерування напруги живлення і виділення негативних півперіодів, з якими 1 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зв'язана вимірювальна функція. У патенті DE'806 не розглядаються докладно причини, які приводять до цього вибору, і не описуються впливи навантаження на вимірювальний трансформатор і не проілюстровані режими для обробки сигналу, що відповідає негативному півперіоду. Немає ніякого згадування, що стосується можливих впливів магнітного гістерезису, пов'язаного з сердечником трансформатора. Застосування проілюстрованого в патенті DE'806 способу вимірювання струму, навіть якщо його застосувати до вимірювання напруги, жодним чином не дозволяє здійснити точні вимірювання, які потрібні в тих випадках практичного застосування, до яких відноситься цей винахід, оскільки в цьому патенті DE'806 не розглядається проблема погіршення якості точного вимірювання внаслідок явищ магнітного гістерезису в сердечнику трансформатора. Необхідно підкреслити в цьому випадку, що обидва згаданих документа, що відносяться до відомого рівня техніки, стосуються пристроїв, здатних здійснювати вимірювання струмів, а не напруг. Застосування одного трансформатора з функціями вимірювання і живлення приводить до виникнення суттєво різних впливів навантаження між вимірюванням напруги і вимірюванням струму: для того, щоб досягти дуже точних вимірювань, оскільки зазначені впливи навантаження повинні бути прийняті до уваги разом з неідеальними властивостями трансформатора, такими як повний опір обмоток і явище гістерезису в сердечнику трансформатора, ці впливи не дозволяють безпосередньо поширити застосування способів вимірювання струму на способи подвійного призначення, що застосовуються для вимірювання напруги. Слід також підкреслити, що у двох вищезгаданих документах, що відносяться до відомого рівня техніки, описується застосування трансформатора струму, який сам по собі має високу лінійність і нехтовно малими явищами гістерезису, тому що він є вимірювальним трансформатором. Тому в них описується застосування вимірювального трансформатора не тільки для властивої йому функції вимірювання струму, але і для функції живлення. Випадки практичного застосування, до яких відноситься цей винахід, є протилежними і набагато більш складним. Фактично, галузь техніки, до якої відноситься цей винахід, стосується застосування вже існуючого живильного трансформатора напруги з незначними характеристиками лінійності і зі значними явищами магнітного гістерезису, не тільки для властивої йому функції живлення, але і для здійснення функції вимірювання напруги з надзвичайно високою точністю. Таким чином, задачею цього винаходу є створення пристрою для вимірювання напруг, який є ізольованим, економічним і простим у виготовленні, і який може здійснювати надзвичайно надійне вимірювання напруги без необхідності застосування спеціально призначеного для цього вимірювального трансформатора, але із застосуванням звичайного живильного трансформатора напруги, який також має здатність здійснювати живлення самого вимірювального пристрою. Заявник цього винаходу розробив, випробував і здійснив цей винахід для усунення недоліків відомого рівня техніки і для досягнення цих та інших цілей і переваг. СУТЬ ВИНАХОДУ Цей винахід описаний і охарактеризований в незалежних пунктах формули винаходу, тоді як у залежних пунктах формули винаходу описуються інші характерні ознаки винаходу або варіанти основної ідеї винаходу. Згідно з вищезгаданими цілями вимірювальний пристрій згідно з цим винаходом може бути застосований для вимірювання синусоїдальної змінної напруги в лінії електропередачі мережі електроживлення, з гарантуванням гальванічної розв'язки її працюючих схем відносно останньої. Вимірювальний пристрій згідно з цим винаходом включає вимірювальну схему, схему живлення, яка здійснює живлення вимірювальної схеми, а також трансформатор усередині або зовні коробки вимірювального пристрою з функцією живлення. Живильний трансформатор також має свою вторинну обмотку, з'єднану з вимірювальною схемою і схемою живлення. Згідно з першим варіантом здійснення цього винаходу схема живлення включає перший елемент, який застосовують для перетворення змінної напруги вторинної обмотки у випрямлену двохпівперіодну напругу, а вимірювальна схема включає другий елемент, який також застосовують для перетворення змінної напруги вторинної обмотки у випрямлену двохпівперіодну напругу. Активне навантаження з високим повним опором з'єднане з другим елементом. Відповідно до одного з варіантів здійснення цього винаходу перший і другий елементи є діодними мостами. 2 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вимірювальна схема включає також мікроконтролер, який застосовують для вимірювання змінної напруги, наявної на вторинній обмотці трансформатора. Мікроконтролер сконфігурований для екстраполювання випрямленого синусоїдального сигналу, вибірки повного сигналу, отриманого від другого діодного випрямного моста. Підданий вибірці сигнал оцінюють в інтервалах часу протягом моментів, коли вимірювана напруга зводиться до нуля, і в яких, для цілей вимірювання, викривлення завдяки навантаженню схеми живлення нехтовно мале, тому що елемент схеми живлення перебуває в непровідному стані в зазначені інтервали часу. Таким чином, згідно з першим варіантом здійснення цього винаходу, два елементи застосовують для того, щоб сигнал напруги вимірювальної схеми став практично незалежним, щонайменше, для певних інтервалів часу, від сигналу напруги схеми живлення, так щоб напруга, наявна у вимірювальній схемі в зазначеному інтервалі часу, була пропорційна змінній напрузі лінії електропередачі мережі електроживлення. Звичайно інтервали непровідності першого випрямляча, що по суті відносяться до його роботи у комбінації із згладжувальним конденсатором, мають тимчасове продовження, що залежить у нелінійний спосіб від поглинання навантаження схеми живлення, і включають момент часу, коли напруга, піддана вибірці за допомогою мікроконтролера, наближається до нуля. Інтервали непровідності першого випрямляча, що не залежать від навантаження схеми живлення, визначаються і фіксуються відповідно до оцінки перетинання між інтервалами непровідності першого випрямляча, які звичайно залежать від навантаження, у міру того як відбувається зміна значень, набутих завдяки навантаженню. Перетинання не є порожнім і має ненульове продовження, оскільки кожний з інтервалів непровідності, що залежить від навантаження, які повинні бути пересічені, має ненульове продовження, і оскільки кожний з інтервалів непровідності, що залежить від навантаження, включає момент, коли напруга, піддана вибірці, наближається до нуля. Інтервали непровідності, що не залежать від навантаження, згідно з цим винаходом можуть бути піддані параметризації в енергонезалежній пам'яті мікроконтролера і віднесені до проходження через нуль напруги, підданій вибірці. Оскільки вся тимчасова зміна напруги, піддана вибірці, розпізнається мікроконтролером, то мікроконтролер також розпізнає нульові моменти напруги, отже, мікроконтролер розпізнає, які тимчасові зрізи виявленого сигналу, підданого вибірці, відповідають з визначеністю інтервалам непровідності першого випрямляча. Оскільки зріз сигналу, підданого вибірці, пропорційний змінній напрузі лінії електропередачі мережі електроживлення, що піддається вимірюванню, і оскільки пропорційність відома згідно з коефіцієнтом трансформації, а зазначений коефіцієнт, у свою чергу, відомий з точністю, яка досягнута у результаті простого калібрування вимірювального пристрою, стає можливим вимірювання значення напруги в лінії електропередачі з великою точністю. Вимірювання здійснюється шляхом інтерполяції тільки частини сигналу, підданого вибірці, відповідно до інтервалів, коли перший випрямляч точно не перебуває в провідному стані, незалежно від навантаження, за допомогою синусоїдальної функції, що інтерполює. Спільне застосування другого випрямляча дозволяє одержати у відповідні інтервали часу сигнал вимірювання, повністю пропорційний напрузі мережі, незалежно від поглинання навантаження схеми живлення, разом із синусоїдальною інтерполяцією сигналу, підданого вибірці, в інтервали часу, що відповідають до непровідного стану першого випрямляча, дозволяє досягти набагато більшої точності у вимірюванні, ніж це може бути досягнуте при використанні відомих технічних рішень. До того ж, те, що інтервали часу при інтерполяції незалежні від поглинання навантаження, робить описане технічне рішення простим для впровадження і економічним. В основному, на відміну від вимірювальних трансформаторів, живильні трансформатори відрізняються явищами магнітного гістерезису: як відомо, пам'ять сердечника трансформатора може бути пов'язана з ними, і з послідовною залежністю напруги на вторинній обмотці в заданий момент часу не тільки від напруги на первинній обмотці в той же самий момент, але й також від зміни магнітного поля в сердечнику трансформатора, що відбулася за час, який передує даному моменту. В іншому варіанті здійснення цього винаходу схема живлення включає засіб, сконфігурований для виділення і відділення непарних напівциклів напруги на вторинній обмотці трансформатора, щоб здійснити генерування напруги живлення, а вимірювальна схема включає засіб, сконфігурований для виділення і відділення парних напівциклів напруги на 3 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вторинній обмотці трансформатора для вимірювання напруги в пікові моменти парних напівциклів. Дане технічне рішення дозволяє добитися ще більше точності вимірювання, якщо явища магнітного гістерезису, які відносяться до сердечника живильного трансформатора, не є нехтовно малим. У дійсності, впливи гістерезису майже повністю зникають при досягненні пікового значення, коли трансформатор не навантажений; облік пікових моментів для вимірювання напруги робить також цей варіант здійснення цього винаходу простим для впровадження і економічним, оскільки значення напруги вимірювальної схеми, що досягається під час пікових моментів парних напівциклів, легко виявити. Терміни "парний" і "непарний", що відносяться до напівциклів змінної напруги, застосовуються в даному описі і формулі винаходу тільки для того, щоб відрізнити напівцикли змінної напруги один від одного та ідентифікувати їхнє різне застосування: одні для живлення та інші для вимірювання. В одному варіанті здійснення цього винаходу засоби, сконфігуровані для виділення і відділення непарних напівциклів, включають щонайменше перший діод і другий діод, погоджені в напрямку протікання струму і з'єднані відповідно з клемами схеми живлення. Засоби, сконфігуровані для виділення і відділення парних напівциклів, включають щонайменше напівпровідниковий пристрій, обраний з третього діода або першого підсилювача струму, такого як транзисторний підсилювач, який електрично з'єднаний з катодом другого діода. З'єднання з другим діодом є з'єднанням прямого типу, коли обраний третій діод, і здійснюється з анодом третього діода або за допомогою резистора, якщо обраний підсилювач струму. Крім того, в одному варіанті здійснення цього винаходу, засоби, призначені для виділення парних напівциклів, включають щонайменше четвертий діод, катод якого з'єднаний з анодом першого діода, і анод якого з'єднаний з анодом другого діода. Це останнє з'єднання, загальне для схеми живлення і також для вимірювальної схеми, може розглядатися як опорний вузол потенціалу заземлення, відносно якого здійснюються вимірювання напруги. Згідно з варіантами здійснення цього винаходу діоди можуть бути замінені на електронні компоненти, що прийнятні для здійснення функцій діодів, наприклад, транзистори в діодній конфігурації, або інші напівпровідникові компоненти. Завдяки вищеописаній схемній конфігурації, пікове значення вимірюваної напівхвильової напруги є позитивним і майже незалежно від явищ гістерезису, пов'язаних з трансформатором. Пікове вимірювання напівхвильової напруги у вимірювальній схемі пропорційне змінній напрузі, що піддається вимірюванню, і здійснюється із застосуванням одного або більше конденсаторів як елемента/ів пам'яті. Для гарантування значень напруги, сумісних з мікроконтролером, який здійснює контроль вимірювання, необхідно також здійснювати ослаблення сигналу вимірювання. В одному варіанті здійснення цього винаходу для запобігання зміни резистивним атенюатором, шляхом навантаження вторинної обмотки, пікового значення напруги, що піддається вимірюванню і запам'ятовується за допомогою відповідного конденсатора у вимірювальній схемі, замість одного конденсатора схема включає ємнісний дільник, що складається з першого конденсатора, послідовно з'єднаного з другим конденсатором. Дільник послабляє сигнал і також здійснює функцію збереження пікового значення напруги, що вимірюється. У кращому варіанті здійснення цього винаходу мікроконтролер, що застосовується для здійснення вимірювань напруги, з'єднаний із загальним вузлом між першим конденсатором і другим конденсатором. У кращому варіанті здійснення цього винаходу здійснюється розряд двох конденсаторів під час непарних напівциклів напруги, тобто після вимірювання пікової напруги. Процес розряду відбувається за допомогою розрядного резистора і першого керованого перемикача, замикання якого переважно управляється за допомогою катода п'ятого діода, який має свій анод, приєднаний до катода четвертого діода. Згідно з варіантами здійснення цього винаходу функція випрямлення п'ятого діода може вважатися надлишковою, тому що під час парних напівциклів непровідності п'ятого діода, четвертий діод у будь-якому випадку є провідним і, отже, потенціал катода четвертого діода є негативним і незначним відносно землі, і в такий спосіб не приводить ні до якого приведення в дію і/або відмови першого перемикача, що робить застосування п'ятого діода непотрібним, і регулятор замикання першого перемикача з'єднаний, або прямо, або за допомогою резистора, з катодом четвертого діода. 4 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Згідно з варіантом здійснення цього винаходу розрядні засоби приводяться в дію за допомогою мікроконтролера, який дозволяє здійснювати розряд першого і другого конденсаторів після вимірювання напруги. Згідно з іншим варіантом здійснення винаходу, якщо мікроконтролер забезпечує зчитування вимірювання пікової напруги із затримкою, то стає можливим зберегти на затискачах конденсаторів запам'ятований рівень пікової напруги, тимчасово перешкоджаючи замиканню першого перемикача, який звичайно активізується автоматично під час непарних напівциклів. Згідно з варіантами здійснення цього винаходу щоб уникнути можливого різного температурного дрейфу двох конденсаторів ємнісного дільника, застосовують резистивний дільник, виготовлений із застосуванням резисторів, що мають високі омічні значення для того, щоб не створювати відповідне навантаження. Резистивний дільник з'єднаний з першим транзистором/підсилювачем струму, сконфігурованими для заряду конденсатора з функцією запам'ятовування. Перший транзистор, що також функціонує як випрямляч, може замінити третій діод. Для подальшого поліпшення температурної стабільності транзистора можна компенсувати зміну напруги на його емітерному переході із застосуванням другого транзистора, переважно з тепловим з'єднанням з першим транзистором, з'єднаним в "діодній" конфігурації і послідовно з'єднаним з резистором дільника, з'єднаного із землею. Згідно з варіантами здійснення цього винаходу перший транзистор і другий транзистор можуть бути замінені напівпровідниковими електронними компонентами, які здійснюють ті ж самі функції. У результаті, при наявності того ж самого трансформатора, живлення, що одержується за допомогою однопівперіодного випрямляча, складається з напруги, яка в середньому нижче, ніж у тому випадку, коли застосовується двохпівперіодний випрямляч (навіть якщо відбувається збільшення параметра згладжувального конденсатора), оскільки для гарантування того ж самого середнього значення середнього струму для навантаження, як і у випадку двохпівперіодного випрямляча, (і отже такої ж самої напруги на навантаженні), трансформатор повинен здійснити розподіл більш високого середньоквадратичного струму, і тим самим буде необхідний потужніший і більший трансформатор. Згідно з варіантом на підставі вищезгаданого і щоб уникнути застосування потужнішого трансформатора, у тому випадку, коли для ізольованого вимірювального пристрою потрібне застосування великої миттєвої потужності і/або високої напруги живлення, є можливим тимчасова зміна в топології схеми, так щоб робота схеми живлення здійснювалася у двохпівперіодному режимі, як у непарних, так і в парних напівциклах напруги. Таким чином, шляхом зміни топології стає можливим модифікування схемиживлення з поверненням до схеми з двохпівперіодним випрямлячем. Пристрій вимірювання напруги з гальванічною розв'язкою згідно з цим винаходом, як описано вище, забезпечує точне вимірювання напруги в лінії електропередачі електричної мережі із застосуванням при цьому невеликої кількості додаткових змонтованих на поверхні компонентів без збільшення розмірів самої схеми, а також з дуже обмеженими додатковими витратами навіть у тому випадку, якщо вже існуючий живильний трансформатор має значні явища магнітного гістерезису. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ Вищеописані та інші відмітні ознаки цього винаходу будуть зрозумілі з нижченаведеного опису кращого варіанта здійснення цього винаходу, наведеного як приклад, яким винахід не обмежується, з посиланням на прикладені креслення, на яких: - На Фіг. 1 показана принципова схема з'єднань стандартної двохпівперіодної схеми живлення, яка являє собою відомий пристрій вимірювання напруги; - На Фіг. 2 показаний графік напруги на вторинній обмотці трансформатора, представленого на Фіг. 1; - На Фіг. 3 показаний графік напруги на виводах навантаження, представленого на Фіг. 1; - На Фіг. 4 показана принципова схема з'єднань пристрою для живлення і вимірювання напруги згідно з першим варіантом здійснення цього винаходу; - На Фіг. 5 показаний графік електричного параметра схеми, представленої на Фіг. 4; - На Фіг. 6 показаний графік електричного параметра схеми, представленої на Фіг. 4; - На Фіг. 7 показаний графік електричного параметра схеми, представленої на Фіг. 4; - На Фіг. 8 показана схема однопівперіодного випрямляча для живлення вимірювального пристрою; - На Фіг. 9 показаний графік напруги на вторинній обмотці трансформатора, представленого на Фіг. 8; - На Фіг. 10 показаний варіант схеми однопівперіодного випрямляча, 5 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 представленої на Фіг. 8; - На Фіг. 11 показана схема однопівперіодного випрямляча для вимірювання напруги; - На Фіг. 12 показана схема для живлення і вимірювання напруги, отриманої за допомогою об'єднання схем, представлених на Фіг. 10 Фіг. 11, і що концептуально представляє собою другий варіанта здійснення цього винаходу без пристосувань для виявлень пікових значень; - На Фіг. 13 показаний графік напруги на навантаженні схеми, представленої на Фіг. 12; - На Фіг. 14 показаний графік вимірюваної напруги схеми, представленої на Фіг. 12; - На Фіг. 15 показаний варіант схеми для живлення і вимірювання напруги, представленої на Фіг. 12; - На Фіг. 16 показаний інший варіант схеми для живлення і вимірювання напруги, представленої на Фіг. 12; - На Фіг. 17 показаний графік електричного параметра схем, представлених на Фіг. 15 і16; - На Фіг. 18 показаний графік електричного параметра схем, представлених на Фіг. 15 і16; - На Фіг. 19 показаний інший варіант схеми для живлення і вимірювання напруги, представленої на Фіг. 15; - На Фіг. 20 показаний варіант схеми для живлення і вимірювання напруги, представленої на Фіг. 19; - На Фіг. 21 показаний інший варіант схеми для живлення і вимірювання напруги згідно з цим винаходом. ДОКЛАДНИЙ ОПИС КРАЩОГО ВАРІАНТА ЗДІЙСНЕННЯ ВИНАХОДУ На Фіг. 1 показана принципова схема з'єднань звичайно застосовуваного двохпівперіодного пристрою живлення, який не застосовується для точних вимірювань напруги, і який включає трансформатор T, пристосованого для трансформації змінної напруги E1, що подається на його первинну обмотку в змінну напругу E2 на вторинній обмотці. Первинна обмотка трансформатора T приєднана до електричної мережі зі змінною напругою, що передбачено для вимірювання напруги мережі. Пристрій включає також діодний випрямний міст BRG, що застосовується для перетворення напруги E2 у напругу живлення E3, представлену у вигляді суцільної лінії на графіку на Фіг. 3. Вихід діодного випрямного моста BRG з'єднаний з конденсатором C, який у свою чергу паралельно з'єднаний з резистором R. Останній являє собою активне навантаження, що відповідає повній і регульованій поглинальній здатності приладу. Конденсатор C, паралельно з'єднаний з навантаженням, служить для згладжування, щонайменше частково, напруги E3 (жирні лінії на Фіг. 3). Напруга E2 необов'язково повинна бути ідеально синусоїдальною через впливи навантаження на вторинну обмотку трансформатора T завдяки наявності резистора R і конденсатора C, а також тому факту, що трансформатор T сам по собі не є ідеальним пристроєм. Загалом, і в тих випадках, якщо не зазначено інше, на всіх кресленнях, що представляють сигнали, відносяться до різних ситуацій з навантаженням і тому ж самому значенню мережевої напруги. У тому випадку, якщо з'являється одиночна крива, то це означає, що сигнал є незалежним від навантаження, у випадку інших значень напруги на первинній обмотці вимагають інших нових креслень, не показаних, у масштабі напруга-вісь; що стосується кривих, то криві у вигляді пунктирних ліній відносяться до стану відсутності навантаження, а криві, представлені у вигляді жирних ліній, відносяться до відповідного сигналу, а криві у вигляді тонких ліній відносяться до більш елементарних сигналів, від яких одержують відповідні сигнали. У випадку відомого пристрою живлення, показаного на Фіг. 1, сигнал напруги на виводах вторинної обмотки, описаний за допомогою графіка, представленого на Фіг. 2. Що стосується напруги E2 на вторинній обмотці, показаній на Фіг. 2, то s1 і s4 є моментами залежно від значення змінного навантаження R, коли діодний випрямний міст BRG стає провідним (напруга на вторинній обмотці трансформатора більша, ніж напруга на затискачах конденсатора C, показаного на Фіг. 1), а s2, s5 є моментами в тому випадку, коли діодний випрямний міст BRG стає непровідним. Протягом інтервалів часу [s0, s1] і [s2, s4] трансформатор T практично перебуває в холостому режимі. Протягом інтервалів часу [s1, s2] і [s4, s5] трансформатор T має навантаження R, яке представляє пристрої, що живляться. Протягом часових інтервалів, коли трансформатор T перебуває в холостому режимі, напруга E2 на виводах вторинної обмотки трансформатора T дотримується масштабованого варіанта (як функція коефіцієнта витків трансформатора T) синусоїдальної напруги E1, але протягом інтервалів, коли діодний випрямний міст BRG перебуває в стані провідності, форма напруги E2 перекручена, тобто вона відрізняється від форми, коли відсутнє навантаження 6 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (показане пунктирною лінією на Фіг. 2). Викривлення напруги E2 відносно сигналу напруги E1 головним чином залежить від витрати навантаження (що змінюється із часом і залежно від умов навколишнього середовища) а також від повного опору вторинної обмотки трансформатора T, який також є функцією умов навколишнього середовища і внаслідок цього його важко визначити. Описане явище приводить до різних середніх значень згладженої напруги E3 (горизонтальні лінії на Фіг. 3) у міру зміни режимів навантаження і температурних умов (жирні лінії на Фіг.3 представляють при різних режимах навколишнього середовища і навантаження напругу E3 на затискачах конденсатора C, середнє значення якого позначено горизонтальними лініями). За умови, що критичні моменти s1, s2 і s4, s5 залежать великою мірою нелінійним чином від електричних параметрів схеми, так само як середні напруги постійного струму (Фіг. 3). Таким чином, напруга E3 може розглядатися як непропорційна напруга E1 і тим самим стандартна двохпівперіодна схема живлення не може бути застосована для точного вимірювання напруги мережі. У першому технічному рішенні, запропонованому згідно з цим винаходом для усунення впливу навантаження і відповідних залежностей від навколишнього середовища для цілей вимірювання приймаються в розрахунок вторинна обмотка трансформатора T тільки в інтервалах, що відповідають непровідному стану діодного випрямного моста BRG, при гіпотезі, що полягає в тому, що зазначений непровідний стан може бути застосований для всіх ситуацій, пов'язаних з припустимим навантаженням, що рівнозначно відсутності навантаження. Непровідний стан діодного випрямного моста BRG, дійсний для припустимих режимів навантаження, визначається перетинанням інтервалів часу непровідності діодного випрямного мосту BRG, пов'язаних з різними режимами навантаження, тобто визначенням найширшого підінтервалу непровідності, загального для всіх режимів навантаження. Цей підхід, прийнятий у принциповій схемі з'єднань для схеми, показаної на Фіг. 4, потребує дублювання за допомогою другого діодного випрямного моста BRG", діодного випрямного моста BRG для одержання напруги U4, на яку не чинить впливу фільтраційна дія конденсатора C (випрямні напруги на вторинній обмотці, у варіантах, на які чинить або не чинить вплив конденсатор C, показані на Фіг. 6 і 7, відповідно). Оскільки діодний випрямний міст BRG" не є ємнісно навантаженим, він завжди перебуває в провідному стані. R' позначає еквівалентний опір вимірювальних схем, розташованих після діодного випрямного мосту BRG" і повинен мати високе значення опору, так щоб BRG" і розташовані після нього схеми не чинили значних навантажувальних впливів на вторинну обмотку трансформатора T. Розрахункове значення масштабованого варіанта випрямленої лінійної напруги U1 позначене жирною пунктирною лінією на Фіг. 7. Суцільні лінії на Фіг. 7 позначають значення U4, на яке впливає погрішність протягом інтервалів провідності мосту BRG, і які не збігаються з масштабованим варіантом U1 при всіх режимах навантаження. Принципова схема з'єднань, показана на Фіг. 4, являє собою схему вимірювального пристрою 30, яка включає дві різні схеми з різними функціями: схема живлення 33 і вимірювальна схема 35, що живиться схемою живлення 33. Мікроконтролер (не показаний), який є частиною вимірювальної схеми 35, здійснює екстраполяцію оцінки мережевої напруги і ослабленого варіанта сигналу U4 тільки в інтервали часу, коли він точно дотримується масштабованого варіанта обраної мережевої напруги, тобто під час інтервалів непровідності основного мосту BRG, загальних для всіх режимів навантаження, інтервалів, заздалегідь визначених шляхом перетинання як показано вище, згідно з елементами схеми і набору припустимих значень. Обробка сигналу, що забезпечується мікроконтролером, може бути значно складною, і це може являти собою перший недолік першого підходу. Зростанню погрішності вимірювання у великому ступені сприяють явища гістерезису феромагнітного сердечника трансформатора T, який має характеристику "пам'яті", що приводить до викривлення напруги на вторинній обмотці також в інтервалах непровідності [w0, w1] і т.п. (розкиди кривих в інтервалах [w0, w1] і [w3, w4] на Фіг. 5). Ефект пам'яті феромагнітного сердечника трансформатора T, завдяки струмам на обмотках у попередні інтервали провідності, являють собою явище, що залежить від навантаження / навколишнього середовища, що приводить до погрішності при оцінці напруги, і тим самим цей підхід може не бути досить точним у тому випадку, якщо явища гістерезису, пов'язані з трансформатором, не є нехтовно малими. В однопівперіодному випрямлячі (Фіг. 8) діод D1 (і, отже, також вторинна обмотка трансформатора T) проводить струм протягом частини тільки одного з двох півперіодів, а 7 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 протягом іншого півперіоду не проводить струм. Непровідний стан, що становить чверть періоду, знижує ефект пам'яті сердечника трансформатора T, що приводить до того, що пікове значення вимірювання парного півперіоду (того півперіоду, коли діод D1 перебуває повністю в непровідному стані, протягом якого вплив навантаження на трансформатор є нехтовно малим) майже незалежний від приєднаного навантаження: враховуючи тільки однопівперіодний випрямляч, показаний на Фіг. 8, який має функцію живлення, можна відзначити, що пікове значення V2 негативної напруги на вторинній обмотці (що досягається в момент t5 на Фіг. 9) є стабільним і незалежним від навантаження, умов навколишнього середовища і явищ гістерезису на трансформаторі (V2 показаний жирною лінією, а масштабований варіант V1 показаний пунктирною лінією, розкид кривих в інтервалі [t3, t5] позначає впливи, що відносяться до явищ гістерезису в сердечнику трансформатора, в остаточному підсумку, залишковим протягом початкової частини парного півперіоду повної непровідності для діода D1). У варіанті, показаному на Фіг. 10, застосований другий діод D2, без змін до функціональних властивостей випрямляча (оскільки D1 і D2 з'єднані послідовно). У такий же спосіб, як показано на Фіг. 11, є схема другого випрямляча, який може працювати з іншим півперіодом напруги. Цей додатковий випрямляч не має, на даний момент, ємнісного навантаження (надалі буде описаний випадок, коли застосовують чисто ємнісне навантаження для виявлення пікового значення), і значення R" може бути здогадно дуже високим, внаслідок чого можна припустити, що трансформатор працює практично в холостому режимі протягом напівциклів провідності діодів D3 і D4. Отже, другий однопівперіодний випрямляч (Фіг. 11) може бути з'єднаний зі вторинною обмоткою, як показано на Фіг. 10, практично без зміни режимів навантаження і тому без внесення подальших викривлень. Шляхом об'єднання двох двохпівперіодних випрямлячів одержують випрямляч з двома виходами, який може здійснювати функцію вимірювального пристрою 30 (Фіг. 12). Перший вихід, що має напругу V3, позначений жирною лінією на Фіг. 13, являє собою напругу живлення на виході схеми живлення 33. Другий вихід, що має напругу V4, показаний на Фіг. 14, являє собою електричний параметр вимірювальної схеми 35, на якій здійснюється вимірювання пікових значень. Живлення вимірювальної схеми 35 здійснюється за допомогою схеми живлення 33. Конфігурація схеми, показаної на Фіг. 12, є дуже схожою на конфігурацію, показану на Фіг. 1, і створюється з останньої шляхом розмикання з'єднання (у мості BRG) між діодами D1 і D3 і поділу виходів. У цьому випадку сигнал вимірювання (Фіг. 14) має стабільні позитивні пікові значення, незалежно від навантаження, умов навколишнього середовища і явищ гістерезису, пов'язаних з сердечником трансформатора T. Цей винахід дозволяє дуже просто також ідентифікувати пікові значення напруги V4 (показана у вигляді маленьких кульок на Фіг. 14). У принципі, ця функція може бути здійснена за допомогою мікроконтролера, але для цієї цілі потрібна швидка вибірка сигналу V4, тобто це вимагає більших ресурсів мікроконтролера. Якщо резистор R" заміняється на чисто ємнісне навантаження, то підтримується піковий рівень і він може бути легко асинхронно зчитаний за допомогою мікроконтролера (тобто з деякою затримкою з тієї миті, коли досягається пікове значення). Як показано на Фіг. 15, два конденсатори C1 і C2, які послідовно з'єднані один з одним, можуть бути застосовані для досягнення ефекту ослаблення напруги V4, що забезпечує напругу VC2, порівняного з аналоговим входом мікроконтролера, і без впливу активного навантаження, тобто без зміни здатності правильного запам'ятовування пікового значення. Аналоговий вхід мікроконтролера, призначений для вибірки, з'єднаний з вузлом, загальним для конденсаторів C1 і C2, і перебуває під дією напруги VC2 (Фіг. 15, 19 і 20). Пікове значення VC2, пропорційне піковому значенню V4, показане суцільною лінією на Фіг. 18 і може бути зчитане індиферентно у будь-який час між моментами t5 і t8. Однак для поліпшення виявлення необхідно здійснити розряд конденсаторів C1 і C2 перед наступними вимірюваннями в парні півперіоди для запобігання того, щоб попереднє пікове значення зберігалося як запам'ятоване пікове при досягненні більш низького пікового значення напруги, ніж попереднє значення, що досягається в наступних парних напівциклах. Цей розряд конденсаторів C1 і C2 може бути здійснений автоматично протягом непарного напівциклу після парного напівциклу вимірювання, на які проводиться посилання. Потім вводиться в дію перемикач SW1 (Фіг. 15), що керується піком непарних напівциклів напруги, взятим на вузлі між діодами D4 і D1. При замиканні перемикач SW1, що регулюється за допомогою діода D5, дозволяє здійснювати розряд конденсаторів C1 і C2, у відповідні моменти часу (t7 і t8 на Фіг. 18) через розрядний резистор RD. Застосування діода D5 здійснюється на вибір, оскільки під час парних напівциклів провідності діода D5, потенціал на катоді четвертого діода D4 (провідним у зазначених напівциклах) є негативним і незначним відносно землі, і в 8 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 такий спосіб не приводить ні до якої активації і/або відмови перемикача SW1, коли останній приводиться в дію з одержанням сигналу (прямим з'єднанням або за допомогою резистора) від катода четвертого діода D4. Найкраще, якщо розряд конденсаторів C1 і C2 управляється автоматично електронним способом за допомогою перемикача SW1 (і за додатковим вибором за допомогою діода D5) і не залишається тільки під управлінням мікроконтролера: неправильна синхронізація замикання перемикача SW1 може викликати пошкодження розрядного резистора RD (який є резистором з низьким значенням) або самого перемикача (наприклад, якщо з якихось причин відбувається його замикання під час парних напівциклів вимірювання, коли діод D3 усе ще є провідним). Якщо два конденсатори мають різні температурні коефіцієнти, їх коефіцієнт (і, відповідно, коефіцієнт ослаблення) зазнає впливу температурного дрейфу, який впливає на вимірювання. Для усунення цієї проблеми застосовують варіант цього винаходу із застосуванням резистивного дільника (R1 і R2 на Фіг. 16), омічні значення якого також повинні бути високими, щоб не виникали впливи навантаження і викривлення. Резистивний дільник з високими омічними значеннями не може здійснювати швидкий заряд конденсатора C3, який забезпечує збереження пікового значення напруги, що вимірюється VC3, і в такий спосіб виникає необхідність застосування транзистора Q, що функціонує як підсилювач струму (у конфігурації емітерного повторювача) і здійснення часткової компенсації зміни температури його VBE, другого транзистора Q", що перебуває в тепловому з'єднанні з транзистором Q, з'єднаним таким чином, щоб одержати діод (що з'єднує базу і колектор разом) і послідовно з'єднаний з резистором R2, як показано на Фіг. 16. Оскільки транзистор Q також функціонує як випрямляч, він може на практиці заміняти діод D3 на попередніх схемах з'єднань. Якщо не потрібно вимірювати мережеву напругу в кожному циклі, то існує можливість тимчасового продовження збереження запам'ятованого пікового значення напруги на затискачах конденсаторів C1 і C2 (або C3 у випадку, показаному на Фіг. 16), для спрощення зчитування сигналу за допомогою мікроконтролера: це може бути здійснене без застосування додаткових компонентів і збереження автоматизму, що стосується замикання перемикача SW1, забезпечуючи для перемикача SW1, що забороняє сигнал керування, який задається мікроконтролером. Відповідно до модифікацій схеми, здійсненими для живлення двохпівперіодного випрямляча, що не прийнятний для точного вимірювання мережевої напруги (Фіг. 1), відносно генерування напруги живлення постійного струму, оригінальний двохпівперіодний випрямляч був модифікований в однопівперіодний випрямляч, який має більш широкі пульсації вихідної напруги у порівнянні з оригінальним двохпівперіодним випрямлячем (Фіг. 13). Для підтримки вихідного значення пульсуючої напруги, вартість конденсатора C повинна бути збільшена вдвічі, що призводить до додаткових витрат і збільшення розмірів вимірювальної схеми 30. У такий же спосіб застосування однопівперіодного випрямляча замість двохпівперіодного випрямляча для живлення вимірювального пристрою вимагає застосування потужнішого трансформатора, приблизно на 40 % (тобто збільшення середньоквадратичного струму, необхідного для підтримки середнього значення струму на навантаженні). У тому випадку, якщо ці дві модифікації зі зміною розмірів не здійснюються, то це призводить до наступного зниження напруги живлення. Важливим фактом, що відносяться до реального застосування описаного пристрою, є те, що високе значення напруги живлення від мережі живлення 33 потрібне тільки при певних моментах (наприклад, для приведення в дію реле необхідно прикласти напругу збудження), але не під час звичайних операцій (для підтримки реле в активному режимі достатнім є значно більш низька напруга, що називається підтримувальною напругою): це, особливо, є вірним у тих випадках практичного застосування, для яких здійснювалися дослідження, що стосуються цього винаходу, і загалом, у системах, у яких реле застосовуються для перемикання навантажень. Щоб уникнути необхідності зміни розміру трансформатора T і конденсатора C, що спочатку має розміри, які відносяться до двохпівперіодного випрямляча, призначеного для функції живлення, що призводить до збільшення вартісних витрат і розмірів згідно з вищевикладеними міркуваннями, достатніми є застосування допоміжного перемикача (SW2 на Фіг. 19, 20 і 21), що приводиться в дію мікроконтролером: безпосередньо перед тим, як для випадку практичного застосування потрібна високорівнева напруга V3 (наприклад, перед увімкненням реле), мікроконтролер, що замикає допоміжний перемикач SW2, відновлює вихідний рівень напруги V3 (одержуваної за допомогою двохпівперіодного випрямляча, показаного на Фіг. 1); відразу після 9 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 того, як відпадає необхідність у високорівневій напрузі V3, мікроконтролер розмикає допоміжний перемикач SW2, відновлюючи схему проведення вимірювання. Протягом інтервалів, коли здійснюється замикання допоміжного перемикача SW2, відбувається викривлення сигналу вимірювання, на який чиниться вплив навантаження схеми живлення 33; однак це не має значення, тому що замикання допоміжного перемикача SW2 є нерегулярними (один раз на багато півперіодів) і тривають тільки декілька мілісекунд; більше того, може бути досягнуте точне вимірювання, оскільки наступний парний півперіод слідує за розмиканням допоміжного перемикача SW2. Замикання допоміжного перемикача SW2 (Фіг. 19) повторно замикає діодний міст D1, D2, D3 і D4, практично відновлюючи конфігурацію двохпівперіодного випрямляча, показаного на Фіг. 1. Варіант цього здійснення винаходу, показаного на Фіг. 20, передбачає дублювання діода D3 (застосування діода D6) для корекції побічного впливу замикання допоміжного перемикача SW2: як показано на Фіг. 19, за умови, що перемикач SW2 замкнутий, під час непарних напівциклів, коли перемикач SW1 також замкнутий для розряду конденсаторів C1 і C2, струм високого значення може протікати через плече, утворене за допомогою D1, SW2, RD і SW1. Застосування діода D6 у схемі, показаній на Фіг. 20, запобігає протіканню будь- якого струму цим шляхом (SW2 не з'єднаний прямо з RD, але за допомогою антипослідовного з'єднаних двох діодів), і в той же самий час діод D6 забезпечує шлях для протікання струму (за допомогою SW2) від трансформатора до навантаження протягом парних півперіодів у двохпівперіодній конфігурації. З тієї ж причини діод D6 застосовують у схемі, показаній на Фіг. 21, у якій використане технічне рішення із застосуванням резистивного дільника (R1, R2) разом з підсилювачем струму транзисторного типу і компенсацією VBE. У цій схемі транзистор Q заміняє діод D3, який був у попередніх схемах. Цілком зрозуміло, що модифікації і/або додаткове застосування частин можуть бути здійснені відносно вищеописаного пристрою для вимірювання напруги, у межах галузі техніки, до якої відноситься винахід, і в обсязі цього винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 60 1. Вимірювальний пристрій з гальванічною розв'язкою для вимірювання змінної напруги (U1) у лініях електромереж, що включає вимірювальну схему (35), з мікроконтролером, схему живлення (33), яка може здійснювати живлення щонайменше зазначеної вимірювальної схеми (35), і трансформатор (Т), що має первинну обмотку, що живиться мережевою синусоїдальною напругою (U1) і з'єднану із зазначеною лінією електромережі, а також вторинну обмотку з напругою (U2), з'єднану із зазначеною вимірювальною схемою (35) і також із зазначеною схемою живлення (33), який відрізняється тим, що зазначена схема живлення (33) і зазначена вимірювальна схема (35) включають відповідно перший і другий двопівперіодні випрямні елементи (BRG, BRG'), які відрізняються один від одного, і при цьому другий випрямний елемент (BRG') сконфігурований так, щоб не створювати впливів навантаження на вторинну обмотку трансформатора (Т), причому зазначений випрямний елемент (BRG') навантажений на повний опір (R'), з найвищим значенням, а зазначені перший і другий випрямні елементи (BRG, BRG') можуть здійснювати перетворення змінної напруги (U2) вторинної обмотки трансформатора (Т) у відповідно першу і другу випрямлені двопівперіодні напруги (U3, U4), а також зазначена вимірювальна схема (35) сконфігурована для обліку другої випрямленої двопівперіодної напруги (U4) в інтервалах часу ([w0, w1], [w2, w4]) незалежно від навантаження схеми живлення (33), протягом яких вплив навантаження схеми живлення (33) на вторинну обмотку трансформатора (Т) є нехтовно малим, тобто в інтервалах часу, протягом яких перший випрямний елемент (BRG) не перебуває в провідному стані, у зазначених інтервалах часу ([w0, w1], [w2, w4]) зазначена друга випрямлена двопівперіодна напруга (U4) є пропорційною зазначеній вимірюваній змінній напрузі (U1), причому зазначені інтервали часу ([w0, w1], [w2, w4]) зазнають параметризації в енергонезалежній пам'яті мікроконтролера за допомогою сталих, попередньо визначених як функція значень компонентів схеми, і зазначені інтервали є інтервалами непровідності для першого випрямного елемента (BRG), незалежно від того, яке миттєве значення навантаження (R) є припустимим для схеми живлення (33). 2. Вимірювальний пристрій з гальванічною розв'язкою для вимірювання змінної напруги (V1) у лініях електромереж, що включає вимірювальну схему (35), з мікроконтролером, схему живлення (33), яка може здійснювати живлення щонайменше зазначеної вимірювальної схеми (35), і трансформатор (Т), що має первинну обмотку, що живиться мережевою синусоїдальною напругою (V1) і з'єднану із зазначеною лінією електромережі, а також вторинну обмотку з 10 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 напругою (V2), з'єднану із зазначеною вимірювальною схемою (35) і також із зазначеною схемою живлення (33), який відрізняється тим, що зазначена схема живлення (33) включає перші засоби (D1, D2), сконфігуровані для виділення і відділення непарних півциклів напруги (V2) на зазначеній вторинній обмотці зазначеного трансформатора (Т) а також зазначена вимірювальна схема (35) включає другі засоби (D3, D4, Q), сконфігуровані для виділення і відділення парних півциклів напруги (V2) на зазначеній вторинній обмотці зазначеного трансформатора (Т), для здійснення вимірювань напруги, при цьому зазначені непарні півцикли напруги (V3) застосовують для живлення зазначеної вимірювальної схеми (35), а зазначені парні півцикли напруги (V4) застосовують для вимірювання напруги в електромережі, зазначена вимірювальна схема (35) сконфігурована для обліку парних півциклів (V4) у відносно пікові моменти часу (t5, t6), у які пікові напруги незалежні від непарних півциклів напруги (V3) зазначеної схеми живлення (33), а явища магнітного гістерезису в сердечнику трансформатора (Т), пов'язані з попередніми непарними півциклами напруги живлення (V3), майже повністю зникають у зазначені пікові моменти часу (t5, t6), будучи мінімальною у зазначені пікові моменти часу (t5, t6) парних півциклів вимірювальної напруги (V4) залишковою пам'яттю попередніх непарних півциклів напруги живлення (V3), так що пікові значення зазначених парних півциклів напруги (V4) пропорційні піковим значенням зазначеної вимірюваної змінної напруги (V1). 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що зазначені перші засоби (D1, D2) включають перший діод (D1) і другий діод (D2), при цьому діоди (D1, D2) погоджені у напрямку протікання струму і з'єднані відповідно з виводами зазначеної вторинної обмотки трансформатора (Т), і зазначені другі засоби (D3, D4, Q) включають перший напівпровідниковий пристрій (D3 і/або Q), прямо або непрямо з'єднаний з катодом зазначеного другого діода (D2), і четвертий діод (D4), катод якого з'єднаний з анодом зазначеного першого діода (D1), і анод якого з'єднаний з анодом зазначеного другого діода (D2). 4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що зазначена вимірювальна схема (35) включає ємнісний дільник, який має подвійну функцію збереження пікового значення вимірювальної напруги (V4), що виявляється в парних півциклах, і ділення значення зазначеної пікової напруги, а також, який має перший конденсатор (С1) і другий конденсатор (С2), послідовно з'єднаний з першим конденсатором (С1), і при цьому мікроконтролер, який може здійснювати вимірювання напруги, має свій вимірювальний вхід, з'єднаний щонайменше із загальним вузлом між першим конденсатором (С1) і другим конденсатором (С2). 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що він включає розрядні засоби (RD, SW1), які можуть автоматично здійснювати розряд зазначеного першого конденсатора (С1) і зазначеного другого конденсатора (С2) протягом щонайменше одного непарного півциклу напруги. 6. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що він включає розрядні засоби (RD, SW1), які можуть здійснювати розряд зазначеного першого конденсатора (С1) і зазначеного другого конденсатора (С2) під керуванням зазначеного мікроконтролера після вимірювання, здійсненого зазначеним мікроконтролером. 7. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що зазначені розрядні засоби (RD, SW1) включають розрядний резистор (RD) і перший перемикач (SW1), послідовно з'єднані один з одним і паралельні першому конденсатору (С1) і зазначеному другому конденсатору (С2), і тим, що замикання першого перемикача (SW1) керується за допомогою сигналу, одержуваного від катода зазначеного четвертого діода (D4). 8. Пристрій за будь-яким з пп. 5 або 7, який відрізняється тим, що зазначений мікроконтролер може здійснювати затримку спрацьовування зазначеного першого розрядного перемикача (SW1) для збереження пікового значення напруги (V4), виявленого протягом парного півциклу на затискачах першого і другого конденсатора (С1) і другого конденсатора (С2), розряд зазначених конденсаторів затримується. 9. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що зазначений напівпровідниковий пристрій включає підсилювач струму, такий як транзистор (Q) а також тим, що вимірювальна схема (35) включає резисторний дільник (R1, R2) з'єднаний із зазначеним підсилювачем струму, який може здійснювати заряд третього запам'ятовувального конденсатора (С3), при цьому мікроконтролер з'єднаний із зазначеним запам'ятовувальним конденсатором (С3), а також зазначений запам'ятовувальний конденсатор (С3) може здійснювати запам'ятовування масштабованого варіанта за допомогою зазначеного резистивного дільника (R1, R2) пікового значення вимірювальної напруги (V4), виявленого в парних півциклах. 10. Пристрій за п. 9, який відрізняється тим, що він включає другий транзистор (Q'), послідовно з'єднаний з одним з двох резисторів (R1, R2), які можуть компенсувати дрейф напруги на емітерному переході зазначеного транзистора-підсилювача (Q). 11 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 11. Пристрій за п. 10, який відрізняється тим, що зазначений другий транзистор (Q') має теплове з'єднання із зазначеним транзистором-підсилювачем (Q). 12. Пристрій за будь-яким з пп. 9-11, який відрізняється тим, що він включає розрядні засоби (RD, SW1), які можуть здійснювати автоматичний розряд зазначеного третього запам'ятовувального конденсатора (С3) протягом щонайменше одного непарного півциклу напруги. 13. Пристрій за будь-яким з пп. 9-11, який відрізняється тим, що він включає розрядні засоби (RD, SW1), які можуть здійснювати розряд зазначеного запам'ятовувального конденсатора (С3) і прямо управляються за допомогою зазначеного мікроконтролера після вимірювання, здійсненого зазначеним мікроконтролером. 14. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що зазначені розрядні засоби (RD, SW1) включають розрядний резистор (RD) і перший перемикач (SW1), послідовно з'єднані один з одним, і приєднані паралельно зазначеному запам'ятовувальному конденсатору (С3), а також тим, що замикання зазначеного першого перемикача (SW1) управляється за допомогою сигналу, одержуваного від катода зазначеного четвертого діода (D4). 15. Пристрій за п. 12 або 14, який відрізняється тим, що зазначений мікроконтролер може здійснювати затримку спрацьовування зазначеного першого розрядного перемикача (SW1) для збереження в пам'яті масштабованого варіанта, за допомогою зазначеного резистивного дільника (R1, R2), пікового значення вимірювальної напруги (V4), виявленого в парних півциклах, при цьому зазначений масштабований варіант пікового значення представлений напругою (VC3) на затискачах зазначеного запам'ятовувального конденсатора (С3), а розряд зазначеного запам'ятовувального конденсатора (С3) затримується внаслідок затримки спрацьовування зазначеного розрядного перемикача (SW1). 16. Пристрій за будь-яким з пп. 2-15, який відрізняється тим, що він включає перемикаючі засоби (SW2, D6), керовані за допомогою мікроконтролера, і які діють відповідно до топології схеми зазначеної схеми живлення (33) для того, щоб здійснювати її роботу у двопівперіодному режимі випрямлення. 17. Спосіб вимірювання змінної напруги (U1) у лініях електромереж за допомогою вимірювального пристрою з гальванічною розв'язкою, що має вимірювальну схему (35), обладнану мікроконтролером, зв'язаним зі схемою живлення (33), і трансформатор (Т), обладнаний первинною обмоткою, що живиться мережевою синусоїдальною напругою (U1) і з'єднаною із зазначеною лінією електромережі, а також обладнаний вторинною обмоткою, на яку подається напруга (U2), і яка з'єднана як із зазначеною вимірювальною схемою (35), так і з зазначеною схемою живлення (33), який відрізняється тим, що включає: першу стадію, протягом якої перший двопівперіодний випрямний елемент (BRG) зазначеної схеми живлення (33) здійснює перетворення змінної напруги (U2) зазначеної другої обмотки у першу двопівперіодну випрямлену напругу (U3), другу стадію, що здійснюється одночасно з першою стадією, і на якій другий півперіодний випрямний елемент (BRG') зазначеної вимірювальної схеми (35) перетворює змінну напругу (U2) зазначеної вторинної обмотки у другу двопівперіодну випрямлену напругу (U4), причому зазначений другий випрямний елемент (BRG') не створює впливів навантаження на вторинну обмотку трансформатора (Т), і при цьому зазначений другий випрямний елемент (BRG') є навантаженим на повний опір (R') з високим значенням, і третю стадію, що здійснюється одночасно з частиною першої і другої стадії, і на якій зазначений перший випрямний елемент (BRG) зазначеної схеми живлення (33) не проводить струм, а зазначений мікроконтролер здійснює оцінку ослабленого і вибіркового варіанту зазначеної форми сигналу другої випрямленої двопівперіодної напруги (U4) після зазначеного другого випрямного елемента (BRG') зазначеної вимірювальної схеми (35) в інтервалах часу ([w0, w1], [w2, w4]) незалежно від навантаження схеми живлення (33), і які перебувають у погоджених моментах часу (w0, w3), у яких друга випрямлена двопівперіодна напруга (U4) зводиться до нуля, тобто в інтервали часу, у які зазначена друга випрямлена двопівперіодна напруга (U4) за другим зазначеним випрямним елементом (BRG'), незалежно від навантаження схеми живлення (33), є пропорційною зазначеній вимірюваній синусоїдальній напрузі (U1), при цьому зазначені інтервали часу ([w0, w1], [w2, w4]) піддають параметризації в енергонезалежній пам'яті мікроконтролера за допомогою сталих, попередньо визначених як функція значень компонентів схеми, а зазначені інтервали є інтервалами непровідності для випрямляча (BRG) незалежно від того, яке миттєве значення навантаження (R) є припустимим для схеми живлення (33). 18. Спосіб вимірювання змінної напруги в лініях електромереж за допомогою вимірювального пристрою з гальванічною розв'язкою, що має вимірювальну схему (35), схему живлення (33) і 12 UA 112765 C2 5 10 15 20 25 трансформатор (Т), обладнаний первинною обмоткою, що живиться мережевою синусоїдальною напругою (V1) і з'єднана із зазначеною лінією електромережі, а також обладнаний вторинною обмоткою, на яку подається напруга (V2), і яка з'єднана із зазначеною вимірювальною схемою (35) і зазначеною схемою живлення (33), який відрізняється тим, що включає: першу стадію, протягом якої зазначена схема живлення (33) є схемою однопівперіодного типу і використовує напругу непарних півциклів (V3) для здійснення живлення щонайменше зазначеної вимірювальної схеми (35), і другу стадію, що здійснюється по черзі з першою стадією, на якій зазначена вимірювальна схема (35) є схемою типу однопівперіодного випрямляча і здійснює вимірювання напруги парних півциклів (V4), у відносно пікові моменти часу (t5, t6), у яких зазначені вимірювання незалежні від непарних півциклів напруги (V3) зазначеної схеми живлення (33), а явища магнітного гістерезису в сердечнику трансформатора (Т), пов'язані с попередніми непарними півциклами напруги живлення (V3), майже повністю зникають у зазначені пікові моменти часу (t5, t6), будучи в зазначені пікові моменти часу (t5, t6) парних півциклів вимірювальної напруги (V4) мінімальною залишковою пам'яттю попередніх непарних півциклів напруги живлення (V3), так що пікові значення зазначених парних півциклів напруги (V4) пропорційні піковим значенням зазначеної вимірюваної змінної напруги (V1). 19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що на зазначеній другій стадії передбачено застосування других засобів, таких як третього діода (D3) і/або підсилювача струму, такого як транзистор (Q), а також четвертого діода (D4), який є частиною вимірювальної схеми (35), на вхід яких надходить напруга (V2) вторинної обмотки зазначеного трансформатора (Т) і які дозволяють пропускати тільки парні півперіоди напруги (V4). 20. Спосіб за п. 18 або 19, який відрізняється тим, що він включає четверту стадію, на якій перемикаючі засоби (SW2, D6), керовані за допомогою мікроконтролера, діють відповідно до топології схеми, так щоб схема живлення (33) функціонувала як двопівперіодний випрямляч. 13 UA 112765 C2 14 UA 112765 C2 15 UA 112765 C2 16 UA 112765 C2 17 UA 112765 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 18