Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 [ 141 ] 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166


It с

С A--5-

Рис. 10.19, Основные разновидности измерительных цепей цифрового моста переменного тока типа Р5058 с координированным уравновешиванием.

Цифровые автоматические мосты переменного тока с координированным уравновешиванием

Известно, что четырехплечие мосты переменного тока обладают плохой сходимостью и как следствие большим числом тактов уравновешивания, низким быстродействием, что затрудняло их автоматизацию. Для устранения этого недостатка проф. Кнеллером В. Ю. был разработан специальный метод координированного уравновешивания, при котором число тактов уравновешивания было снижено до числа образцовых мер, используемых при поразрядном уравновешивании, т. е. было обеспечено максимально возможное быстродействие.

На основе этого метода ПО «Точэлектроприбор» выпускает быстродействующий универсальный мост Р5058 (табл. 38).

Основной особенностью метода координированного уравновешивания по двум параметрам является использование информации о фазе сигнала разбаланса с целью ускорения и однонаправленности уравновешивания.

В основу построения измерительного блока мостов Р5010 и Р5058 положена нулевая четырехплечевая мостовая цепь на трехэлементных цепочках, которая в зависимости от рода работы моста может принимать 10 различных конфигураций, пять из которых приведены на рис. 10.19. Там же приведены уравнения измерения для каждой конфигурации. Дискретно регулируемые плечи моста состоят из мер сопротивления (блок резисторов БР) и мер емкости (блок конденсаторов Б К), ре1улировка этих мер осуществляется дискретно при цомощи транзисторных ключей. В каждом из блоков включение параллельное.

Блок автоматики моста балансирует измерительную цепь по сигналам двух фазочувствительных устройств сравнения, вне зависимости от величины взаимосвязи контуров уравновешивания, за число тактов, не превышающее количество образцовых мер, как при поразрядном уравновешивании. Достигается это за счет выбора при помощи специальной схемы координации уравновешивания одной из двух регулируемых мер, изменение выхода которой обеспечивает в данный момент достижение равновесия за минимальное число тактов уравновешивания.

Глава И

ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ С ПРЕДВКЛЮЧЕННЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

Широкое производство АЦП, ЦАП, преобразователей напряжение - частота, : функциональных аналоговых измерительных преобразователей в модульном, гибридном и твердотельном исполнении создало необходимые предпосылки для



более интенсивного развития цифровых измерительных приборов с предвключенными измерительными преобразователями, выходными величинами которых являются параметры электрических сигналов (напряжение и частота).

Естественно, что цифровые измерительные приборы с предвключенными измерительными преобразователями разрабатываются прежде всего для величин, измерение которых решает наиболее насущные задачи развития науки и техники, например такие, как измерение электрической энергии, электрической мощности, параметров магнитных цепей, массы изделий и продукции, температуры и др. Кроме этого, цифровая измерительная техника успешно продолжила курс на автоматизацию измерительных процедур, требующих больших затрат труда оператора. В этом направлении следует указать на развитие цифровых измерительных приборов, выполняющих сложные функциональные преобразования при измерении относительных величин, например логарифмических, измерении коэффициентов нелинейных искажений, анализаторов спектра и т. д.

Важной тенденцией развития цифровой измерительной техники в настоящее время являетси приспособление каждого автономного ЦИП к работе в системе, состоящей из нескольких автономных устройств: регистратора, кодоуправляемой меры и контроллера, связанвых воедино интерфейсом (п. 12.6). Важнейшим этапом развития ЦИП с предвключенными ИП является применение в них микропроцессоров.

11.1. ЦИФРОВЫЕ ВАТТМЕТРЫ И СЧЕТЧИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

В 1984 г. выработка электроэнергии в СССР превысила 1 500 млрд. киловатт-часов. Повышение точности измерения таких огромных потоков электроэнергии позволит только блаюдаря более правильному учету сэкономить десятки миллионов рублей. Для обеспечения более бережнс.ч) расходования энергоресурсов и более глубокого изучения энергетических аспектов различных процессов необходимы более точные быстродействующие и чувствительные цифровые средства измерения электрической мощности и энергии, и эта потребность быстро возрастает. В настоящее время необходимы устройства для измерения мощности в диапазоне от 10" до 10" Вт и энергии до 10 Дж. Наиболее широкое применение нашли измерительные преобразователи мощности (ИПМ) в ваттметрах и счетчиках электроэнергии в энергетике и на электротранспорте.

В зависимости от назначения ИПМ его выходной сигнал может быть пропорционален мгновенной мощности

W {f) = V (t) 1 (О, (U.1)

активной (средней) мощности

W = 1/пГ и {t) i (f) dt, (11.2)

реактивной мощности

Q=\/nT\u{t)i{t±Atn/2)dt, . . (11.3)

или полной мощности • • •. •:

8=1/пТу ju{i)dty{t)dt. . (11.4)

Для синусоидального тока и напряжения

\Xr=UI cos ф; Q=UI sin (р; S = UJ.

где и I - действующие значения напряжения и тока, фазовый сдвиг между мгновенными значениями которых равен ф.



Ш) ->-

/re;

Рис, 11.1. Структуры цифровых измерителей мощности:

ы - аналоговым преобразователем мощности; б - с кодированием мгновенных значений тока и напряжения и последующим вычислением значения мощности.

Основные структуры цифровых измерителей мощности такие: с промежуточными аналоговыми преобразованиями мощности в информативный параметр электрического сигнала и последующим преобразованием аналог - код (рис. ll.l.a);

с преобразованием информативных параметров входных сигналов в код и определением результата при помощи цифровых вычислительных устройств (рис. 11.1,6).

Пока преимущественно применяются структуры с аналоговыми ИПМ, например в системах электропередач, экспериментальных исследованиях, АСУ ТП энергообъектов, системах диспетчерского управления, на электротранспорте.

Структуры с преобразованием информативных параметров входных сигналов в код предполагают цифровое перемножение их мгновенных значений и осреднение результатов либо цифровое перемножение интегральных значений. В первом случае значение измеряемой мощности определяется из выражения

= Гц/Г Yi Nu (КТ Ni (КТ) = I/n (Л-Гц), (11.5)

R=l R=l

где n-число мгновенных значений Nu(KT) и N((KT) обоих сигналов в диск-ретные моменты времени за период Г с шагом дискретизации Г. Структура данного метода изображена на рис. U.I, 6. Она содержит два преобразователя мгновенных значений u{t) и i(t) в код, микропроцессор и цифровое отсчетиое устройство. Применение этого метода наиболее эффективно в цепях с сигналами низких и инфранизких частот, что обусловлено ограниченным быстродействием.

При цифровом перемножении интегральных значений входных сигналов можно обеспечить более высокое быстродействие, однако при этом необходимо также преобразовать в цифровой код косинус угла фазового сдвига между током и напряжением исследуемой цепи (коэффициент мощности). Недостатком такого метода является возникновение дополнительных погрешностей из-за отклонения форм кривых входных сигналов от синусоидальных.

Основной частью любого преобразователя мощности и энергии является множительное устройство. Аналоговые множительные устройства, используемые в преобразователях мощности и энергии, можно разделить на четыре группы в зависимости от длительности интервала преобразования Гц и периода учитываемой гармоники сигнала Гц :

1) с преобразованием мгновенных значений (Г-О);

2) с интервалом преобразования, значительно меньшим периода высшей учитываемой гармоники сигнала (Гц С

3) с интервалом преобразования порядка периода сигнала (Гц s Гц

4) с интервалом преобразования, значительно превышающим период сигнала (7ц»п.с)-

Устройства каждой группы могут использовать различные математические "алгоритмы получения произведения. Наиболее широко используются устройства непосредственного перемножения, где

Z = KXY,





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 [ 141 ] 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166