Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат

МЭИ

Кафедра

Релейной защиты

и автоматизации

энергосистем

Объяснительная записка

к курсовому проекту

по курсу

Элементы автоматических устройств энергосистем

Проектирование аналогового

измерительного преобразователя мощности

Группа Э-12-94

Студент Тонких Е. В.

Консультант Овчаренко Н. И.

1997 год.

1. Задание на расчет

Избрать и высчитать схему аналогового измерительного преобразователя активной мощности по последующим начальным данным Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат:

· входные напряжение и ток содержат свободные апериодическую и колебательные и вынужденные гармонические составляющие кратных промышленной частот;

· допустимое время установления выходного сигнала

· допустимые частотные погрешности преобразования мощности при

· относительная остаточная амплитуда гармонической составляющей на выходе ИПАМ

2. Метод технической реализации

Входные величины проектируемого ИПАМ, напряжение и ток, содержат помехи в Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат виде как свободных апериодической и колебательных составляющих, так и вынужденных составляющих кратных промышленной частот, допустимое время установления выходного сигнала , потому обозначенным начальным данных соответствуют две схемы:

1. на одном интегральном перемножителе АХ с входными ZF1, ZF2 и

выходным ZF3 частотными фильтрами;

1. на 2-ух интегральных перемножителях АХ1, АХ2 с входными ZF1, ZF Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат2, ZF3, ZF4 частотными фильтрами и сумматором AW.

Разглядим сначала многофункциональную схему ИПАМ на одном интегральном перемножителе, как более ординарную, из 2-ух предложенных, по технической реализации, так как интегральный перемножитель является более тяжело реализуемым элементом многофункциональных схем, требующим большой точности выполнения и долговременной наладки. Рассмотрение схемы с 2-мя интегральными перемножителями лишне, если Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат многофункциональная схема с одним интегральным перемножителем обеспечит допустимые частотные погрешности преобразования мощности и остаточную амплитуду гармонической составляющей на выходе надлежащие начальным данным.

3. Пример проектирования аналогового ИПАМ

Предназначением измерительного преобразователя активной мощности (ИПАМ) переменного токов является формирование электронных сигналов об активной мощности синхронных генераторов и компенсаторов, линий электропередач Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат переменного и неизменного токов и других управляемых объектов электроэнергетических систем.

Главные особенности ИПАМ автоматических устройств электроэнергетических систем обуславливаются предъявленными к ним требованиям и критериями функционирования. Главное из требований-быстродействие, обеспечивающее эффективность автоматических устройств, в особенности противоаварийного управления. Но принципно вероятное его достижение затрудняется функционированием ИПАМ в критериях электрических и электромеханических Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат переходных процессов в электроэнергетической системе, обусловливающих насыщенные помехи в виде свободных апериодической и колебательных и вынужденных гармонических составляющих кратных промышленной частот входных напряжений и токов,

Потому неминуемы издержки времени на выделение входными частотными фильтрами входных сигналов в виде вынужденных составляющих промышленной частоты.

3.1. Расчет входных частотных фильтров

В качестве входных фильтров Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат целенаправлено применить полосовые частотные фильтры (ПЧФ) второго порядка с равноволновой амплитудно-частотной чертой (АЧХ) (фильтр Чебышева), но с резонансной угловой частотой равной промышленной

Выбирается их неизменная времени. Она определяется тем, что данное время установления выходного сигнала обуславливается переходными процессами в 2-ух поочередно соединенных частотных фильтрах-входном ПЧФ и выходном Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат. При всем этом целенаправлено исходить из схожих неизменных времени входных ПЧФ и выходного фильтра , при которых время установления сигнала (при нулевых исходных критериях переходных процессов в их) составляет . По известным резонансной угловой частоте и неизменной времени определяется угловая частота собственного колебательного переходного процесса

Активному ПЧФ второго порядка соответствует Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат передаточная функция

где

которая определяется данной АЧХ при :

отсюда

Коэффициент передачи ПФЧ на угловой резонансной частоте равен единице потому

Амплитудно–частотная черта входных ПЧФ:

Передаточная функция ПЧФ через характеристики схемы определяется выражением

где

Из данных соотношений по известным определяются сопротивления резисторов и емкости конденсаторов:

где М – коэффициент (М >1 и М > ).

При всем Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат этом, так как неведомых больше, чем уравнений, зададимся некими из их, исходя из критерий реализуемости ПЧФ. Можно, к примеру, принять емкости конденсаторов

и

другими словами задаться коэффициентом М :

При обозначенном коэффициенте М сопротивления резисторов получаются равными:

Сопротивления резисторов и емкости конденсаторов второго входного ПЧФ равны подходящим сопротивлениям резисторов и емкостям Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат конденсаторов первого входного ПЧФ, а конкретно

3.2. Перемножитель

Аналоговые измерительные преобразователи активной мощности осуществляются на базе аналогового перемножения моментальных значений безпрерывно изменяющихся напряжения и тока. Выходное напряжение находится в зависимости от каждой из входных величин (напряжения либо тока) при неизменном значении 2-ой из их. Обозначенная зависимость реализуется в интегральном перемножителе типа Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат К525ПС2, который представляет собой четырехквадрантный аналоговый перемножитель сигналов, на базе использования параметров электронно–дырочных переходов транзистора и диодика, а конкретно: пропорциональности тока коллектора току базы; экспоненциальной и логарифмической зависимостей тока коллектора от напряжения на эмиттерном переходе транзистора и напряжения на диодике от его прямого тока соответственно.

Умножение производит дифференциальный каскад на Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат транзисторах Перекрестные связи коллекторов этих транзисторов обеспечивают инверсию сигналов, нужную для четырехквадрантного умножения. Входные каскады на транзисторах конвертируют входные напряжения в токи.

где

Произведение моментальных значений напряжения и тока представляет собой, как понятно, секундную мощность, а именно при синусоидальном токе промышленной частоты, равную

Неизменная составляющая данного выражения и есть Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат выходной сигнал ИПАМ, потому аналоговые ИПАМ сформировывают выходной сигнал в виде пропорционального активной мощности неизменного напряжения.

Гармоническая составляющая двойной промышленной частоты данного выражения представляет собой внутреннюю помеху, генерируемую при измерительном преобразовании мощности. Она обычно задерживается аналоговым выходным фильтром.

3.3. Расчет выходного частотного фильтра

В качестве выходного фильтра целенаправлено применить фильтр нижних Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат частот (ФНЧ) с плоской АЧХ (фильтр Баттерворта), имеющий наибольший коэффициент передачи неизменной составляющей напряжения на выходе перемножителя (выходного сигнала).

По известной неизменной времени определяется частота свободной колебательной составляющей переходного процесса

Активному ФНЧ соответствует передаточная функция

где

которая определяется данной АЧХ при :

отсюда

Коэффициент передачи неизменной составляющей ФНЧ равен единице потому

АЧХ выходного ФНЧ:

Коэффициент Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат передачи фильтром гармонической составляющей двойной промышленной частоты

другими словами , что соответствует начальным данным.

Передаточная функция ФНЧ через характеристики схемы определяется выражением

где

Из данных соотношений по известным определяются сопротивления резисторов и емкости конденсаторов:

где М – коэффициент (М =1.5…2.5).

При всем этом, так как неведомых больше, чем уравнений, зададимся некими из их, исходя из Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат критерий реализуемости ФНЧ. Можно, к примеру, принять емкость конденсатора и коэффициент М =2.0. Другие характеристики схемы ФНЧ получаются равными

Так как коэффициент преобразования ИПАМ равен произведению коэффициентов передачи 2-ух ПЧФ (в цепи напряжения и тока), то относительная погрешность преобразования при конфигурациях промышленной частоты определяется как

где ,

другими словами

А именно при погрешность Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат составляет а при соответственно Погрешности укладываются в данные допустимые значения.

3.4. Расчет вторичных измерительных преобразователей

Коэффициент трансформации вторичного измерительного трансформатора TLV определяется по и ограничиваемом допустимым моментальным значением входного напряжения ПЧФ, равным , другими словами

Сопротивление трансреактора TAV определяется этим же условием. При и

Сопротивление вторичной обмотки трансреактора

TLV
TAV Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат

VD

4. Перечень применяемой литературы

1. Овчаренко Н. И. Проектирование аналоговых и цифровых измерительных преобразователей мощности. М.: Издательство МЭИ, 1994.

2. Овчаренко Н. И. Аналоговые и цифровые измерительные преобразователи мощности автоматических устройств противоаварийного управления электроэнер­гетическими системами. М.: Издательство МЭИ, 1994.

3. Овчаренко Н. И. Элементы автоматических устройств энергосистем. В 2-х томах. М.: Энергоатомиздат, 1995.

4. Овчаренко Н Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат. И. Аналоговые и цифровые элементы автоматических устройств энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Темкина Р. В., Дорогунцев В. Г. Активные измерительные преобразователи на интегральных операционных усилителях. Под ред. Овчаренко Н. И. М.: Издательство МЭИ, 1986.

6. Атаев Д. И., Болотников В. А. Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник. М.: Издательство МЭИ, 1991.

7. Справочник по Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат печатным схемам. Под ред. К. Ф. Кумбза. New-york, 1967. Пер. с британского, под ред. Б. Н. Файзулаева и В. Н. Квасницкого. М.: Русское радио, 1972.

8. Справочник по интегральным микросхемам. Б. В. Тарабрин, С. В. Якубовский, Н. А. Барканов и др.; Под ред. Б. В. Тарабрина. М.: Энергия, 1981.

9. Лаконичный справочник конструктора Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Р. Г. Варламова. М.: Русское радио, 1972.

10.Конструкторская документация на печатные платы. А. Н. Бедерова, Л. С. Калошкина, Е. Г. Кузьмина, О. Н. Сафонова. Под ред. К. К. Александрова. М.: Издательство МЭИ, 1990.

Оглавление

1. Задание на расчет ¼¼¼¼¼¼&frac Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат14;¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼..2

2. Метод технической реализации ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼.3

3. Пример проектирования аналогового ИПАМ ¼¼¼¼¼¼&frac Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат14;¼¼¼¼¼¼...5

3.1. Расчет входных частотных фильтров ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼..5

3.2. Перемножитель ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼&frac Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат14;¼.8

3.3. Расчет выходного частотного фильтра ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼...9

3.4. Расчет вторичных измерительных преобразователей ¼¼¼¼¼¼¼¼.11

4. Перечень применяемой литературы ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼&frac Проектирование аналогового измерительного преобразователя мощности - реферат14;¼¼...12


proektirovanie-ekonomicheskih-informacionnih-sistem.html
proektirovanie-elementov-monolitnogo-zhelezobetonnogo-rebristogo-perekritiya.html
proektirovanie-ferm-i-ram-kursovaya-rabota.html