RU78328U1 - DEVICE FOR TESTING ELECTRIC NETWORKS - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области энергетики, электротехники. Технический результат - упрощение процесса измерения и расширение функциональных возможностей за счет определения дополнительных параметров испытуемой электрической сети, обеспечивается тем, что в известном измерителе, содержащем блок вычислений, дополнительно введен микроконтроллер - процессор с функциями АЦП и вычисления, который соединен с индикатором и через симисторную схему подключения соединен с внешней эталонной нагрузкой. Илл. 1, Библ. 1.The utility model relates to the field of energy, electrical engineering. The technical result is the simplification of the measurement process and the expansion of functionality by determining additional parameters of the tested electrical network, is ensured by the fact that in the well-known meter containing the calculation unit, a microcontroller is additionally introduced - a processor with ADC and calculation functions, which is connected to the indicator through a triac circuit The connection is connected to an external reference load. Fig. 1, Bibl. one.

Description

Настоящая полезная модель относится к области энергетики, электротехники и, в частности, может быть использована для проведения периодического контроля состояния электрических сетей, электро - и радиоустановок жилых, промышленных зданий и сооружений.This utility model relates to the field of energy, electrical engineering and, in particular, can be used to periodically monitor the status of electrical networks, electrical and radio installations of residential, industrial buildings and structures.

Известно, что для оценки состояния однофазной электрической цепи требуется определить следующие параметры:It is known that to assess the state of a single-phase electric circuit, it is necessary to determine the following parameters:

- напряжение электрической сети в режиме холостого хода;- voltage of the mains in idle mode;

- угол сдвига фазы между током и напряжением при определенном тестирующем токе;- phase angle between current and voltage at a certain test current;

- модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи;- module of the integrated resistance of the tested circuit;

- ток короткого замыкания.- short circuit current.

Для их измерения, как правило, используются автономные приборы, что создает неудобство в процессе измерения и снижает точность определения параметров.For their measurement, as a rule, autonomous instruments are used, which creates inconvenience in the measurement process and reduces the accuracy of determining the parameters.

Однако, известны и комплексные устройства, позволяющие измерить несколько параметров электрической сети.However, complex devices are known that make it possible to measure several parameters of the electric network.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство, описанное в патенте РФ №2138825 (G01R 19/25, G01R 19/30, с приоритетом от 1997.08.21) «Способ измерения тока короткого замыкания однофазной питающей сети и устройство для его реализации».The closest in technical essence to the claimed invention is the device described in RF patent No. 2138825 (G01R 19/25, G01R 19/30, with priority from 1997.08.21) "Method for measuring the short-circuit current of a single-phase supply network and device for its implementation" .

Известное устройство, содержит, последовательно включенные, управляемый ключ, на базе IGBT транзистора, и датчик тока, выход которого через АЦП подключен к вычислительному устройству, один выход которого через формирователь импульсов и элемент оптронной развязки соединен с питающей сетью.The known device comprises, in series, a controlled key based on an IGBT transistor, and a current sensor, the output of which is connected through an ADC to a computing device, one output of which is connected to the mains through a pulse shaper and an optocoupler isolation element.

Процесс измерения включает определение периода питающей сети, замыкание ключа при прохождении синусоидального напряжения через "0", определение угла сдвига φ между напряжением и током по появлению тока, выключение ключа, в следующие периоды (полупериоды) замыкание ключа в моменты времени отсчитанные от начала периода (полупериода) на время измерение тока Iк, The measurement process includes determining the period of the supply network, locking the key when passing a sinusoidal voltage through "0", determining the angle of shift φ between voltage and current by the appearance of current, turning off the key, in the following periods (half-periods) locking the key at times counted from the beginning of the period (half period) for the time current measurement Ik,

выключение ключа и расчет тока короткого замыкания I кз питающей сети по формуле Iк=K*i_K/sin(^Δt_k ^*2^π/Т),turning off the key and calculating the short circuit current I kz of the supply network according to the formula Iк = K * i _K / sin ( ^Δ t _k ^* 2 ^π / Т),

При измерении тока короткого замыкания питающая сеть дважды закорачивается с помощью ключа.When measuring the short-circuit current, the supply network is short-circuited twice with a key.

При первом закорачивании - определяется φ между током и напряжением для последующего исключения свободной составляющей тока короткого замыкания и проведения расчета фактического значения тока короткого замыкания.At the first short circuit, φ is determined between the current and voltage for the subsequent exclusion of the free component of the short circuit current and the calculation of the actual value of the short circuit current.

При втором - определяется требуемое значение тока It и выключается ключ при достижении iк^≥iк доп, где iк доп - текущее значение измеряемого тока короткого замыкания, исходя из заданной точности измерения.In the second case, the required value of the current It is determined and the key is turned off when reaching iк ^≥ ik additional, where ik additional is the current value of the measured short-circuit current, based on the given measurement accuracy.

Известное устройство не позволяет определить такие важные для анализа состояния электрической цепи параметры, как модуль комплексного сопротивления.The known device does not allow to determine such important parameters for the analysis of the state of the electric circuit as the complex resistance module.

Кроме того, процесс измерения является достаточно сложной и трудоемкой и длительной процедурой, и требующей определенной подготовки оператора.In addition, the measurement process is quite complex and time-consuming and lengthy procedure, and requires some training of the operator.

Целью создания настоящей полезной модели является достижение технического результата - упрощение процесса измерения и расширение функциональных возможностей за счет определения дополнительных параметров сети.The purpose of creating this utility model is to achieve a technical result - simplifying the measurement process and expanding functionality by determining additional network parameters.

Технический результат достигается тем, что в прототипе, содержащем блок вычислений, предлагается ввести микропроцессор с функциями коммутатора и АЦП, с внутренней эталонной нагрузкой Rн и симисторной схемой подключения нагрузки и ввести, подключенный к микропроцессору, индикатор.The technical result is achieved by the fact that in the prototype containing the computing unit, it is proposed to introduce a microprocessor with the functions of a switch and an ADC, with an internal reference load Rн and a triac load connection circuit, and introduce an indicator connected to the microprocessor.

Полезная модель поясняется графическими материалами. На Фиг.1 представлена блок - схема устройства.The utility model is illustrated by graphic materials. Figure 1 presents the block diagram of the device.

Устройство испытания электрических цепей содержит микропроцессор 1 со встроенным коммутатором 2, АЦП 3 и блоком вычислений 4. К микропроцессору 1 подключены эталонное активное сопротивлением Rн 5 и симисторная схема 6 для его подключения. Микропроцессор 1 соединен с индикатором 7.The device for testing electrical circuits contains a microprocessor 1 with a built-in switch 2, ADC 3 and a calculation unit 4. A reference active resistance Rн 5 and a triac circuit 6 are connected to the microprocessor 1. Microprocessor 1 is connected to indicator 7.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Входные клеммы устройства А и В подключают к нагрузке испытуемой электросети (электро-радиоустановки) и измеряют действующее значение напряжения сети в режиме холостого хода - Uх.х и его период Тх.х..The input terminals of device A and B are connected to the load of the tested electrical network (electrical radio installation) and the actual value of the mains voltage is measured in idle mode - Uх.х and its period Тх.х ..

Одновременно с этим контролируется амплитуда напряжения. При значении менее 120 в дальнейшие измерения не проводятся.At the same time, the voltage amplitude is monitored. If the value is less than 120, no further measurements are taken.

Затем, микропроцессор 1, в момент перехода значения тока через «0», с помощью коммутатора 2 и посредством симисторной схемы 6, подключается к тестируемой электрической сети внутренняя нагрузка 5 (активное сопротивление), номиналом Rн=10 Ом.Then, microprocessor 1, at the moment the current value passes through "0", using the switch 2 and through the triac circuit 6, the internal load 5 (active resistance) with a nominal value of Rн = 10 Ohms is connected to the tested electrical network.

Измеряется действующее значение, т.е. напряжение под нагрузкой - Uн и период - действующего напряжения - Тн.The actual value is measured, i.e. voltage under load - Un and period - current voltage - Tn.

Посредством деления Uн/Rн вычисляется - Iтест.By dividing Un / Rn it is calculated - I test.

Далее, зная Uхх, Uн, по их отношению определяют модуль активного сопротивления цепи - IRIFurther, knowing Uхх, Un, their module determines the active resistance module - IRI

и угол сдвига фаз между активным и реактивным напряжениямиand phase angle between active and reactive voltages

гдеWhere

Тхх - период напряжения холостого хода;Tkh - idle voltage period;

ΔT - разность между Тхх и ТнΔT is the difference between Thx and Tn

Блок вычислений 4 определяет активное сопротивление R акт по формулеBlock 4 determines the active resistance R act according to the formula

где Rh - эталонное (нагрузочное) сопротивление,where Rh is the reference (load) resistance,

а реактивное сопротивление Rреакт. - по формулеand reactance Rreact. - according to the formula

Далее, по известным соотношениям Uxx и Uн блок вычислений 4 микроконтропроцессора 1 рассчитывает модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи - Z.Further, according to the known relations Uxx and Un, the calculation unit 4 of the microcontroller 1 calculates the module of the complex resistance of the circuit under test - Z.

После этого вычислительный блок 3 микропроцессора 1 по отношению Uн/Rн вычисляет Iтест.After that, the computing unit 3 of the microprocessor 1 in relation to Un / Rn calculates I test.

На последнем этапе блок вычислений 4 по отношению Uxx/Z определяет ток короткого замыкания - I к.з.At the last stage, the calculation unit 4 in relation to Uxx / Z determines the short circuit current - I short circuit

Все измеренные и вычисленные значения параметров испытуемой электрической цепи - U_xx, Z, φ и I_к.з. выводятся на индикатор 7.All measured and calculated values of the parameters of the tested electric circuit are U _xx , Z, φ and I _short . are displayed on indicator 7.

Реализация операций измерения и вычисления параметров микроконтроллером -процессором 1 осуществляется по программе, алгоритм которой представлен в Приложении 1.The implementation of the measurement and calculation of parameters by the microcontroller processor 1 is carried out according to the program, the algorithm of which is presented in Appendix 1.

Периодическое измерение указанных параметров (напряжение сети в режиме холостого хода, угол сдвига фазы между током и напряжением при определенном тестирующем токе, модуль комплексного сопротивления тестируемой цепи и ток короткого замыкания в любой однофазной электрической цепи) позволяет правильно подобрать параметры элементов защиты, своевременно выявить возможность выхода из строя электрической сети и возникновение пожара.Periodic measurement of these parameters (mains voltage in idle mode, phase angle between current and voltage at a certain test current, integrated resistance module of the tested circuit and short circuit current in any single-phase electrical circuit) allows you to correctly select the parameters of the protection elements, timely identify the possibility of output failure of the electrical network and the occurrence of a fire.

Заявленная полезная модель может быть реализована на любом радиотехническом или приборостроительном предприятии средней степени технической оснащенности, что говорит о ее соответствии критерию патентоспособности - промышленная применимость.The claimed utility model can be implemented at any radio engineering or instrument-making enterprise of medium degree of technical equipment, which indicates its compliance with the patentability criterion - industrial applicability.

Claims (1)

Устройство для испытания электрических сетей, содержащее блок вычислений, отличающееся тем, что дополнительно содержит микропроцессор с функциями коммутатора и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с эталонной нагрузкой и симисторной схемой подключения и подключенный к микропроцессору индикатор.

A device for testing electrical networks containing a computing unit, characterized in that it further comprises a microprocessor with the functions of a switch and an analog-to-digital converter (ADC) with a reference load and a triac circuit and an indicator connected to the microprocessor.