1-4. ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ МЕТОДОМ ОДНОВРЕМЕННОГО СРАВНЕНИЯ

Измерение энергетических величин переменного тока: напряжения, тока и активной мощности, методом сравнения может производиться при последовательном во времени преобразовании величин с регистрацией равенства выходных сигналов измерительным преобразователем при воздействии (метод разновременного сравнения, метод замещения) и при одновременном сравнении с регистрацией разности выходных сигналов, вызванных (метод одновременного сравнения, дифференциальный метод, нулевой метод).

Среднеквадратическое значение напряжения или тока, которое может быть представлено как скалярное произведение двух равных векторов, совпадающих по направлению, всегда положительно. В связи с этим выходные сигналы ИП напряжения или тока при любом виде сигналов имеют одинаковые знаки, что не позволяет получить их разность внутри одного ИП. Одновременное сравнение с величиной производится с помощью двух измерительных преобразователей, выходные

сигналы которых вычитаются. С точки зрения точности метод одновременного сравнения не имеет преимуществ перед методом разновременного сравнения, так как обеспечение идентичности функций преобразования двух ИП и поддержание этой идентичности в течение длительного времени является более сложной задачей, чем обеспечение стабильности функции преобразования одного ИП в течение короткого цикла сравнения. Тем не менее методы одновременного сравнения находят широкое применение, так как наряду с достаточно высокой точностью они обеспечивают высокое быстродействие аппаратуры.

Одновременное сравнение активных мощностей также может производиться с помощью двух идентичных ИПМ, однако в данном случае сравнение может быть произведено и одним ИПМ, что существенно увеличивает эффективность метода одновременного сравнения.

Активная мощность может быть представлена как скалярное произведение векторов , знак которого определяется знаком косинуса угла между ними. Из этого следует, что если конструкция ИПМ позволяет обеспечить одновременное и независимое преобразование величин их, при при то выходной сигнал ИПМ будет пропорционален разности мощностей

Независимость преобразований обеспечивается, если сомножители мощностей представлены различными частотами:

В общем виде разновременное сравнение предполагает временное разделение каналов преобразования, одновременное с двумя ИПМ — пространственное и одновременное с одним ИПМ — частотное.

Структурная схема измерительного преобразователя мощности с частотным разделением каналов преобразования представлена на рис. 1-6. На входы 1—4 сумматоров одновременно подаются напряжения:

Рис. 1-6

выходные напряжения сумматоров поступают в ИПМ

Выходной сигнал ИПМ при этом

Поскольку интеграл произведения гармонических функций разных частот равен нулю, в соответствии с выражением (1-55)

При условии, что если .

Частным случаем частотного разделения каналов преобразования является использование вместо постоянных напряжений знак произведения которых противоположен знаку . Далее будет показано (§3-2 и 3-5), что на основе такого метода сравнения возможно создание ваттметров с автоматическим уравновешиванием и погрешностью менее .