[其他]数字式功率因数表

说明书

本实用新型属于一种电工测试仪表，特别是用于电网功率因数值测试的仪表。

电网功率因数的测试，目前一般采用的技术为电动系指针式仪表。随着现代技术的发展，该已知技术存在以下不足：1、由于没有数字输出信号，无法与数字控制系统接口，限制了在现代控制技术中的应用。2、由于为指针式结构，测试精度低，一般为2.5级，高精度只能达到1级，即最大相对误差为1％。3、由于为电动式仪表结构，所以测试量限窄，一般为0.5－1－0.5。

本实用新型的目的，在于提供一种具有数字输出接口，能够显示即时值、平均值的数字式功率因数表。

本实用新型是这样实现的：使用大规模集成电路件组成一个运算处理环节，对从电路经变换而来的电流、电压方波信号进行功率因数角检测。根据模式选择环节予定的工作模式进行数字处理，得到电路功率因数值送往显示器数字显示。同时，该功率因数值也送往备用输出接口，以备需要时直接与数字控制系统连接。

图1表示本实用新型的电路原理框图。其中包括信号变换环节〔1〕，模式选择环节〔2〕，运算处理环节〔3〕，锁存译码驱动环节〔4〕，数字显示器〔5〕，数字输出接口〔6〕。从被测电路来的电压电流实时信号Usr、Isr输入信号变换环节〔1〕，信号变换环节〔1〕将之变换为两路方波信号，过电压保护和欠电流指示的电平信号，这四路信号一同送给运算处理环节〔3〕，运算处理环节〔3〕检测电压、电流方波信号的前沿或后沿差，即得到电压、电流信号之间的相位差φ，模式选择环节〔2〕予定的测试内容、相位差单位、测试相数、显示时间和功率因数的即时值／平均值选择，也同时送到运算处理环节〔3〕，运算处理环节〔3〕根据以上的工作模式，完成予定的运算处理后，向锁存译码驱动环节〔4〕和数字输出接口〔6〕输出功率因数值的数字编码信号，锁存译码驱动环节〔4〕向数字显示器〔5〕送出数字显示信号，数字显示器〔5〕显示功率因数值。

其中运算处理环节〔3〕可用各种数字逻辑器件组成。例如微处理器EPROM、单片微型计算机。运算处理环节包括以下数字处理功能：

（1）根据模式选择环节输入的编码，自动选择工作模式，对输出与显示值进行相应的转换。

（2）相位差的分时采样、校零、单位换算、功率因数值的计算。

（3）迭加平均与二次加权平均处理。

模式选择环节由八位按键开关组成。包含以下工作模式：

（1）测试内容选择：功率因数／功率因数角测量。

（2）功率因数角单位选择：百分度／度／弧度。

（3）输出、显示值选择：即时值／平均值。

（4）相数选择：三相／单相。

（5）显示时间选择：四档。

通常，本实用新型用作三相功率因数表。从被测电路来的两路交流信号Usr、Isr分别由Ac相电压信号和B相电流信号组成，显示值即为三相电网功率因数值。

本实用新型也可用作单相功率因数表。这时，从被测电路来的两路交流信号Usr、Isr则由被测相的电压信号和电流信号组成。显示值即为该相功率因数值。

使用本实用新型，与已往技术相比，有以下优点：

（1）测试精度提高，功率因数测试精度通常为0.1％。

（2）测试量限变宽：功率因数值为0.001－1－0.001。

（3）应用范围广泛：由于精度提高，能用在实验室作标准表，由于成本不高，可用于变配电室作开关板用表；又由于具有数字输出接口，可方便的用在各种数字控制系统中。

（4）本实用新型具有多种用途：只要接入被测信号，通过模式选择按钮予定工作模式，就可测量两路相同频率周期信号之间的相位差，例如功率因数角，也可测另两路单脉冲信号的时间间隔，或者测量一路单脉冲信号的宽度。

附图说明：

图2表示本实用新型一个实施例的电路原理框图。其中信号变换环节〔1〕由单片四电压比较器139为核心器件组成，模式选择环节〔2〕由8位按键开关组成，运算处理环节〔3〕由单片微型计算机MCS－48组成，锁存译码驱动环节〔4〕由四只锁存译码驱动器4511组成，数字显示器〔5〕由四只LED数码管组成，输入的两路交流信号Usr、Isr送入单片四电压比较器139，经139变换后送出的两路方波信号与两路电平信号同时送入单片微型计算机MCS－48，MCS－48经运算处理后的功率因数值编码信号，同时送到数字输出接口和四只锁存译码驱动器4511，4511译码后的七段显示信号送到四只数码管作数字显示。