CS241568B1 - Obvod s konštantnou veřkosťou impedancie a plynule měnitelnou fázou - Google Patents

Description

241568

Vynález sa týká obvodu s konštantnou vel-kostou impedancie a plynule měnitelnou tá-žou v plnom rozsahu od —90° až do +90°a to· jediným regulačným prvkom, regulač-ným odporníkom. Vynález sa dotýká všet-kých odborov elektroniky, pracujúeimi s· har-monickými časovými priebehmi napatí a prú-dov, kde potřebujeme použit impedancie de-finovanej velkosti a s měnitelnou tážou, akonapříklad v energetike, v elektronike, v me-raní a podobné. V súčasnosti sa realizácia dvojpólu s pre-menlivou fázou impedancie dá uskutočniťrůznými spůsobmi. Klasický spósob riešeniaje zostava různých elektrických prvkov dodvcjólu, ktorý obsahuje dva alebo viac o-vládacích prvkov. V případe regulácie fázeod —90° do 0°, resp. od 0° do +90° stačiadva ovládacie prvky, a to regulačný odpor-ník a regulačný kondenzátor, resp. regulač-ný odporník a regulačná tlmivka. V případeregulácie v plnom rozsahu od —90° do +90°sa může použit obvod so 4 ovládacími prv-kami — regulačný odporník, regulačný kon-denzátor, regulačná tlmivka a přepínač. Re-gulačný kondenzátor a regulačná tlmivkabývajú přitom nákladnejšie ako regulačnýodporník a vyrábajú sa len v omedzenomsortimente. Mávajú navýše omedzený rozsahregulácie, čím sa značné omedzí aj rozsahregulácie fáze impedancie. Nevýhodou přiaplikácii týchto zapojení je, že íáza impe-dancie sa nastavuje súčasnou reguláciou as-poň dvoch ovládacích prvkov v súlade skomplikovanějším vzťahom. Tento vzájom-ný vztah sa dá dosiahnúť automatizovanýmmechanickým, připadne elektrickým spriali-nutím pohonov regulačných prvkov, ktoréby malí byt navýše speciálně pre tento účelvyrobené. Miesto klasického spůsobu mož-no použit aj riešenie s elektronickými ob-vodmi využívajúcimi operačně zosilňovače,připadne špeciálnych prvkov, včetne ajzvláštnych otáčivých elekerických strojov,napr. selsynov. Pry týchto zariadeniach ro-bí najváčší problém udržanie konštantnejvelkosti impedancie, zvlášť ak sa vyžadujeregulačný rozsah fáze vačší, ako +45°.

Uvedené nedostatky odstraňuje obvod skonštantnou velkosťou impedancie a plynuleměnitelnou fázou v plnom rozsahu od —90°až do +90° podta vynálezu, ktorého pod-stata je v tom, že na svorky napaťovéhostriedavého zdroja je připojený kondenzátors kapacitou ωΖ ku ktorému sú paralelné připojené odpor-ník s měnitelným odporom v sérii s tlmiv-kou, ktorej indukčnosť

pričom Z je velkost celkovej impedancie ob-vodu a ω je uhlová rýchlosť. Výhody vynálezu sú v tom, že použitím jednoduchého rezonančného obvodu pri ne-zvykle] frekvencii a zavedením nepoužíva-ného ladenia obvodu premenlivým odporomdostáváme dvojpól sů zvláštnymi technický-mi· vlastnostem i. Jeho použitím, ako dvoj-pólu s konštantnou. velkosťou impedancie,ale plynule měnitelnou fázou dostáváme no-vé riešenie, ktorého výhody sú následovně.Obvod pozostáva iba z 3 prvkov, z kterýchiba jeden je; ovládací, čo je minimálně mož-ný počet. Použitým ovládacím prvkom je re-gulačný odporník, ako sú například poten-ciometer, odporová dekáda, posuvný odpor-ník, trimer a podobné, ktoré sú v porovna-ní s regulačnými kondenzátormi a tlmivka-mi konštrukčhe jednoduchšie, sú lacnejšiea sú bežne vyrábané v ovel'a bohatšomsortimente. Regulácia sa robí jediným o-vládacím prvkom bez prepínača pre zá-porné a kladné hodnoty fáze, pričom re-gulovatelný rozsah fáze možno dosiahnúťvelmi velký, ak sa zvolí najvhodnejší regu-lačný odporník, čo do rozsahu jeho odpo-ru, zaťažitelností a mechanického prevede-nia. Požiadavky na kvalitu použitých súčias-tok sú minimálně. Tak například odpor vi-nutia tlmivky nemá vplyv na přesnost a funk-ciu obvodu, iba čiastočne omedzuje rozsahregulácie fáze.

Na přiloženém výkrese jě na obr. 1 zná-zorněné zapojenie obvodu podlá vynálezu,na obr. 2 sú znázorněné fázor napatia U afázory prúdov IL, Ic a I pri určitej konštant-nej hodnotě odporu a na obr. 3 sú znázorně-né fázor napatia U a fázory prúdu I pre nie-kolko různých bodnůt odporu. Paralelný re-zonančný obvod podlá obr. 1 je zostavený zkondenzátora 1 s kapacitou C, ku ktorémuje paralelné připojený úsek s odporníkom2 o odpore Ras tlmivkou 3 o indukčnostiL, ako aj z napaťového striedavého zdrojaso svorkami 4, 5. Připojením napatia na re-zonanční obvod tečie úsekom, v ktorom jeodporník 2 a tlmivka 3 prúd iL, ktorého· fá-zor IL je nakreslený na obr. 2. Pri zmene od-poru R změní fázor IL svoju velkost aj fá-zu tak, že sa jeho koncový bod pohybuje ponakreslenej kružnici. Úsekom, kde je kon-denzátor 1, tečie súčasne prúd iG. Pri dodr-žaní vyššie uvedených podmienok pre hod-noty kapacity C a indukčnosti L bude maťfázor Ic velkost rovnu polomem kružnicea jeho poloha bude stála, nezávislá na hod-notě odporu R. Celkovú prúd i = iL + ic máodpovedajúci fázor I ·=' IL + Ic. V případe, že budeme měnit hodnotu od-poru R a koncový bod fázora IL sa bude po-hybovat po kružnici, tak koncový bod fázo-ra celkového prúdu I sa bude pohybovat' poinej kružnici, nakreslenej na obr. 3. Nakol'-ko střed tejto kružnice je v počiatku O, takvelkost fázora 1 ostává konštantná a měnísa len jeho fáza. Impedancía obvodu Z ==U/I bude mat potom tiež konštantnú vel-kost a mění sa len jej fáza. Podstatné zjed-nodušenie a súčasne odstránenie spomína-

Claims (1)

1. 2415&8 ných nedostatkov uvedených obvodov do-siahneme teda tak, že použijeme paralelnýrezonančný obvod RL. C, ktorý pracuje priuhlovej frekvencii 1 ω = ===== V2LC Velkost impedancie dvojpólu je Z = 2wL = --— , ωυ a je nezávislá na hodnotě odporu, kým fázaimpedancie R φ = 90° — 2 . arctg--— &>L sa dá plynule meniť změnou jediného para-metra, a to odporu R. Pre medznú hodnotuR = 0 je fáza impedancie φ = +90° a premedznú hodnotu R — oo je fáza impedancieφ = —90°. Ako příklad na overenie funkcie bol zo-stavený obvod pozostávajúci z tlmivky 3 oindukčnosti L —' 2,420 H s odporom vinutiarl = 90,6 Ω, z kondenzátora 1 o kapacitěC =' 2,093 μι a z odporovej dekády 2 s vel-kým rozsahom. Na tento obvod bolo pripoje- PREDMET Obvod s konštantnou velkostou impedan-cie a plynule měnitelnou fázou v plnom roz-sahu od —90° až + 90° vyznačujúci sa tým,že na svorky (4, 5) napáfového striedavéhozdroja je připojený kondenzátor s kapaci-tou ωΖ né striedavé napátie s uhlovou frekvénciouvypočítanou podlá vyšie uvedeného vztahu,čiže pri ω = 314,2 s-1, čo odpovedá bežnejpriemyselnej frekvencii f — 50 Hz. Namera-ná fáza impedancie sa měnila v rozsahu od—90° až do +77°, pričom sa lišila od hod-nůt, vypočítaných podlá vyššie uvedenéhovzorca, o hodnoty menšie ako 1°. Velkostnameranej impedancie sa přitom měnila ohodnoty menšie ako + 1,5 %. Takto name-rané odchylky boli v medziach přesnosti po-užitých meracích prístrojov. Popísané me-ranie teda potvrdzuje správnost myšlienky,popísanej vo vynáleze. Vynález bude možné využit v mnohých ob-lastiach elektroniky. V silnoprúdovej elek-tronike sa může využit například pri reali-zácii prisposobovacej záťaže, pri kompenzá-cii fáze a podobné. V elektrotechnike sa mů-že využit v roznych fázovacích obvodov, vofázových modulátoroch a demodulátoroch apodobné. V elektrickom meranf sa může vy-užívat například pri ciachovaní a kontrolemeracích prístrojov, pri různých meraniachna štvorpóloch, pri meraní neelektrickýchveličin, pri realizácii záfaže a podobné. VYNALEZU ku ktorému sú paralelné připojené odpor-ník (2) s měnitelným odporom R v sérii stlmivkou (3), ktorej indukčnosť je

   pričom Z je velkost celkovej impedancie ob-vodu a ω je uhlová rýchlosť. 1 list výkresov