SU1200194A1 - Устройство дл раздельной индикации квадратуры и равенства амплитуд двух гармонических сигналов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ КВАДРАТУРЫ И РАВЕНСТВА АМПЛИТУД ДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее электродвигатель, вращающийс  трансформатор, сумматор, фазочувствительный детектор, фильтр нижних частот, управл емый делитель напр жени  и селективньй элемент , вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегос  трансформатора , ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с соответ- , ствующими входами устройства, выход селективного элемента соединен с г «СЕСОГОЗИАЯ -« :Ьч:;-йТ«Ш. ЧП ТЕН.ПЙЙСКАЯ НИЯ &И&ЛИвТЕКА управл ющим входом фаэочувствитель- ного детектора и сигнальным входом управл емого делител  напр жени , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегос  трансформатора, выход сумматора соединен с сигнальным входом фазочувствительного детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управл ющим входом управл емого делител  напр жени , отличающеес  тем, что, с целью сокращени  времени настройки, в него введены первый и I второй синхронные детекторы, первый и второй нуль-индикаторы, а также (Л генератор опорных напр жений, ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с управл ющими входами первого и второго синхронных детекторов соответственно, сигнальные входы которых соединены с выходом фазочувствительного детектора , а выходы - с входами первого и второго нуль-индикаторов соответственно

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл настройки квадратурных фазорасщепителей , двухфазных генераторов гармонических напр жений. Цель изобретени  - сокращение времени настройки за счет одновременного измерени  амплитуды и фазйь-гармонических сигналов в данном устройстве. На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  раздельной 1 ндикации квадратуры и равенства а мплитуд двух гармонически сигналов. Устройство содержит вращающийс  трансформатор 1, статорные обмотки 2 и 3 которого соединены с входными клеммами устройства, его ротор с обмоткой 4 механически сое динен с электродвигателем 5, ротор на  обмотка 4 соединена с вторым входом сумматора 6, выход которого соединен с сигнальным входом фазочувствительного детектора 7, выход которого через фильтр 8 нижних час тот соединен с управл ющим входом равл емого делител  9 напр жени , сигнальный вход которого соединен с вькодом селективного элемента 1U а также с управл ющим входом фазочувствительного детектора 7, его в ход соединен с первым входом сумматора 6, роторна  обмотка 4 соеди нена с входом селективного элемент ГО, генератор 11 опорных напр жени представл ющий собой, например, дв фазный синхронный генератор, имеющий ротор 12, механически соединен ный с электродвигателем 5, а также статорные обмотки 13 и 14, соединенные с управл ющими входами синх ронных детекторов 15 и 16 соответственно , сигнальные входы которых соединены с выходом фазочувствительного детектора 7,их выходы соединены со входами нуль-индикаторов 17 и 18 соответственно. Устройство работает следующим образом, Исследуемые гармонические напр  жени  и, и Uj частоты U) подаютс  на статорные обмотки 2 и 3 вращающегос  трансформатора 1. Полага , что магнитна  индукци , создаваема  током, протекак фш в каждой из обмоток, распределена вдоль воздуш ного зазора по.гармоническому за942 кону, а токи в обмотках сдвинуты друг относительно друга на четверть периода, можно написать выражение дл  нормированной магнитной индукции в произвольной точке воздушного зазора с угловой координатой Л. )co5o6cos(cot-jy(U)5in(y.sin(co.tfj) J где у, - безразмерные коэффициенты характеризующие отклонение двухфазной системы питани  статорных обмоток 2 и 3 вращакнцегос  трансформатора 1 от симметричной. Если ,, то питающие напр жени  и( и и сдвинуты друг относительно друга по фазе ровно на 90 , а еслнХ 0, то точно равны амплитуды напр жений U и U. Дл  слу а  симметричной двухфазной системы напр жений U и U, полага  у 0 , вьфажение 1 принимает вид B cosoicoswttsinot5inot«cos(ut-ei). (2) в этом случае магнитное поле статора вращающегос  трансформатора 1 будет круговым (с единичной нормированной магнитной индукцией), вращающимс  с угловой скоростью со в положительную сторону увеличени  угла ОС пр мое поле) , В общем случае, когда jO HAsO вьфажение (l) после преобразований можно привести к виду br l 4in f+co5 yco5 wt-oC+oirct( , ., (3) - cos .+аct -) j. Первое слагаемое вьфажени  (3) представл ет собой пр мое круговое вращающеес  магнитное поле, а второе - обратное круговое вращающеес  магнитное поле. В устройстве используетс  автоматическое подавление неинформативной части ЭДС, индуктируемой в роторе вращающегос  трансформатора 1 (эдС от пр мого вращающегос  магнитного пол ) подачей на входы сумматора 6 Выходного напр жени  вращающегос  тргшсформатора 1 и компен;сирующего напр жени  Uj, противофазного ЭДС, наводимой в роторе вращающегос  трансформатора 1 от пр мого вращающегос  магнитнбго пол 

ll,-K(w-a)-| SAn if+cos y 5 nr{u-si) (4)

где K - коэффициент передачи селективного элемента 10 и управл емого делител  9 напр жени  .

Формирование компенсирующего напр жени  осуществл етс  выделением из спектра выходного напр жени  вращающегос  трансформатора 1 напр жени  частоты со- благодар  его преобразованию при прохождении через селективный элемент 10 и управл емый делитель 9 напр жени , выполн ющий функцию регулировани  уровн  U.J.

Выходное напр жение селективного элемента 1Q

(Q-a)SWytco5 sin(u3-n.H(5)

arctg(Aig-yQ . где К - коэффициент передачи селективного элемента 10, используетс  также в качестве опорного напр жени  фазочувствительного детектора 7,

Вькодное напр жение сумматора 6 в случае полного подавлени  напр жени  частоты со-и

tJ5- -ICj(u-fC)Ss;n J4 -05 y5in|(u) +

imi,

где К. - коэффициент пропорциональности .

Это напр жение воздействует на сигнальный вход фазочурствительного детектора 7, на управл ющий вход которого подаетс  опорное напр жение с выхода селективного элемента 10.

Фазочувствительный детектор 7 в функциональном отношении можно представить устройством, осуществл ющим перемножение входных напр жений и фильтрацию выходного напр жени . Выходное напр жение фазочувствительного детектора 7 в случае полного подавлени  напр жени  частоты U - Ji

() 51rl X

+ + arci - -apci l-xt yl ,

где К - коэффициент преобразовани , фазочувствительного.детектора 7.

Из выражени  (7) видно, что в случае полного подавлени  напр жени  ч ас то ты Ы-О. выходное напр жение фазочувствительного детектора 7 не содержит посто нной составл ющей. Пе- ременна  состгшл юща  выходного на- пр жени  фазочувствительного детект тора 7 подавл етс  фильтром 8 нижних частот.

В случае неполного подавлени  напр жени  ч ас тоты(сО-д выходное напр жение фазочувствительного детектора 7

v(. o5 2-C 5 2nif ,

-arct()-(,|(u-a) in Jtco5y),

В этом случае, как следует из выражени  (8), выходное напр жение фазочузствительного детектора 7 содержит посто нную составл ющую

((- fb4;n if 4C05 y)j

величина и знак которой опрёдел ютс  величиной и знаком неравенства амплитуд напр жени  частоты(и спектра выходного напр жени  вращающегос  трансформатора I и компенсирующего и,.

Это посто нное напр жение воздействует на управл ющий вход управл емого делител  9 напр жени  так, чтобы обеспечить равенство и, таким образом, автоматически подавить неинформативную составл ющую выходного напр жени  вращающегос  трансформатора 1 (напр жение частоты со - Я.).

Выходное напр жение (7) фазочувствительного детектора 7 подаетс  на сигнальные входы синхронных детекторов 15 и 16, на управл ющие входы которых подаютс  напр жени  от генератора опорных напр жений .

Ug-Esinasit;

У,Есо5 2лЬ,-,0)

где Е - амплитуда выходных напр жений генератора 11. Выходные напр жени  синхронных детекторов 15 и 16 соответственно после перемножени  и фильтрации) равна

V|,l 2l44(w -n- 4 5injf4Co6y

К- б ТуТЛоб. -| -arH Ui|y )-Kj 4m ytcosy X 5i« arct (tg Hj -arct Ui Jfl .(11),

,к; К4кДсо -о.)- хЧ;п у+соб ух

co5 oipct||. ° -arctg (Xlg;yfl. + co6Y« x4bin y + . co5 arctg (У) -oircl Uil l , (12)

где К и K - коэффициенты преобразовани  синхронных детекторов 15 и 16 соответственно,

К и К - результирующие коэффициенты преобразовани  трактов преобразовани .

Предлагаемое устройство используетс  дл  точной индикации квадратуры и -равенства амплитуд напр жений и и и. Поэтому, полага , что система напр жений U, и U. близка к симметричной, т.е. , выражени  (13) и (14) можно упростить

.( (13)

1200194

У

.гг

Замен   arctg- г-на grcsin в

ii

выражени  (Ю) и на огссов

ьч

выражени  (.11), можно записать вы0 .ражени  дл  выходных напр жений синхронных детекторов 15 и 16 соответственно , которые подаютс  на входы нуль-индикаторов 17 и 18 соответственно

U,o-4 fi05)

V4.

Таким образом, нуль-индикатор 17

Q показывает у-коэффициент, характеризующий отклонение фазового сдвига между исследуемыми напр жени ми и, и и, от 90 , а нуль-индикатор 18 показьшаетЯ-коэффициент, характеризующий неравенство амплитуд напр жений и, и и. При изменении знака у или Л измен етс  знак выходных напр жений синхронных детекторов 15 или 16 соответственно и измен етс  направление отклонени  стрелок (относительно нулевого значени ) нуль-индикаторов 17- или 18 соответственно , в качестве которых используютс  приборы посто нного тока с нулем посередине шкалы. В симметричной двухфазной системе , следовательно, показани  нуль-индикаторов 17 и. 18 при этом принимают нулевые значени . Величина отклонени  стрелок нуль-индикаторов 17. и 18 характеризует степень отклонени  сдвига фаз между исследуемыми напр жени ми и и и от 90 и неравенства их амплитуд соответственно.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ КВАДРАТУРЫ И РАВЕНСТВА АМПЛИТУД ДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее электродвигатель, вращающийся трансформатор, сумматор, фазочувствительный детектор, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и селективный элемент, вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося трансформатора, ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с соответ- ... ствующими входами устройства, выход селективного элемента соединен с управляющим входом фазочувствительного детектора и сигнальным входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося трансформатора, выход сумматора соединен с сигнальным входом фазочувствительного детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени настройки, в него введены первый и второй синхронные детекторы, первый © и второй нуль-йндикаторы, а также генератор опорных напряжений, ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с управляющими входами первого и второго синхронных детекторов соответственно, сигнальные входы которых соединены с выходом фазочувствительного детектора, а выходы - с входами первого и второго нуль-индикаторов соответственно.

   SU о., 1200194 >

   1 1200194 2