SU384072A1 - Фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в автоматических мостах переменного тока, в частности цифровых, дл  измерени  параметров комплексных сопротивлений.

Известный фазовый способ раздельного уравновешивани  моста переменного тока, при котором сначала производ т уравновешивание по реактивной составл ющей иа основе сравнени  фазовых углов между напр жением небаланса и падением напр жени  на плече, противоположном плечу измер емого объекта, и между падением напр жени  на плече, смежном с плечом измер емого объекта, и напр жением питани , а затем уравновешивают мост по активной составл ющей , свод  напр жение небалансак нулю , требует выполнени  трех последовательных операций, причем одна из них  вл етс  вспомогательной. Кроме того, заранее заданна  последовательность операций приводит к тому, что информаци  о величине активной составл ющей может быть получена только после уравновешивани  моста по реактивной составл ющей.

Последнее присуще и другому фазовому способу раздельного уравновещивани , при котором уравновешивание моста по реактивной составл ющей осуществл ют по результату сравнени  фазовых углов между падением напр жени  на плече, смежном с плечом измер емого объекта, и инвертированным нанр лчением питани  мостовой цепи и между напр жением небаланса и инвертированным падением напр жени  на плече, противоположном плечу измер емого объекта.

Цель изобретени  - обеспечение возможности одновременного уравновешивани  по обеим составл ющим.

Это достигаетс  тем, что дл  уравновещивани  по реактивной составл ющей фазовый угол между напр жением небаланса и падением напр жени  на плече, противоположном плечу измер емого объекта, сравнивают не

только с фазовым углом между падением напр жени  на плече, смежном с плечом измер емого объекта, и напр жением питани , но и с фазовым углом между падением напр жени  на плече, смежном с плечом измер емого объекта, и инвертированным напр жением питани , а уравновешивание по активной составл ющей производ т по результату сравнени  фазового угла между падением напр жени  на плечах одной ветви с фазовым

углом между падени ми напр жени  на плечах другой ветви.

На фиг. 1 показана блок-схема цифрового моста дл  осуществлени  предложенного способа уравновещивани ; иа фиг. 2 - кругова 

диаграмма, по сп юща  способ уравновещивани  на примере мостовой измерительной цепи моста.

Мост содержит измерительную мостовую цепь 1, плечи которой образованы измер емым объектом с параметрами Ci, Ri, сопротивлепи ми Rz, Ra, уравновешивающим цепь по реактивной составл ющей, уравновеши .вающим цепь но активной составл юнюй, и конденсатором С:,; генератор 2 сипусоидальпого напр жени , фазовременные нреобразователп 3, 4, 5, 6, интеграторы 7, 8, 9, схему «Запрет 10, блоки //, 12 уравповешивани  соответственно по реактивной и активной составл юпдим , цифровые индикаторы 13, 14 соответственно активной и реактивной составл ющих .

На круговой диаграл1ме прин ты следующие обозначени : нанр жение питани  аЪ мостовой измерительной цени, окружности уравновешивани  . а, р, положение иотенциальной точки с вершины мостовой измерительной цени С(|, положение иотенциальиой точки d вершины мостовой цени ири различных значени х уравновешивающих параметров (сопротивле1П1Й , /,) i-d, фазовый угол /LC(tdb-/La, фазовый угол / аЬсо-Z p.

Уравновешивание моста осуществл етс  путем одновремеиной регулировки сопротивлений , . уравновешивающих его по реактивной и активной составл ющим.

Состо ние квазиравновеси  моста ио реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени  достигаетс  в момент выведени  потепциальной точки d па окружность fi, проход щую через потенциальную точку Со, состо ние квазиравновеси  ио активной составл ющей - в момент выведепп  потенциальной точки d на окружность cs, проход щую через потенциальную точку Со.

При одповремеииом изменении параметров, урав овешивающих мостовую цепь ио активной и реактивной составл ющим, иотенциальна  точка d может оказатьс  в любом месте круговой диаграммы. Так как вписаниый угол измер етс  половиной дугн, на которую он опираетс , а угол, образованный хордой и касательной - половиной дуги, заключенной внутри него, то лищь в случае, когда потенциальна  точка d находитс  на дуге Cude окружности 1 и сс (180°+Р), когда потеицнал1)На  точка d находитс  па дуге СоЬ окружиости (3, так как напр жение  вл етс  касательной к окружностп (3 в точке Ь, а напр жение (/,„,, - хордой этой окружности.

Из анализа круговой диаграммы видно, что фазовый угол а- в зоне, охваченной окружностью (3 ( дл  потенциальной точки rfa) всегда больше фазового угла р, но меньще фазового угла (180°+р). В зо«е, не охваченной окружностью р, фазовый угол а может принимать значени  меньше фазового угла Р (/1ач дл  потенциальной точки di, либо

больше фазового угла (180°-{-р) (, Лаз, Асе/, дл  поте1щпальных точек dz, ds, d).

Дл  получени  однозначпой информации, необходимой дл  определени  иаиравлени  изменени  нараметра, уравновешивающего мостовую цень по реактивиой составл ющей, осуществл ют одиовремеппое сравнение фазового угла а с фазовым углом р и с фазовым углом (180°+р).

В этом случае сигиалы с выходов схем, ироизвод щих это сравиепие, имеют одинаковую пол рность или отрицательную, если Z-os меиьще и меиьще (180°+р), либо положительную , если больше угла Zip и больше (180°+р) лишь в случае, когда иотеициальна  точка d находитс  в зоие, «е охватываемой окр -жиостью р. Есл.п же аютенциальнаЯ точка d находитс  в зоне, охватываемой окружностью р, сигналы с выходов схем, производ щих сравнение указанных выше углов , имеют разную нол рность.

При уравновешивании моста по активной составл ющей информаци  дл  автоматической коммутации уравновешивающего иараметра получаетс  путем сравнени  фазового угла между напр жени ми {/„ и (J - -zlaco& Z-Y с фазовым углом между напр жени ми Uad и Udb-Z adb(f.

При расположении иотенциальной точки d в области, не охватываемой окружностью а, проход щей через потенциальную точку Со, фазовый угол 7 больше фазового угла ф, а при расиоложении потеициальной точки d в области, охвачениой указанной окрул ностью, фазовый угол Y меньше фазового угла ф. Из круговой диаграммы видно, что лишь в случае, когда потенциальные точки Со и d наход тс  на одной окружности а, что и соответствует состо нию квазиравновеси  моста ио активной составл ющей.

Часть блок-схемы, содержаща  фазовременные нреобразователи 3, 4, интеграторы 7, 8, схему «Запрет 10, блок уравновешивани  // и цифровой индикатор 13,  вл етс  каналом уравиовешиваии  ио реактивной составл ющей . С мостовой измерительной цепи / на входы фазовременного преобразовател  3 поступают напр жени  Оаь и Ось, фазовый сдвиг между которыми соответствует фазовому углу р, а на входы фазовременного преобразовател  4 - напр жени  Udc и Udb, фазовый сдвиг между которыми соответствует фазовому углу а. Фазовремениые иреобразователи 3, 4 вырабатывают импульсы одинаковой амнлитуды, длительность которых соответствует фазовым углам между иаир жеии ми , поступаюшими на их входы, причем, если на выходе фазовремениого преобразовател  4 вырабатываетс  один импульс, соответствующий углу ее, то на выходе фазовременного нреобразовател  3 вырабатываетс  два импульса, один из которых соответствует углу р, а второй - углу (180°-|-р).

Эти импульсы поступают на входы интеграторов 7, 8, которые сравнивают их по длительности . Интегратор 7 сравнивает фазовые углы аи р, а интегратор 8 - фазовые углы а-и (180°+р).

Результирующие напр жени  на выходе интеграторов 7, 8 завис т от соотношени  длительностей импульсов, поступающих на их входы и, следовательно, от соотношени  величин фазовых углов а и р, а также /La и Z:(180°-|-|:5). Выход интегратора 7 соединен с входом схемы «Запрет 10, а выход интегратора 8 - с запрещающим входом той же схемы -«Запрет, выход которой управл ет работой блока // уравновешивани  по реактивной составл ющей. Лишь в случае, когда с интегратора 7 на схему «Запрет поступает напр жение отрицательной пол рности, а с интегратора 8 - напр жение положительной пол рности, на выходе схемы «Запрет вырабатываетс  положительный сигнал. Блокиру  все изменени  параметра, уравновешивающего мостовую цепь по реактивной составл ющей , привод щие к результирующему сигналу отрицательной пол рности на выходе схемы «Запрет 10 и, сбрасыва  все изменени  параметра , привод щие к результирующему сигналу положительной пол рности на выходе схемы «Запрет 10, привод т мостовую цепь к состо нию квазиравновеси  по реактивной составл ющей.

Канал уравновешивани  по активной составл ющей содержит фазовременные преобразователи 5, 6, интегратор 9, блок уравновешивани  12 и индикатор 14. При уравновешивании мостовой цепи по активной составл ющей на входы фазовременного преобразовател  5 поступают напр жени  Uad и Udb, а на входы фазовременного преобразовател  6 - напр жени  f/ac и Ud,Фазовремепные преобразователи 5, 6 формируют импульсы одинаковой амплитуды, длительность которых соответствует углу сдвига фаз между нанр жени ми, поступающими на их входы. Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 5, 6 поступают на входы интегратора 9, который сравнивает их по длительности. Пол рность сигнала на выходе интегратора 9 зависит от соотношени  длительностей импульсов, поступающих на его входы. Блокиру  все изменени  параметра , уравновешивающего схему по активной составл ющей, привод щие к результирующему сигналу положительной пол рности на выходе интегратора 9, и сбрасыва  все изменени  параметра, привод щие к результирующему сигналу отрицательной пол рности, привод т мостовую цепь к квазиравновесию по активной составл ющей. Дл  устранени  сбоев в работе после окончательной коммутации уравновешивающих параметров по обеим составл ющим на каждом шаге блоки 11 и 12 уравновешивани  каждый в своем канале закорачивают выходы интеграторов 7, 8 и 9, подготавлива  их к

новому сравнению на следующем такте.

П 5едмет изобретени 

Фазовый способ раздельного уравновешивани  моста переменного тока, при котором уравновешивание по реактивной составл ющей производ т по результату сравнени  фазовых углов между напр жением небаланса и падением напр жени  на плече, противоположном плечу измер емого объекта, и между падением напр жени  на плече, смежном с плечом измер емого объекта, и напр л енпем питани , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  возможности одновременного

уравновешивани  по обеим составл ющим, дл  уравновешиван1   по реактивной составл ющей используют также результат сравнени  первого пз названных фазовых углов с фазовым углом между падением напр жени 

на плече, смежном с плечом измер емого объекта, и инвертированным напр жением питани , а уравновещивание по активной составл юндей производ т по результату сравнени  фазового угла между падени ми напр жени  на плечах одной ветви с фазовым углом между падени ми напр жени  на плечах другой ветви.

fpuz. f

йС