SU828113A1 - Устройство дл измерени сдвига фазМЕжду НАпР жЕНиЕМ и TOKOM - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  фазы тока фиксированной частоты в диапазоне +60°, преимущественно дл  измерени  фазы тока многофазных электрических машин , например синхронных гистерезисных двигателей.

Известны устройства дл  определени  сдвига фазы между напр жением и током активно-резисторной нагрузки, содержащие логические датчики, которые отличаютс  механической сложностью, инерционностью и погрешностью измерени  в зависимости от изменени  частоты 1.

Известно устройство дл  измерени  сдвига фазы между напр жением и током,  вл ющеес  прототипом данного изобретени  2.

Данное устройство  вл етс  простейшим двухканальным преобразователем сдвига фазы каналов в среднее значение выходного напр жени . Сигнальный канал состоит из стабилитрона, транзисторного ключа и нагрузки. Стабилитрон подключен через резистор к измер емому напр жению и через переход эмиттер-коллектор ключа - к нагрузке канала; при этом отрицательный вывод стабилитрона соединен с эмиттером. Опорный канал состоит из диодов в цепи измер емого тока и того же транзисторного

ключа. Диоды включены встречно и параллельно друг другу и соединены с промежутком база-эмиттер ключа. Измеритель среднего значени  выходного напр жени  устройства подключен к нагрузке сигнального канала.

Основным недостатком этого устройства  вл етс  наличие значительной ошибки измерени  сдвига фазы (5-10%). Ошибка обусловлена наличием импульса обратной пол рности от пр мого падени  напр жени  на стабилитроне, что уменьшает измер емую величину, а также нарушением пропорциональности измер емого напр жени  сдвигу фазы в зоне фронтов сигнального и опорного напр жений. Другими недостатками устройства  вл ютс  нечувствительность к знаку сдвига фазы и неудобство отсчета.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени , учет знака фазы в диапазоне ±60° и расширение функциональных возмол ностей устройства.

Эта цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  сдвига фазы между напр жением и током, содержащее индикатор среднего значени  выходного напр жени , транзисторный ключ, два полупроводниковых диода, соединенных встречно-параллельно , последовательно соединенные резистор и стабилитрон, введены второй однотипный стабилитрон, повышающий траисформатор , два доиолнительных резистора и диода, переключатель фазы напр жеии , а траизисторный ключ замеиеи двойным, причем стабилитроны соединены носледовательно-встречно , транзисторный ключ соединен с полупроводниковыми диодами через повышающий трансформатор, один вывод вторичной обмотки которого соединен с коллекторами транзисторов ключа и с катодами дополнительных диодов, соединенных своими анодами с нервыми выводами доиолнительных резисторов, вторые выводы которых соединены со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора, а последовательно соединенные резистор и два стабилитрона через переключатель фазы напр жени  соединены с источником переменного напр жени .

На фиг. 1 представлена электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - графики дл  по снени  принципа работы устройства.

Источник 1 нанр жений сигнального канала предлагаемого устройства соединен через переключатель 2 и резистор 3 с полол ительными выводами стабилитронов 4 и 5. Отрицательные выводы стабилитронов соединены друг с другом. Стабилитроны соединены через переход эмиттер-эм«ттер двойного транзисторного ключа 6 с резистором 7 и измерителем 8 среднего значени  напр л ени . Источник опорного напр жени - диоды 9 и 10 в цепи измер емого тока- соединен через трансформатор 11 и резисторы 12, 13с переходами база-коллектор транзисторного ключа 6. Отрицательные выводы диодов 14 и 15 соединены друг с другом и с коллекторами транзисторов ключа 6, положительные - с базами транзисторов ключа 6.

Устройство работает следующим образом . Измер емое напр жение преобразуетс  в сигнальный меандр f/c (фиг. 2а) резистором 3 и стабилитронами 4 и 5, а измер емый ток - в опорный меандр Uon (фиг. 26) диодами 9 и 10 и трансформатором 11. Трансформатор увеличивает пр мое напр жение на диодах 9 и 10 в два-три раза и создает запас по напр жению срабатывани  транзисторного ключа 6. Резисторы 12 и 13 ограничивают величину тока базы транзисторов ключа, а диоды 14 и 15 - величину обратного надр жени  база-коллектор . Преобразование напр жени  и тока в меандры не отрал аетс  на сдвиге фазы, поэтому меандры f/c и t/on сохран ют сдвиг фазы между напр жением и током.

В исходном состо нии меандры t/c и Uon имеют начальный сдвиг фазы . Через транзисторный ключ проход т половины положительных и отрицательных импульсов . Среднее значение Ucp выходного напр жени  /н(фо) (фиг. 2в) равно нулю. При наличии дополнительного (измер емого ) сдвига фазы, например, при смещении

t/c(cpi) на cpi -|-60° (пунктир на фиг. 2г) положительные импульсы увеличены, а отрицательные зменьщены на величипу ерь что равносильно наличию на нагрузке положительного импульса с длительностью 2ф1 и амплитудой, равной напр жению стабилизации (Уст стабилитронов. Среднее значение UCP (фиг. 2г) выходного напр жени , определ емое площадью и знаком импульса , пропорционально измер емому сдвигу Фь

Использование дл  измерени  сдвига фазы симметричного нанр жени  f/c(9i), состо щего из одинаковых положительных и отрицательных импульсов, вместо однопол рного нанр жени  у известного устройства , устран ет основную погрешность измерени , вызванную остаточными импульсами другой пол рности, и увеличивает в два раза чувствительность устройства. Введение начального смещени  каналов устройства фо 90±30° устран ет другие недостатки известного устройства: смешает зону непропорциональности за пределы диапазона измерени , позвол ет определ ть знак сдвига фазы-и устран ет неудобства отсчета (нуль измер емого сдвига ф1 совпадает с нулем выходного нанр жени ). Введение переключател  фазы нанр жени  расшир ет функциональные возмол ности.

Изобретение сохран ет преимущества прототипа: простоту и отсутствие источников питани  и добавл ет к ним основное преимущество других, более и дорогих измерителей фазы - высокую точность измерени . Поэтому применение устройства , например, дл  измерени  фазы тока многофазных электрических машин прежде всего дает экономический эффект, так как удешевл ет аппаратуру, и, кроме того, дает простой способ определени  фазовой характеристики машины.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  сдвига фазы напр жением и током, содержащее индикатор среднего значени  выходного напр л ени , транзисторный ключ, два полупроводниковых диода, соединенных встречно-параллельно , последовательно соединенные резистор и стабилитрон, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности , учета знака фазы в диапазоне ±60 и расширени  функциональных возможностей , в него введены второй однотипный стабилитрон, повышающий трансформатор, два дополнительных резистора и диода, переключатель фазы напр жени  и транзисторный ключ заменен двойным, причем стабилитроны соединены последовательновстречно , транзисторный ключ соединен с