SU868602A1 - Гальваномагнитный амплитудночастотный измерительный преобразователь непрерывного действи - Google Patents

Description

Насто щее изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  использовани  в аналоговых регул торах возбуждени  синхронных электрических машин силь ного действи . Известен врем -импульсный амплитудно-частотный измерительный преоб разователь, используемый в аналогоцифровом автоматическом регул торе возбуждени  синхронного генератора сильного действи , содержащий транс форматор и последовательный резонан ный контур LC,св занные с источником преобразуемого напр жени , выпр мители, подключенные один ко входу преобразовател , а другой - к конденсатору резонансного контура, резистор , подключенный к выходам вы- пр мителей, источник напр жени  пос то нного тока и блок сравнени , вхо ды которого св заны с резистором и источником посто нного напр жени , а выход - с нуль-индикатором, форми руюцим пр моугольные импульсы, причем длительность импульсов зависит как от амплитуды, так и частоты пре образуемого напр жени  ГИ. Дискретизированный ко времени ан логовый выходной сигнал врем -импул ного амплитудно-частотного измерительного преобразовател  при использовании преобразовател  в аналоговом регул торе возбуждени  сильного действи  требует предварительного сглаживани  дополнительным фильтром, что снижает быстродействие преобразовател . наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  гальваномагнитный амплитудно-частотный изм ительный преобразователь непрерывного действи , содержащий подключенные к входным клеммам преобразовател  два идентичных перемножител  холла, имеющих каждый источник магнитного пол  с первичной и вторичной обмотками, размещенныки на магнитс 1роводе с воздушным зазором, и полупроводниковый элемент Холла, помещенный в воздушный зазор магнитопровода , резонансный контур RLC в цепи первичной обмотки источника магнитного ПОЛЯ первого перемножител , последовательно соединенные резистор и конденсатор в цепи первичной обмотки источника магнитного пол  второго перемножитёл , вторичные обмотки источника магнитного пол , подключенные через балластные резисторы к токовым электродам элементов Холла противоположных перемножителей, и выходной усилитель-вычитатель с источником стабилизированного опорного напр жени  посто нного тока, св занный с последовательно соединенными электродами Холла элементов Холла перемно жителей: Г2Д. Недостатком известного гальваномагнитного измерительного преобразовател   вл етс  низка  чуствительность к. изменению амплитуды и частоты преобразуемого напр жени  и повышенное содержание гармонических со-ставл ющих в выходной ЭДе Холла, обусловленные малым значением угла сдвига фаз токов в первичных обмотках источников магнитного пол  перемножителей Холла и относительно слабой его зависимостью от частоты. Другим недостатком известного гальваномагнитного измерительного преобразовател   вл етс  его сложность , св занна  с наличием выходно,го усилител -вЕлчитател  с источником стабилизированного опорного напр жени . Цель изобретени  - упрощение и по вышение чувствительности преобразовател  и снижение значени  гармонических составл ющих в выходной ЭДС Холла путем создани  оптимального режима работы перемножителей Холла, обеспечивающего дискретное изменение угла сдвига фаз между токами в первичных обмотках источников магнитного пол  перемножителей при перех де частоты преобразуемого напр жение через номинальное значение и повышенное значение этого угла, близкое к предельному (+ ) при снижении и повышении частоты соответственно, Указанна  цель достигаетс  тем, что в гальваномагнитном амплитудно . частотном измерительном преобразователе напрерывного действи , содержащем подключенные к входным клеммам преобразовател  два идентичных перемножител  Холла, имеющих каждый источник магнитного пол  с первичной и вторичной обмотками, размещенными на магнитопроводе с воздушным зазором , и полупроводниковый элемент Хол па, помещенный в воздушный зазор магнитопровода, резонансный контур RLC в цепи первичной обмотки источника магнитного пол  первого перемно жител , последовательно соединенные резистор и конденсатор в цепи первич ной обмотки источника магнитного пол второго перемножител , вторичные об мотки источников магнитного пол , подключенные через балластные резис ры к токовым электродам элементов Холла противоположных перемножителе соединенные последовательно электро ды Холла элементов Холла,источник магнитного пол  первого пе вмножите л  дополнительно снабжен цепочкой и оследовательно соединенных резистора второй первичной обмотки, подключенной к входным клеммам преобразовател  встречно с его основной первичной оботкой , а последовательно соединенные лектроды Холла элементов Холла подключены к выходным клеммам преобразовател . На фиг. 1 изображена принципиальна  электрическа  схема гальванома гнитного амплитудно-частотного измерительного преобразовател  непрерывного действи , на фиг.2 и 3-векторные диаграммы, показывающие фазные соотношени  между электрическими и магнитными величинами в преобразовате- ле соответственно при частоте преобразуемого напр жени  меньшей и большей номинальности; на фиг. 4 векторна  диаграмма электрических величин и магнитной индуктивности второго перемножител  преобразовател . Гальваномагнитный амплитудно-частотный измерительный преобразователь содержит два идентичных перемножител  1 и 2 Холла, св занных с входными клеммами преобразовател , состо щие из источников 3 и 4 магнитного пол  и полупроводниковых элементов 5 и 6 Холла, параллельный резонансный контур RLC 7 и балластные резисторы 8 и 9 в первом перемножителе, балластный резистор 10 и последовательно соединенные резистор 11 и конденсатор 12 во, втором перемножителе. Источники 3 и 4 магнитного пол  перемножителей 1 и 2 выполнены на одинаковых магнитопроводах с воздушными , зазорами (не показаны), в которых установлены полупроводниковые элементы Холла 5 и 6, и имеют первичные и вторичные обмотки, св занные соответственно с входными клеммами преобразовател  и токовыми электродами элементов Холла 5 и 6. Источник 3 магнитного пол  перемножител  1 снабжен двум  первичными обмотками: основной первичной обмоткой 13 и дополнительной первичной обмоткой 14 с одинаковым числом витков , включеншлми по отношению друг к другу встречно, и вторичной обмоткой 15, а источник 4 магнитного пол  перемножител  2 - первичной обмоткой :17. Перемножитель Холла 1 подключен |к входным клеммам преобразовател  разноименными выводами первичных обмоток 13 и 14 источника 3 магнитного пол , причем в цепи основной первичной обмотки 13 установлен параллельный резонансный контур RLC ,7,который осуществл ет преобразование изменений частоты входного .напр жени  преобразовател  в изменени  амплитуды и фазы, а в цепь дополнительной первичной обмотки 14 включен балластный резистор 8, котоЕ ай предназначен дл  создад1и  условий взаимной компенсации в источнике 3 магнитного пол  действи тока Зд в дополнительной первичной обмотке 14 и. активной составл ющей Зон тока ЗУ, резонансного контура RL 7 в основной первичной обмотке 13. Перемножитель Холла 2 подключен входным клеммам преобразовател  первичной обмоткой 16 источника 4 мг.гнитного пол  через последовательно соединенные резистор 11 и конденсатор 12,предназначенные дл  получени  соответствующего угла сдвига фаз между током 3 первичной обмотки 16 и результирующим током 3 Зк - Зц в первичных обмотках 13 и 14 источни ка 3 магнитного пол  перемножител  Холла 1. Полупроводниковый элемент Холла 5, расположенный в воздушном зазоре магнитопровода источника 3 магнитного пол  перемнржител  1, через балластный резистор 9 подключен токовыми электродами к вторичной .обмотке 17 источника 4 магнитного пол  перемножител  2,а полупроводниковый элемент Холла 6, расположенный в воздушном зазоре магнитопровода источника 4 магнитного пол  перемножител  2, через балластный резистор 10 подключен токовыми электродами к вторичной обмотке 15 источника 3 ма нитного пол  перемножител  I. Полупроводниковые элементы Холла 5 и 6 электродами Холла включены последовательно дл  суммировани  ЭДС Холла обоих перемножителей 1 и 2 и подключены к выходным клеммам преоб разовател . гальваномагнитный амплитудно-частотный измерительный преобразовател работает следующим образом. Преобразователь входными клеммами подключают к источнику напр жени  О с измен ющимис  амплитудой и частото Перемножитель Холла 1 осуществл е перемножение магнитной индукции 6 источника 3.магнитного пол  и тока .a.-t f протекающего через элемент Холла 5. Магнитна  индукци  В создаетс  результирующим током , равным раз ности между током 3ц. основной первич ной первичной обмотки 14 источника 3 магнитного пол . Ток Ig.f в элементе Холла 5 возбуждаетс  ЭДС Et во вторичной обмотке 17 источ ника 4 магнитного пол  перемножител  Холла 2 и пропорционален току 3/ в его первичной обмотке 16. При этом ЭДС и ток Зз, сдвинуты по фазе относительно тока 3 на угол i -сОи угол -c/n-ji соответственно. Перемиожитель Холла 2 осуществл ет перемножение магнитной индукции источника 4 магнитного пол  и ток 9.4. протекающего через элемент Холла 6. Магнитна  индукци  В,;, создаетс  током d ij в первичной обмотке 16 источника 4 магнитного пол . Ток в элементе Холла 6 возбуждаетс  ЭДС Е во вторичной обмотке 15 источника 3 магнитного пол  перемножитеп  1 и пропорционален результирующему току J В его первичных обмотках 13 и 14. При этом. ЭДС Ё и ток сдвинут по фазе относительно тока 3 на угол J - «л и угол соответственно . Таким образом ЭДС Холла е и вхо перемножителей 1 и 2, воаникак1щие между электродами Холла элементов Холла 5 и 6, соответственно равны е, , Urn- ( -cfl) Sin(out - 8) ; Ч,, m (ш1+Ai-(A))( л U.Sin(iot ;:dL,+ | -oft., g) где ci , ctj - углы сдвига фаз между напр жением и на -входе преобразовател  и токами j и tl а в первичных обмотках источников 3 и 4 магнитного пол  соответственно угол сдвига фаз между током 3 (ч и магнитной индукцией B(Bii) источников 3 и 4 магнитного пол  соответственно угол сдвига фаз между ЭДС Ё(Ё2.) вторичной обмотки 15.(17) и током . Зэ,1(9д) в элементах Холла 5 и 6 соответственно. Знаки -1-й - угла di соответствуют повышен ной к номинальной f .частоте f напр жени  U на входе преобразовател . Благодар  введенным резистору 8 и и дополнительной первичной обмотке 14, включение встречно с основной обмоткой 13 источника 3 магнитного пол , по которым протекает ток компенсирующий.полностью (при f « f или частично (при f 4 ) активную составл ющую 3цдтока резонансного контура RLC 7, настроенного на частоту f fytOM .угол oL близок к и при переходе частоты f напр жени  О ад« измечерез номинальное значение н етс  практически на величину J При частоте напр жени  U на входе реобразовател  f . еактивна  составл юща  3.р Jj, З ока 3 резонансного контура RLC 7 ндуктивна  составл юща  i gнесколько ревьшает ток t)i , а полный ток 3,1. меет индуктивный характер. При этом езультирующий ток 3 первичных обмоок 13 и 14 источника 3 магнитного ол  отстает по фазе от напр жени  на входе преобразовател  на угеш близкий к , илиэпии л - . При частоте напр жени  U на вхое преобразовател  f fцoм(Фиг. 3) еактивнгш составл юща  .p тока 3ц

мкостна , активна  составл юща  3 j несколько, меньше тока Л полный

ок Заимеет емкостный характер. При том ток Зо опережает по .фазе напр ение и на входе преобразовател  таке на угол oL близкий к . е

Параметры элементов (сопротивление езисто за 11, емкость конденсатора 12) электрической цепи первичной оботки 16 источника 4 магнитного пол  . выбраны такими, что угол Ajt сдвига . фаз между напр жением U на входе преобразовател  и током в первичной обмотке 16 мал и слабо измен етс  (в пределах заштрихованного сектора на фиг, 4) при изменении частоты f напр жени  и...15

Таким образом угол сдвига фаз между токами 5 и tlj источников 3 и 4 магнитного пол  перемножителей близок к и имеет различные знаки при переходе частоты f напр жени  U 20 на входе преобразовател  через номинальное значение (фиг. 2-4). Благодар  этому при суммировании ЭДС Холла е, Xil перемножителей, которое осуществл етс  в преобразователе за 25 счет последовательного соединени  элементов Холла 5 и 6 по электродам Холла, гармонические составл ющие двойной частоты) ЭДС е, , ед, взаимно компенсируютс , а их посто нные JQ составл ющие арифметически суммируютс . При этом суммарна  ЭДС Холла

Хь2 нэ выходе преобразовател  равна

Еха ex,,i uj;, Sin(A,jlc).c6sB

ЭДС Е)(2;Явл етс  функцией амплитуды и функцией частоты f напр жени  О на входе преобразовател , поскольку угол dl мен етс  дискретно при переходе частоты f через номинальное значение и непрерывно - в функции час- тоты f по мере ее снижен и  или повьшени  относительно номинальной. За счет указанного изменени  угла с., обусловленного введением в источник 4 магнитного пол  первого перемножите- 45 л  1 дополнительной первичной обмотки 16 и резистором 8, достигаетс  повышение чувствительности преобразовател  и более полна  компенсаци  гармонических составл ющих в суммарной 50 ЭДС Холла Е( вь1ходе преобразовател . В результатерасшир ютс  возможности по практическому применению преобразовател  и, в частности, в

качестве измерительного преобразовател  обобщенного информационного параметра в устройствах автоматического регулировани  синхронных электрических машин и автоматического включени  резерва (АВР).

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 311359, кл. Н 02 Р 9/14, 1970.

2.Леньков Ю.А. О возможности формировани  сигнала по обобщенному параметру в непрерывной форме, М., Труды ЮИ, 1978, вып. 371, с. 73-77

(прототип).