Калибратор фазы (его варианты)

 

КАЛИБРАТОР ФАЗЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ ) 1. Калибраторфазы, содержащий генератор, фазовращатель, трансформа тор , первичная обмотка которого .соединена с генератором, а вторичная .имеет вывод от средней точки, дополнительная обмотка соединена с входом фазовращателя, резистор, переменный конденсатор, переменный резистор, нуль-индикатор, регулятор, напряжения , усилитель мощности и переключатель с. двум контактными группами йа переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого ii нормально разомкнутыми контакт второй группы соединены ё выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между.собой через последовательно соеданенные переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, нуль-индикатор соединен своими входами со средней точкой вторичной Обмотки трансформатора и общей точкой соеданения резистора и переменного резистора; регулятор напряжения соединен своим входом с выходсм фазовращателя, а ёыходом - с входом усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности воспроизведения угла сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от О до 360, он снабжен квадратурным трансформатором с первичной и двумя вторичными обмотками , делителем напряжения и переключателем диапазонов, причем первичная обмотка квадратурного трансФорматора соединена с выходом усилителя мощности, .средняя точка пер-, вой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединена со средней точкой вторичной обмотки, трансформатора , вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с ноЕ лально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы переключателя, средняя точка второй вторничной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформатора , делитель напряжения соединен с выводами второй вторичной обмотки . квадратурного трансформатора, контакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора, а вторая вторичная обмотка его выполнена секционированной . 2. Калибратор фазы, содержащий генератор, трансформатор с ой«отками - первичной и вторичной со средней точкой, переменный конденсатор , переменный резистор и резистор, фазовращатель, регулятор напряжения усилитель мощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение , нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормально разомкнуилй контакт второй группы соединены с выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между собой через последовательно соединенные nepeMeH ный конденсатор, переменный разис тор и резистор, нуль-индикатор со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

С 01 К 25/00

sm

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-{ 21) 3349180/18-21 (22) .28.10.81 (46) 15.06.83. Бюл. »» 22 . (72) В.С. Гурьянов

71 (53) 621. 317. 77(088.8) (56) 1. Колтик Е.Д. Измерительные двухфазные генераторы переменного тока. М., Иэд-во Стандартов, 1968, с. 30-37.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2894922/18-21, кл..С 01 R 25/00, 26.06.81. (54)(57) КАЛИБРАТОР ФАЗЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ)

1. Калибратор фазы, содержащий

-генератор, фаэовращатель, трансформатор,.первичная обмотка которого соединена с генератором, а вторичная .имеет вывод от средней точки, дополнительная обмотка соединена с входом фазовращателя, резистор, переменный конденсатор, переменный резистор, нуль-индикатор, регулятор. напряжения, усилитель мощности и переключатель с. двуМя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормально разомкнутый контакт второй группы соединены с выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между собой че:рез последовательно соединенные пе- ременный конденсатор, переменный резистор и. резистор,. нуль-индикатор соединен своими входами со:средней точкой вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходом - с входом усилителя мощности, отличающийся. тем, что, с целью расширения функциональных . возможностей за счет обеспечения возможности воспроизведения угла,.80„,1023248 A сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от 0 до 360, он снабжен квадратурным трансформатором с первичной и двумя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазонов, причем первичная обмотка квадратурного. трансформатора соединена с выходом усилителя мощности, средняя точка пер-. вой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединена со средней точкой вторичной обмотки. трансформатора, вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы Q переключателя, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформато- ра, делитель напряжения соединен с выводами второй вторичной обмотки . квадратурного трансформатора, кон- . Я такты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами пер- i©l вой вторичной обмотки квадратурного трансформатора„ а вторая вторичная обмотка его выполнена секционированной. k©

2. Калибратор фазы, содержащий генератор, трансформатор с обмотками - первичной и вторичной со сред- Об ней -точкой, переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, фазовращатель, регулятор напряжения» усилитель мощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормально разомкнутый контакт второй группы соединены с выводами вторич- ной обмотки, а выводы и контактов соединены между собой через последовательно соединенные перемен ный конденсатор, переменный резис(тор и резистор, нуль-индикатор со1023ЫВ единен своими входами со средней точкой вторичной обмотки трансфор«: матора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом фаэовращателя, а выходом - с входом усилителя мощ« ности, отличающийся тем, что, с целью расширения функцио»альных возможнобтей эа счет обе спечения возможности воспроизведения угла сдвига фаэ между двумя напря» же»иямн в диапазоне от 0 до 360 о» снабжен квадратурным трансформатором с первичной и тремя вторичными обмотками, делителем напряжения . и переключателем диапазона, причем первичная обмотка квадратурного трансформатора соединена с выходом генератора, средняя точка первой вторичной обмотки квадратурноГо траНСформатора соединена со средней точ-.

Изобретение относится к злектро,измерительной технике и может быть использовано в фаэометрии.

Известен калибратор фазы, содержащий емкостной фазоврашатель (1j, 5 обеспечивающий погрешность задания фазового сдвига порядка 0,03О-О,ЗО что в ряде случаев оказывается недостаточным

«.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения 90-градусно- го фазового сдвига, содержащее генератор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с генера тором, вторичная - со средней точкой, резистор, конденсатор, переме»ный резистор, нуль-индикатор, вспомогательный фаэовращатель, регулятор напряжения, усилитель мощности и переключатель с двумя переключающими контактами, причем дополнительная обмотка трансформатора череэ последовательно соединенные вспомогательный .фазовращатель, регулятор напряжения и усилитель мощности соединена одним выводом со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, а вторым — с первым ! нормально замкнутым и вторым нормально разомкнутым контактами пере- QQ ключателя, вторые выводы которых соединены соответственно с выводами вторичной обмотки трансформатора, а выводы подвижных контактов соединены с последовательно соединенным конденсатором, переменным резистором и резистором, нуль-индикатор присоединен к средней точке вторич ной обмотки трансформатора и общей

«кой вторичной обмотки трансформатора, вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы переключетеля, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформатора, делитель напряжения соединен с выводами ! второй вторичной обмотки квадратурного трансформатора, контакты переключения диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора, вторая вторичная обмотка квадратурного трансформатора выполнена секционированной, третья его вторичная обмотка соединена с фазовращателем, а первичная обмотка трансформатора соединена с выходом усилителя мощности.

2 тожМ соединения резистора и переменного резистора (2g .

Недостаток данного устройстваневозможность воспроизведения углов кроме 900

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности воспроизведения угла сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от 0 до 360.

Поставленная цель достигается тем, что калибратор фазы, содержащий генератор, фазовращатель, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с генератором, а вторичная имеет вывод от средней точки, дополнительная обмотка соединена с входом фазовращателя, резистор, переменный конденсатор, переменный резистор, нуль-индикатор„ регулятор напряжения, усилитель мощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормально разомкнутый контакт второй группы соединены с выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между собой через последовательно соединенные. переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, нуль-индикатор соединен своими входами со средней точкой вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходы - с входом усилителя мощности, снабжен квадратурным трансформатором с первичной и

1023248

20

60 двумя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазонов, причем первичная обмотка квадратурного трансформатора соединена с выходом усилителя мощности, средняя точка первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединена со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, вывод первой: вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы переключателя, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной .обмотки трансформатора, делитель напряжения соединен с выводами второй вторичной обмотки квадратурного трансформатора, контакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки.трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квддратурного трансформатора, .а вторая вторичная обмотка его выполнена секционированной.

Согласно второму варианту калибратор фазы, содержащий генератор, трансформатор с обмоткамипервичной и вторичной со средней точкой, переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, фа»

- зовращатель, регулятор напряжения, усилитель мощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормальной разомкнутый контакт второй группы соединены с выводами вторичной-обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между собой через последовательно соединенные переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, нуль-индикатор соединен своими входами со средней . точкой вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор .напряжения соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходом — с входом усилителя мснцности, снабжен квадратурнйм трансФорметором с первичной.н.тремя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазонов, причем . первичная обмотка квадратурного трансформатора соединена с выходом генератора, средняя .точка первой

Вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединена со средней тОчкой вторичной обмотки трансформатора, вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы . переключателя, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выво- . (дом вторичной обмотки трансформа-. .тора, делитель напряжения соедийен с выводами второй вторичной обиртки квадратурного трансформатора, койтакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квадратурного., трансформатора, вторая вторичная об ютка квадратурного трансформатора выполнена секционированной, третья его вторичная обмотка соединена С фазовращателем, а первичная обмотка трансформатора соединена с выходом усилителя мощности.

На фиг. 1 изображена принци пиальная электрическая схема yc1 ройства по первому варианту на фиг. 2 — то же, по второму вариайту .на фиг. 3 - векторная диаграмма, электрических напряжений устройства. устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит генератор 1; к которому подключена первичная обмотка

25 2 трансформатора. К выводам вторичной обмотки 3 через контакты переключателя 4 подключен фазовращатель

5,6,7. Средний вывод фазовращателя . через нуль-индикатор 8 соединен со у) средним выводом .обмотки 3 к обмот ке 9 трансформатора присоединен вспомогательный фазовращатель 10, на выходе которого включены регулятор 11 напряжения и далее. усилитель

12 мощности. К выходу усилителя 12

З5 мощности включена первичная обмотка

13 квадратурного трансформатора. Середина вторичной обмотки 14 соединена с серединой обмотки 3. Середина вторичной обмотки 15 сседииеиа с

46 выводом обмотки 3. Обмотка 15 выполнена секционированной и к выводам секций подключен индуктивный делитель 1б напряжения. для того, чтобы отсчеты делителя 16 были одинаковыми при работе C одной и другой половинами обмотки 15, введен переключатель 17. Вывод с делителя 16 является выходом T калибратора. Общий вывод переключателя диапазонов

18 является выходом «П калибратора, а с контактами переключателя 18 соединены выводы (А и В, см. Фиг.3) обмотки 14 и (С и Р,см.фиг.З) обмотки 3. Вывод А обмотки 14 соединен также с контактами переключателя 4. "

В устройстве по второму варианту (фиг. 2) генератор % соединен с первичной обмоткой 13 квадратурного трансформатора. К вторичной обмотке

9 присоединены последовательно вспомогательный фазовращатель 10, регулятор 11 напряжения.и усилитель 12 мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка 2 трансформатора.

1023248 устройствб по первому и второму вариантам работает следующим образом.

Обмотки 3 и 14 образуют систему иэ четырех напряжений, сдвинутых на 0,90,180,270 (Фиг. 3), где векторы OA OB, ОС и OD соответствуют и половинам обмоток 3 и 14. Причем это состояние показывает нуль-индикатор 8 1,2), а досижение этого состояния обеспечивается регули- to ровкой элементов 10 и 11 совместно с регулировкой 5 и б. При соответствующей регулировке элементов 5,6, 10 и 11 нуль-индикатор 8 показывает нуль при обоих положениях переключателя 4. При этом также обеспечивается равенство напряжений по амплитуде на обмотках 3 и 14. Напряжение обмотки 15 точно такое же, как и на обмотке 14. Это обеспечивается одинаковым числом витков н обмотках 14 и 15 и конструкцией трансформатора. Соединение середины обмотки 15 с выводом D обмотки 3 (фиг. 1 и 2) поэволяет создать систему напряжений, показанную на фиг. 3. Векторы

ОА, OB, OC и OD, ОБ, DF обозначают соответственно напряжения на обмотках 3, 14 и 15. Точка 6(фиг.3) обозначает вывод делителя напряжения 16. Как видно на фиг.1 и 2, 30 при помощи делителя 16 можно подключиться к любой точке обмотки 15 от точки F до то ки F . Поскольку векторы напряжений DE, DF> ОС и ОВ равны между собой, что обеспечивается при нулевых показаниях нуль-индикатора 8, и, кроме того, вектор CD находится н квадратуре с векторами

АБ и FF то перемещение точки G вдоль вектора EF приводит к изменению фазового сдвига напряжения на

+ 450 от вектора OD, так как ED

0D = DF а угол ODE = 90 . Соответствен»о относительно вектора OA вектор OG сдвинут на 135-45, относительно вектора OC — на 225-135 вектора О — на 315-225 . Таким образом обеспечивается фазовый сдвиг двух напряжений в пределах 0-360

Существенным преимуществом устройства является то, что оба напряжения имеют общую точку О, которая может быть заземлена.

Дискретность фазовых сдвигов определяется числом декад делителя 16 и при числе декад, равном 6, составляет примерно 1 10 рад.

Отсчет фазового угла сдвига производится по показаниям делителя 16.

Из фиг. 3 видно, что tgC. = †. Но 60

DA напряжение DG — это часть напряжения

DE., численно равная коэффициенту передачи напряжения делителя 16.

Часто. коэффициент передачи называют просто коэФфициентом деления. у

Таким образом, g, = arctg n, где

n - -коэффициент деления делителя

16. Йз фиг 3 видно, что напряжение на выходе изменяется по закону

U> = U>I/cos, где Ц - напряжение на выходе ÉII.

Калибратор фазы по первому варианту (фиг. 1) удобен тем, что оба трансформатора можно выполнить одинаковыми. Это упрощает изготовление нсего прибора. ля устройства по второму варианту фиг. 2) необходимы разные по конструкции трансформаторы, но зато оно менее чувствительно к току нагрузки, так как в нем легче обеспечить тесную индкутивную связь между обмотками 9 и 15.

Ясли.ток нагрузки пройдет по обмотке OQ (Фиг. 2), то произойдет изменение напряжения на этой обмотке, что фиксируется нуль-индикатором 8. Влияние тока нагрузки на обмотку 3Е автоматически передается на обмотку 9 и соответственно на обмотку 3. После этого регулировкой элементов 10 и 11 необходимо восстановить нулевое положение нульиндикатора 8. Таким образом влияние нагрузки скомпенсировано.

Проведенные испытания макета устройства при помощи цифрового фазометра Ф2-58 и цифрового вольтметра показывают, что на частоте 3 крц погрешность установки заданного угла фазового сдвига не превосходит 0,03

Погрешность выходного напряжения на выходах l u II по амплитуде не превосходит 0,03%.

Коэффициент нелинейных искажений на выходах 1 и IÏ Iсоставляет 0,0350,12%.

Поскольку фазовый угол < - =arctg и, где n — отношение напряжений на вторичных обмотках трансформатора и квадратурного трансформатора, то точность устройства определяется точностью трансформаторон и делителя. Кроме того, точность устройства обеспечивается тем, что существенно повышена точность определения

90-градусного фазового сдвига по сравнению с известными.

Применение трансформаторов и индуктивных делителей также способствует повышению точности.

Точность и стабильность трансформаторов и индуктивных делителей напряжения выше по сравнению с реостатными или емкостными делителями или по сравнению с поворотными трансформаторами, применяемыми в известных жнс калибраторах.

Выполнение второй вторичной об» мотки квадратурного трансформатора секционированной позволяет повысить точность деления напряжения, что юрзйе

7. приводит к -повышению точности установки фазового угла.

Кроме того, в данном калибраторе .=

-благодаря принятым схемным решениям индуктивный делитель практичес.ки не нагружает квадратурой транс" ,форматор в отличие от известных уе» остатньцс фазовращателей, где име- ются дополнительные погрешности, обусловленные нагрузкой

1023248

ВНИИПИ Заказ 4204/229

Тнраа 710 Подписное

Ю ФВ В

Фнлиаи ППП "Harem", r.Óàãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4