Индикатор симметричности двухфазной системы напряжений

 

ИНДИКАТОР СИММЕТРИЧНОСТИ ДВУХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий электродвигатель, первый селективиый элемент, соединенньй с вольтметром/ и вращающийся трансформатор , статорные обмотки которого соединены с входными клеммами индикатора , его ротор механически соедииен с элетродвигателем, отличающийся тем,- что, с целью - повышения чувствительности и точности индикации симметричности двухфазной системы напряжений, в него введены сумматор, перемножитель, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и второй селективный элемент, вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося трансформатора, а выход с управляющим входом перемножителя и сигнальным входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося тран (Л сформатора , выход сумматора соеди нен с входом первого селективного элемента/ а также с сигнальным входом перемножителя, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом упрйвляемого делителя напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) G 01: R 25/00

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СИИД.:ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3615573/24-21 (22) 07,07.83 (46) 15.12.84. Бюл. 9 46 (72) Ю.A.Ñêðèïíèê, А.И.Суд-Злочевский, A.Ñ.Áîéêî, Й.И.Печерный и В.Г.Здоренко (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (53) 621.317.7(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 139010, кл. G 01 R 25/00,1960.

2.Авторское свидетельство СССР

9 352232, кл. G 01 R 25/04, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

В 742823, кл. G, 01 R 25/00, 1976 (прототип) .

1 (54) (57) ИНДИКАТОР СИММЕТРИЧНОСТИ

ДВУХФАЗНОЙ CHCTENbl HAOP$IXEHHR содержащий электродвигатель, первый селективный элемент, соединенный с вольтметром, и вращающийся трансформатор, статорные обмотки которого соединены с входными клеммами индика-Я0 А тора его ротор механически соеди- . нен с элетродвигателем, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности индикации симметричности двухфазной системы напряжений, в него введены сумматор, перемножитель, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и второй селективный элемент, вход которого соединен с роторной обмоткой вращаю° щегося трансформатора, а выход— с управляющим входом перемножителя и сигнальньм входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с Я роторной обмоткой вращающегося трансформатора, выход сумматора соединен с входом первого селективного элемента; а также с сигнальным вхо- дом перемножителя, выход которого через фильтр нижних частот соеди- Я нен с управляющим входом управляе, мого делителя напряжения.

1129549

Изобретение относится к измери- тельной технике и предназначено для использования при настройке квадратурных фазорасщепителей, двухфазных генераторов гармонических напряжений. 5

Известно устройство, в котором для индикации 90 сдвига фаз между двумя равноамплитудными электрическими колебаниями используются двух ; канальные схемы, содержащие два )p датчика Холла, выполняющие роль квадратирующих элементов, сумматор и указатель (lj .

При квадратуре сравниваемых напряжений и равенстве их амплитуд на вы- ходе сумматора отсутствует переменная составляющая. Однако точная индикация равенства амплитуд и квадратуры сравниваемых напряжений затруднена, из-за неизбежной неидентичности характеристик квадрирующих элементов.

Известно устройство, реализующее способ настройки фазорасщепителей. устройство содержит настраиваемый фаэорасщепитель, электродвигатель и, фазовращатель, ротор которого враща ется электродвигателем с постоянной скоростью. Выходное напряжение фазовращателя подается на вход осциллографа, на экране которого за счет движения изменяющейся по амплитуде 30 синусоиды возникает изображение модулированного по амплитуде напряжения, глубина модуляции которого пропорциональна фазовой ошибке фаэорасщепителя. Фазорасщепитель наст- g5 раивают по минимуму глубины амплитудной модуляции f2) .

Точность настройки фазорасщепителей таким устройством получается низкой, так как обнаружить амплитуд-. 40 ную модуляцию с коэффициентом модуляции менее 0,5% трудно, что вызывает погрешность порядка 0,5-1

Наиболее близким по технической сущности к .изобретению является индикатор синфазности, квадратуры и противофазности. Для индикации квадратуры двух равноамплитудных напряжений устройство содержит вращающийся трансформатор, электродвигатель, селективный элемент-и 50 вольтметр, при этом статорные обмотки вращающегося трансформатора соединены с входными клеммами индикатора, его роторная обмотка соединена с входом селективного эле- 55 мента, выход которого соединен с входом вольтметра, а ротор механически соединен с электродвигателем (3), Данное устройство позволяет инди» цировать квадратуру двух Гармоничес- я) ких напряжений при равенстве их амплитуд.

Для получения кругового вращающе" гося магнитного поля в симметричной двухфазной электрической маши- g5 не (какой и является вращающийся трансформатор) необходимо подать на статорные обмотки симметричную двухфазную систему питающих напряжений, т.е. систему двух напряжений, равных по амплитуде и сдвинутых по фазе во времени на четверть периода.

В этом случае при питании статорных обмоток вращающегося трансформатора гармоническими напряжениями угловой частоты M и вращении его ротора с ,угловой частотой Я спектр выходного напряжения, снимаемого с роторной обмотки, содержит только одну составляющую боковой частоты И вЂ” при вращении ротора против направления вращения магнитного поля или ы -52 — - при вращении ротора по направлению вращения магнитного поля.

Если на статорные обмотки вращающегося трансформатора подать несимметричную двухфазную .систему питающих напряжений (неравных по амплитуде или не квадратурных,, т.е.сдвиг по фазе между которыми не равен 90 ), то магнитное поле вращающегося трансформатора будет эллиптическим. Элиптическое вращающееся магнитное поле можно представить в виде суммы двух круговых вращающихся с частотой вращения эллиптического магнитного поля, магнитных полей, одно из которых вращается по направлению вращения эллиптического магнитного поля, а другое — против направления вращения эллиптического магнитного поля. В этом случае при питании статорных обмоток гармоническими напряжениями угловой частоты () и вращении ротора вращающегося трансформатора с угловой частотой Я спектр выходного напряжения состоит из двух напряжений боковых частот: 4) +9 — основная боковая частота и u — - Sl — зеркальная боковая частота (при вращении ротора против направления врашения магнитного поля) или И вЂ” Й основная боковая частота и и + д-— зеркальная боковая частота (при вращении ротора по направлению вращения магнитного поля). Информацию о несимметричности двухфазной системы питания вращающегося трансформатора несет амплитуда напряжения зеркальной боковой частоты. Это напряжение выделяется селективным элементом и регистрируется вольтметром ..

Отличие боковых частот спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора на BQ ограничено допускаемой скоростью вращения ротора. Вследствие того,что зеркальная боковая частота близка к основной боковой частоте, в прототипе возникают значительные технические трудности в ее селекции. Особенно зти трудности проявляются тогда, 1129549

55

65 когда двухфазная система питающих напряжений близка к симметричной, так как. при этом амплитуда напряжения зеркальной боковой частоты стремится к нулю, а амплитуда напряжения основной боковой частоты 5 остается по-прежнему больщой, Поэтому чувствительность и точность индикации симметричности двухфазной системы напряжений в прототипе невелика. 30

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности индикации симметричности двухфазной системы напряжений.

Поставленная цель достигается т в,f5 что в индикатор, содержащий электродвигатель, гервый селективный элемент, соединенный с вольтметром, и враща ющийся трансформатор, статорные обмОтки кОторОГО сОединены с входными клеммами индикатора, а его ротор механически соединен с электродвигателем, введены сумматор, перемножитель, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и второй селективный элемент, вход которого соединен с роторной.обмоткой вращающегося трансформатора, а выход — с управ" ляющим входом йеремножителя 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 входом первого селективного эле- 35 мента, а также с сигнальным входом перемножителя, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения. 40

На чертеже представлена структурная схема индикатора симметричности двухфаЗной системы напряжений.

Индикатор содержит вращающийся трансформатор 1, имеющий статорныесоединенные с входами индикатора обмотки 2 и 3 и роторную обмотку

4,механически соединенную с электродвигателем 5, сумматор б, выход которого соединен через перемножитель 7 с фильтром нижних частот 8, соединенным с входом управляемого делителя напряжения

9, второй вход которого соединен с .вторым 10 селективным элементом

: и вторым входом перемножителя 7, последовательно соединенные с выходом сумматора б первый селективный элемент 11 и вольтметр 12, при этом первый вход сумматора б соединен с выходом управляемого делителя напряжения 9, а второй вход с роторной обмоткой 4 и входом второго селективного элемента 10.

Исследуемые напряжения U< и U частоты Q подаются на статорные

Обмотки 2 и 3 вращающегося трансформатора 1, ротор которого вращается электродвигателем 5 с угловой частотой g . Выходное напряжение вращающегося трансформатора 1,снимаемое с роторной обмотки 4 в случае несимметричности двухфазной системы питающих напряжений будет

Ос=0 со (vta)tU coe(u+g)t, где 0 — амплитуда напряжения осс новной боковой частоты;

0" — амплитуда напряжения зеркальс ной боковой частоты.

В предлагаемом индикаторе используется автоматическое подавление неинформативной части выходного напряжения вращающегося. трансформатора (напряжения основной боковой частоты) .

Подавление напряжения основной боковой частоты осуществляется подачей на входы сумматора б выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 и компенсирующего напряжения 0„ противофазного напряжению основной боковой частоты

Ц„=-U

Формирование компенсирующего нап-ряжения осуществляется выделением из спектра выходного напряжения вращаюgегоcsr трансформатора 1 напряжения основной боковой частоты благодаря преобразованию выходного напряжения зращающегося трансформатора при прохождении через второй селективный элемент 10 и управляемый делитель напряжения 9, выполняющий функцию регулирования уровня 0ц .

Выходное напряжение второго селективного элемента 10

0„ 0 с05(Я т G) t где U — амплитуда выходного нап J ряжения второго селективного элемента, используется также в качестве опорного напряжения перемножителя- 7.

Вследствие суммирования в сумматоре б напряжений U и Uq происходит компенсация напряжейия основной боковой частоты спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора 1.

Выходное напряжение сумматора б в случае полного подавления напряжения основной боковой частоты содержит только напряжение зеркальной боковой частоты, т.е. информативную составляющую:

1129549!

О может быть представлено в виде

Од,=--k„0 Uc (со62vt+coePA Ц,:

Составитель Ю.Макаревич

Редактор Т,Веселова Техред Л.Микеш Корректор Е.Сирохман.

Заказ 9445/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Это напряжение воздействует на сигнальный вход перемножителя 7, йа управляющий вход которого подается опорное напряжение с выхода второго селективного элемента 10.

Выходное напряжение перемножителя 7 в случае полного подавления напряжения основной боковой частоты

-"n UgUecos(aiftlt cos(„,ajt где К вЂ” коэффициент передачи перео множителя.

Из этого выражения видно,что в случае полного подавления напряжения 20 основной боковой частоты выходное напряжение перемножителя 7 не содержит постоянной составляющей. Переменная составляющая выходного напряжения перемножителя 7 подавляется 25 фильтром нижних частот 8.

В случае неполного подавления напряжения основной боковой частоты вы.ходное напряжение перемножителя 7

4„,,=- „ (0,-U„)cog(utgМ,.О,"сакэ(а.-аъ)0„с. (. )t

30 йреобразуется к виду,, 1

О„,-.-, к„((О,-О.М „(О, -О„ О „«>2(a+ lt

+ Ос 0 (сов2ы1+ сое 2at1).

В этом случае выходное напряжение перемножителя 7 содержит постоянную составляющую-- .(U -U„ È величина и знак которой определяются величиной и знаком неравенства амплитуд напряжения основной боковой частоты U и компенсирующего 0» . Эта постоянная составляющая выделяется фильтром нижних частот 8, напряжение с выхода которого воздействует на управляющий вход управляемого делителя напряжения 9 так, чтобы обеспечить равенство U = 0„ и, таким образом, автоматически подавить напряжение основной боковой частоты.

Выходное напряжение сумматора б, содержащее напряжение зеркальной боковой частоты, амплитуда которого несет информацию о несимметричности двухфазной системы напряжений, поступает на вход первого селективного элемента 11, выделяющего напряжение зеркальной боковой частоты.

Выходное напряжение первого селективного элемента 11 регистрируется вольтметром 12.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, индикатор обладает больщей чувствительностью .и точностью индикации симметричности двухфазной системы напряжений, обеспечивает более высокую производительность операций настройки.