Устройство для определения взаимной индуктивности обмоток электромагнитных механизмов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАШШОЙ ИНДУКТИВНОСТИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ, содержащее первый переменный резистор, включенный между первой клеммой источника питания постоянного тока и первой выходной клеммой первичной цепи устройства , последовательно соединенные первьлй переключатель и первый амперметр , BKJH04eHHbie между второй клеммой источника питавия постоянного тока и второй выходной клеммой первичной цепи устройства, отличающееся тем, что, с целью повьапения быстродействия и упрощения устройства , в него введены последовательно соединенные генератор импульсов и блок задержки, второй переменный резистор, второй переключатель, третий переменный резистор, второй амперметр и четвертый переменный резистор, первые выводы второго амперметра и четвертого переменного резистора соединены с вторым выводом третьего переменного резистора, а их вторые выводы соединены соответственно с вторым и третьим выводами второго переключателя, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, при этом выход блока задержки подключен к управляю (Л щему входу первого переключателя, второй переменный резистор включен между первой выходной клеммой первичной цепи и общим выводом первого переключателя и первого амперметра, первый вывод второго переключателя подключен к первой клемме вторичной О) цепи, а первый вывод третьего пере4 менного резистора - к второй выходФ Ю ной клемме вторичной цепи. Об

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСН014У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3675373/24-21 (22) 20.12.83 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24 (72) Ю.Б.ПанАеров и Т.Ю.Кузнецова (53) 621.317.73 (088.8) (56) Писаревский Э.А. Электрические измерения и приборы, М., "Энергия", 1970, с. 89, рис. 4-22.

Арутюнов В.О. Электрические измерительные приборы и измерения. М., Госэнергоиздат, 1958, с. 449, рис. 23-6. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ ОБМОТОК ЭЛЕКТ.РОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ, содержащее первый переменный резистор, включенный между первой клеммой источника питания постоянного тока и первой выходной клеммой первичной цепи устройства, последовательно соединенные первый переключатель и первый амперметр, вкзноченные между второй клеммой источника питания постоянного тока и второй выходной клеммой первичной цепи устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения

„„SU„„1164628 А быстродействия и упрощения устройства, в него введены последовательно соединенные генератор импульсов.и блок задержки, второй переменный резистор, второй переключатель, третий переменный резистор, второй амперметр и четвертый переменный резистор, первые выводы второго амперметра и четвертого переменного резистора соединены с вторым выводом третьего переменного резистора, а их вторые выводы соединены соответственно с вторым и третьим выводами второго переключателя, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, при этом выход блока задержки подключен к управляю- f щему входу первого переключателя, второй переменный резистор включен С„ между первой выходной клеммой первичной цепи и общим выводом первого переключателя и первого амперметра, М . первый вывод второго переключателя подключен к первой клемме вторичной цепи, а первый вывод третьего пере- р менного резистора - к второй выходной клемме вторичной цепи.

1164628

Изобретение относится к электро- :ф измерительной технике, в частности к измерению взаимной индуктивности обмоток электромагнитных механизмов и может быть использовано для опреде-5 ления взаимной индуктивности обмоток электрических машин, трансформаторов, электрических аппаратов и т.п.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощения устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Предлагаемое устройство состоит из первичной и вторичной цепей с выходными клеммами 1, 2 и 3, 4, к которым подключены первичная и вторич( ная обмотки 5 и 6 измеряемого механизма. Выходные клеммы 1 и 2 первичной цепи соединяют с источником питания постоянного тока через первый переменный резистор 7, первый амперметр 8 и первый переключатель 9.

Между первой выходной клеммой 1 пер,вичной цепи и общей точкой первого переключателя и первого амперметра включен второй переменный резистор

10. Управляющий вход первого пере— ключателя 9 через блок 11 задержки соединен с выходом генератора 12 импульсов. К выходным клеммам 3 и 4 З0 вторичной цепи подключены первые выводы третьего переменного резистора

13 и второго переключателя 14. Второй вывоц третьего переменного резистора 13 соединен с первыми вывода- 5 ми второго амперметра 15 и четвертого переменного резистора 16, а их вторые выводы соединены соответственно с вторым и третьим выводами второго переключателя 14. Управляю- 40 щий вход второго переключателя подключен к выходу генератора 12 импульсов.

Устройство работает следующим образом. 45

При подаче управляющего пульсирующего напряжения заданной частоты

f на вход автоматического переключателя 9 первичная цепь устройства с первичной обмоткой 5 измеряемого 50 механизма периодически с частотой

f подключается к источнику постоянного тока с выходным напряжением U.

При этом в первичной обмотке 5 измеряемого механизма протекает пуль-. 55 сирующий ток i с частотой f. Форма импульсов первичного тока i определяется соотношециями между индуктивностями, взаимной индуктивностью и. активными сопротивлениями обмоток измеряемого механизма и элементов измерительной схемы. Через цепь резистора 10 протекает разрядный ток iz обмотки 5, вследствие чего снимается перенапряжение с выводов переключателя 9 при его отключении.

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы в процессе каждого подключения первичной цепи к источнику питания ток в первичной обмотке i äîñòèãàë своего установившегося значения I а в процессе

1 каждого отключения спадал до нуля °

Величина тока Т„ рабочего режима обмотки 5 устанавливается путем регулирования напряжения U и активных сопротивлений резисторов 7 (R„) и

10 (R2) где R — активное сопротивление перО1 вичной обмотки измеряемого механизма.

При каждой коммутации переключателя 9, сопровождавшейся изменением тока в первичной обмотке 5 (два раза за период (T) управляющего пульсирующего напряжения генератора 12) во вторичной обмотке 6 наводится электродвижущая сила (ЭДС). Под действием

ЭДС в замкнутой на определенное сопротивление обмотке 6 протекает знакопеременный импульсный ток i2 (мгновенное значение тока в вторичной обмотке измеряемого механизма). Полярность импульсов вторичного тока определяется знаком производной тока в первичной обмотке di /dt. При этом среднее значение тока i вторич2 ной обмотки равно нулю. Для определе" ния количества электричества (g) определенной полярности, протекающего во вторичной цепи при изменении тока от нуля до установившегося значе1 ния I„ (или от I . до нуля), по среднему значению тока вторичный ток в цепи амперметра 15 выпрямляется . с помощью управляемого переключателя

14, выполняющего функции выпрямителя.

При этом с целью сохранения режима работы обмоток измеряемого механизма импульсы тока обратной полярности пропускаются, минуя амперметр. 15,че1164

02 3 А 12 (2) 10 где

2. (3) 0 а Icrz (5) 3 рез резистор 16. Сопротивление резистора 16 (R„) устанавливается равным сопротивлению цепи амперметра .

15 (Кд). При этом общее активное сопротивление вторичной цепи r не зависит от того, замкнута ли вторичная цепь на амперметр 15 или на резистор 16

R> R02 R„ и к1з активные сопро тивления резисто ра 13,вторичной обмотки измеря- 15 емого механизма, а также сопротивления между замкнутыми выводами (KQHTGK- gp тами) переключателя 14 (между первым и вторым, между первым и тРеть- 25 им)соответственно, причем

Ra2 R13

Размыкание вторичной цепи в моменты коммутации переключателя 14 ЗО (перелета контактов электромагнитного реле) не нарушает режима работы схемы если коммутация переключателя происходит в интервале времени 1„« (время пеРеключения цепей 35 амперметра 15 и резистора 16, причем tnep < 0,2 мс), когда вторичный ток i> равен нулю. Для правильного распределения разнополярных импульсов вторичного тока по цепям вто- 40

2 рого амперметра 15 и резистора 16 необходима согласованная работа переключателей 9 и 14, при этом замыкание и размыкание первичной цепи должны происходить по крайней мере не 45 раньше, чем замыкание вторичной об.мотки 6 с резистором 13 на цепи амперметра 15 и резистора 16 (или наоборот) соответственно. С целью устранения коммутационных погрешнос- 50 тей, например, погрешностей связанных с дребезгом контактов, необходимо обеспечить некоторую небольшую задержку (сз = 0,2-0,4 мс) включения и последующего выключения пер- 55 вичной цепи относительно замыкания вторичной обмотки 6 с резистором

13 на цепи амперметра 15 и резисто628 4 ра 16 (или наоборот) соответственно.

Такая задержка времени включения

I первичной цепи, обеспечиваемая блоком 11 задержки, обусловливает протекание вторичного тока уже после окончания переходных коммутационных процессов, например, после окончания вибрации (дребезга) контактов переключателя 14.

Известно, что полное количество электричества Q, протекающее во вторичной цепи при однократном изменении первичного тока от нуля до установившегося значения I (или наоборот от I„ до нуля,, связано с взаимной индуктивностью (И) между обмотками и сопротивлением r вторичной цепи следующим соотношением:

Величина Q может быть определена через среднее значение тока I, протекающего в цепи амперметра 15 (i> ), периодически замыкающего вторичную цепь, при многократной коммутации первичной цепи при условии, что ток

i2Aycneaaev уменьшиться до нуля перед очередной коммутацией цепей, следующим образом: т

Т,И . (4) о

В соответствии с (3) и (4) искомая взаимная индуктивность М может быть определена по следующей расчетной формуле:

Таким образом, для определения взаимной индуктивности на предлагаемом устройстве необходимо измерить четыре параметра, входящих в расчетную .формулу (5).

Наличие в расчетной формуле (5) параметра r — общего активного сопротивления вторичной цепи требует независимости составляющих этого параметра, входящих в формулу (2), в том числе активных сопротивлений между выводами переключателя 14 (К„ и К1з ) от величины тока. Это исключает возможность упрощения схемы вторичной цепи устройства без потери точности измерения в результате замены управляемого переключателя 14, нацример, полупроводниковым выпрямителем в связи с нелинейностью

1164628

45

50 вольтамперной характеристики полупроводниковых диодов (зависимостью сопротивления диода от величины тока) °

Требование независимости активного сопротивления вторичной цепи от тока обусловливает применение в качестве переключателя 14 электромагнитного реле, контакты которого имеют малое и независимое от тока значение переходного сопротивления.

Наличие в схеме цепи резистора

10, шунтирующего первичную обмотку

5, позволяет использовать для измерения вторичные импульсы разной полярности, образующиеся как при нарастании первичного тока от нуля до так и при его спаде от 1 до. нуля. Оптимальный режим работы схемы . обеспечивается при выборе величины сопротивления резистора 10 примерно равным сопротивлению резистора 7

®2 - R„).

Определение взаимной индуктивности обмоток электромагнитных механизмов на предлагаемом устройстве производят следующим образом.

Первичную и вторичную обмотки измеряемого механизма подключают к выходным клеммам 1-4 устройства. 3амыкают выводы переключателя 9. Регулируя величины напряжения источника питания постоянного тока и сопро— тивлений резисторов 7 и 10, устанавливают и измеряют амперметром 8 ток Х, в первичной обмотке 5. Величину сопротивления резистора 10 устанавливают примерно равной значению сопротивления резистора 7 (R2 - R,). Устанавливают значение сопротивления. резистора 13 (R ) примерно равным величине сопротивления нагрузки вторичной обмотки 6 измеряемого механизма, а значение сопротивления резистора 16 — величине со,противления цепи амперметра (Р = Rq)

Йзмеряют омметром или с помощью системы вольтметр — амперметр полное активное сопротивление вторичной цепи r2 .

Включают генератор имупульсов и устанавливают определенный режим его работы. Частоту. коммутации принимают примерно равной 30-50 Гц, длительность импульсов (время подключения первичной цепи к источнику питания) з1 Т/2. Измеряют частоту коммутации частотомером. Подают управляющее напряжение от генератора импульсов на вход переключателя 9 через блок 11 задержки и непосредственно на вход переключателя 14 (при использовании реле на обмотку управления реле). Регулируя параметры блока 11 задержки, устанавливают небольшую задержку to„х t zz О, 21О

-.0,4 мс включения и выключения первичной цепи относительно включения цепей амперметра 15 и резистора 16 переключателем 14. Проверяют, например, визуально с помощью осциллографа правильность установленного режима работы схемы; снижения вторичного тока до нуля перед очередной коммутацией переключателя 14 и отсутствие разрывов в кривой вторичного тока (отсутствие вибрации контактов переключателя 14), При необходимости изменяют частоту коммутации f и время задержки to+ - 1р, обеспечивая необходимый режим работы схемы. Повторяют операции установки режима работы генератора 12 регули-, ровки блока 11 задержки и проверки установленного режима работы схемы при новых параметрах.При многократ30 нои коммутации переключателей измеряют амперметром 15 среднее значение пульсирующего тока 2допределенной полярности J . По расчетной формуле (5) определяют искомое значение вза35 имной индуктивности обмоток измеряемого механизма.

Изобретение повьппает точность и оперативность определения взаимной индуктивности обмоток электромагнитных механизмов, вследствие замены графического нахождения количества электричества, входящего в расчетную формулу, по осциллограмме вторичного тока, определяя этот параметр по среднему значению вторичного тока, измеряемого амперметром.

Повышение оперативности определения взаимной индуктивности обеспечивается путем замены операций по снятию и обработке осциллограмм более простыми и менее тудоемкими операциями по измерению параметров расчетной формулы стандартными приборами.

1164628

Составитель Н.Иихалев

Редактор Л.Пчелинская ТехредЖ.Кастелевич

Корректор A- Обручар

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 4181/41 Тирах 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5