Устройство для раздельной индикации квадратуры и равенства амплитуд двух гармонических сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ КВАДРАТУРЫ И РАВЕНСТВА АМПЛИТУД ДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее электродвигатель, вращающийся трансформатор, сумматор, фазочувствительный детектор, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и селективньй элемент , вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося трансформатора , ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с соответ- , ствующими входами устройства, выход селективного элемента соединен с г «СЕСОГОЗИАЯ -« :Ьч:;-йТ«Ш. ЧП ТЕН.ПЙЙСКАЯ НИЯ &И&ЛИвТЕКА управляющим входом фаэочувствительного детектора 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 сигнальным входом фазочувствительного детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения , отличающееся тем, что, с целью сокращения времени настройки, в него введены первый и I второй синхронные детекторы, первый и второй нуль-индикаторы, а также (Л генератор опорных напряжений, ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с управляющими входами первого и второго синхронных детекторов соответственно, сигнальные входы которых соединены с выходом фазочувствительного детектора , а выходы - с входами первого и второго нуль-индикаторов соответственно

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) {И) (51) 4 G О1 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВФСЛ116ТЕМЛ

H АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3736143/24-21 (22) 04.05 84 (46) 23.12.85. Бюл. М 47 (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) А.И.Суд-Злочевский, Ю.А.Скрипник, А.С.Бойко, В.Г.Здоренко, И.И.Печерный и Н.А.папикова (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .

)1 742823, кл. G 01 R 25/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 1129549, кл. G 01 R 25/00,12.01.84. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ

ИНДИКАЦИИ КВАПРАТУРЫ И РАВЕНСТВА

АМПЛИТУД ДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее электродвигатель, вращающийся трансформатор, сумматор, фаэочувствительный детектор, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и селективный элемент, вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося трансформатора, ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с соответ-, ствующими входами устройства, выход селективного элемента соединен с управляющим входом фазочувствительного детектора 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 сигнальным входом фаэочувствительного детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени настройки, в него введены первый и второй синхронные детекторы, первый и второй нуль-индикаторы, а также генератор опорных напряжений, ротор которого механически соединен с электродвигателем, а статорные обмотки соединены с управляющими входами первого и второго синхронных детекторов соответственно, сигнальные входы которых соединены с вы-. ходом фазочувствительного детектора, а выходы — с входами первого и второго нуль-индикаторов соответственно

1200194 2 кону, а токи в обмотках сдвинуты друг относительно друга на четверть периода, можно написать выражение для нормированной магнитной индукции в произвольной точке воздушного зазора с угловой координатой К

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для настройки квадратурных фазорасщепителей, двухфазных генераторов гармонических напряжений.

Цель изобретения — сокращение времени настройки за счет одновременного .измерения амплитуды и фазыгармонических сигналов в данном устройстве.

На чертеже представлена структурная схема устройства для раздельной индикации квадратуры и равенства амплитуд двух гармонических сигналов.

Устройство содержит вращающийся трансформатор 1, статорные обмотки 2 и 3 которого соединены с входными клеммами устройства, его ротор с обмоткой 4 механически соединен с электродвигателем 5, роторная обмотка 4 соединена с вторым входом сумматора 6, выход которогосоединен с сигйальным входом фазочувствительного детектора 7, выход которого через фильтр 8 нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя 9 напряжения, сигнальный вход которого соединен с выходом селективного элемента 10, а также с управляющим входом фазочувствительного детектора 7, его вы- ход соединен с первым входом сумматора 6, роторная обмотка 4 соединена с входом селективного элемента

1 О, генератор 1) опорных напряжений представляющий собой, например, двухфазный синхронный генератор, имеющий ротор 12, механически соединенный с электродвигателем 5, а также статорные обмотки 13 и 14, соединенные с управляющими входами синхронных детекторов 15 и 16 соответственно, сигнальные входы которых соединены с выходом фазочувствительного детектора 7,их выходы соединены со входами нуль-индикаторов

17 и 18 соответственно.

Ь=

4 0

Устройство работает следующим образом.

Исследуемые гармонические напря-, жения U1 и U частоты а подаются на статорные обмотки 2 и 3 вращающегося трансформатора 1. Полагая, что магнитная индукция, создаваемая током, протекающим в каждой из обмоток, распределена вдоль воздушного зазора по гармоническому заВ=(1 h)co5g co&(cJt ) (1+ 3) 51йфььд (cotta) (1) 10 где у, 3 — безразмерные коэффициенты характеризующие отклонение двухфазной системы питания статорных обмоток

2 и 3 вращающегося

15. трансформатора 1 от симметричной.

Если,)=0, то питающие напряжения Б1 и U< сдвинуты друг относительно друга по фазе ровно о на 90, а если Я =О, то точно равны амплитуды напряжений U1 и U г

Для слу ая симметричной двухфазной системы напряжений U1 и U полагая =0 и 9 =0, выражение 1 при25 нимает вид

Ь=созжсозыЬз пмъпй1со (и -s). (2) В этом случае магнитное поле статора вращающегося трансформатора 1 будет круговым (с единичной нормированной магнитной индукцией), вращающимся с угловой скоростью 1 в положительную сторону увеличения угла о прямое поле) .

В общем случае, когда (40 и9 ФО выражение (1) после преобразований можно привести к виду з1 cpa (cog((gt 0(tОГ Щ htp g)) (3)

+,е Р соз cos(pt ia+a ct(Ц.

Первое слагаемое выражения (3) представляет собой прямое круговое вращающееся магнитное поле, а вто45 рое — обратное круговое вращающееся магнитное поле.

В устройстве используется автоматическое подавление неинформативной части ЭДС, индуктируемой в ро50 торе вращающегося трансформатора 1 (ЭДС от прямого вращающегося магнитного поля) подачей на входы сумматора 6 выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 и компен.—

55 сирующего напряжения U>, противофазного ЭДС, наводимой в роторе вращающегося трансформатора 1 от прямого вращающегося магнитного поля

1 200.! 94

6,n((4)-ß)1 + пгс б (О У)1 4

6 2 КЗ 4(ь и ) сов(2rrt r arctic <(g (7) ъ

rpe K< — коэффициент передачи селективного элемента 10 и управляемого делителя 9 напряжения.

Формирование компенсирующего напряжения осуществляется выделением из спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 напряжения частоты R- Рблагодаря его преобразованию при прохождении через селективный элемент 10 и управляемый делитель 9 напряжения, выполняющий функцию регулирования уровня Б..

Выходное напряжение селективного элемента 10

0 = К (И-Я,) h s>Yl +с06 0((" Ф (5) + a cct g (q4((}) Выходное напряжение сумматора 6 в случае полного подавления напряженйя частоты И- Q б)

5 ((M ll)t

Ц,«-К (а а) где К вЂ” коэффициент пропорциональЭ ности

Это напряжение воздействует на сигнальный вход фазочувствительного детектора 7, на управляющий вход которого подается опорное напряжение с выхода селективного элемента 10.

Фазочувствительный детектор 7 в функциональном отношении можно представить устройством, осуществляющим перемножение. входных напряжений и фильтрацию выходного напряжения. Выходное напряжение фазочувствительного детектора 7 в случае полного подавления напряжения частоты Я - A, где Š— коэффициент передачи селективного элемента 10, используется также в качестве опорного напряжения ,f фазочувствительного детектора 7. — ctcct,g (g tg у}) 25 х Stn ) is саб .соз(2Ы J-аг М(—

1, г z !

-arrtf ltt(glJ (W,-к,)(ц- l LÚ sjn I -rs glJ, В этом случае, как следует из

° выраженHR (,8), выходное напряжение

30 фазочувствительного детектора 7 содержит постоянную составляющуь г

1Кф(к3 kt)(ы-z) Съ sJп I}" +со6 )) величина и знак которой определяют35 ся величиной и знаком неравенства амплитуд напряжения частоты(И вЂ” 1Ц спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 и компенсирующего У!

40 Это постоянйое напряжение воздействует на управляющий вход управляемого делителя 9 напряжения так, чтобы обеспечить равенство

К =К и, таким образом, автома45 тически подавить неинформативную составляющую выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 (напряжение частоты ю - Я).

Выходное напряжение (7) фазо50 чувствительного детектора 7 подается на сигнальные входы синхронных детекторов 15 и 16, на управляющие входы которых подаются напряжения от генератора опорных.на55 пряжений. (!8--E з н 2 п ;

U «EcoS 2a.t. (9)

1! 0) где К вЂ” коэффициент преобразования.

4 фазочувствительного.детектора 7.

Из выражения (7 видно, что в случае полного подавления напряжения частотыса -g.выходное напряжение фазочувствительного детектора 7 не содержит постоянной составляющей. Пе-. !

5 ременная составляющая выходного на= пряжения фазочувствительного детек-. тора 7 подавляется фильтром 8 нижних частот.

В случае неполного подавления

20 напряжения частоты(Я«фвыходное напряжение фазочувствительного детекто" ра 7 !

Ы, *- Krkr(K)(tJ . ) h 5|ll f ° c05 t (14)

U«Kc i« s )" ccs (arch/ — );

1200194

«1«(а«еt(().

-a st()at)t ))) К, as«(a ct((tlf) )Е )— (»), - o) vcr((<(g)).

15 (151 (16) О)о- К,)(, О„k.

0 К) Ь К4К7 («аа ам )

1 с«а(а «Ч

-а) с1((М ))-Кз h sin / соь у х х 5tn + сов ° cos$o)ectj(t(F(+)

-а)-с1((1 tg Д (12) 0, -К, +У ... а.с <-,1, (13) Составитель В«Шубин

Редактор П.Коссей Техред А.Кикемезей Корректор Л.Патай

Заказ 7861/50 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

»3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

S где Š— амплитуда выходных напряжений генератора » .

Выходные напряжения синхронных детекторов 15 и 16 соответственно (после перемножения и фильтрации) равна ! 2 2 2

Ню К1К1К) % (д ъ). ) Sin g+coe g x где К и К вЂ” коэффициенты преобраЗ зования синхронных детекторов 1 5 и 1 6 соответственно, К и К вЂ” результирующие козф-6 8 фициенты преобразования трактов преобразования.

Предлагаемое устройство используется для точной индикации квадратуры и равенства амплитуд напряжений U u U . Поэтому, полагая, что система напряжений U u Uz близка к симметричной, т.е. что - О и%-+О, выражения (13) и (14) можно упростить

Заменяя arctic — íà accc,n н

5 ««))

)К" . выражения (101 и на а) ссор в .)е у* выражения (11), можно записать вы.ражения для выходных напряжений синхронных детекторов 15 н 16 соответственно, которые подаются на входы нуль-индикаторов 17 и 18 соответственно

Таким образом, нуль-индикатор 17 о показывает )) -коэффициент, характеризующий отклонение фазового сдвига между исследуемыми напряжениями

U< и U от 90, а нуль-индикатор

18 показывает h --коэффициент, харак25 теризующий неравенство амплитуд напряжений (1< и Б . Лри изменении знака у или A изменяется знак выходных напряжений синхронных детекторов 15 или 16 соответственно и изменяется направление отклонения стрелок (относительно нулевого значения1 нуль-индикаторов 17-или 18 соответственно, в качестве которых используются приборы постоянного тока с

35 нулем посередине шкалы В с в метрич ной двухфазной системе =0 и Ф =О, следовательно, показания нуль-индикаторов 17 и 18 при этом принимают нулевые значения. Величина отклонен ния стрелок нуль-индикаторов 17,и

18 характеризует степень отклонения сдвига фаз между исследуемыми напряо жениями U è U< от 90 и неравенства их амплитуд соответственно. с