Способ индикации вращающегося электрического поля

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности индикации и упрощение способа. В исследуемое эл. поле вводится электропроводящая сфера с размещенным на ней трехкоординатным датчиком 1. Затем сравниваются выходные сигналы датчика 1 между собой с помощью переключателя 2, усилителей 3 и 4 и фазового детектора 5. По результату их сравнения определяется характер поляриза1щи эл. поля. Сравнение выходных сигналов датчика 1 осуществляется по фазовому сдвигу между одним из сигналов и двумя другими. При отличии хотя бы одного из фазовых сдвигов от о и 180 измерительньви прибором 6 индицируется врад1акицееся т.е. эллиптически поляризованное эл. поле . При равенстве фазовых сдвигов О или 180 индицируется линейно поляризованное эл. поле. 4 ил. 9 (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ(ИЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51)4 G 01 R 29/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ с,Риа /

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ (21) 3816632/24-09 (22) 27. 11.84 (46) 15.08,86, Бюл. В 30 (71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (72) А.Б.Немировский (53) 621.317.7.(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1166018, кл. С 01 К 29/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР

9 718807, кл. G 01 К 29/08, (54) СПОСОБ ИНДИКАЦИИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель иэобретения— повьпиение точности индикации и упрощение способа. В исследуемое эл. поле вводится электропроводящая сфера с размещенным на ней трехкоординатным датчиком 1. Затем сравниваются выходные сигналы датчика 1 между собой с помощью переключателя 2, усилителей 3 и 4 и фазового детектора 5. По результату их сравнения определяется характер поляризации эл. поля. Сравнение выходных сигналов датчика 1 осуществляется по фазовому сдвигу между одним из сигналов и двумя другими. При отличии хотя бы одного из фазовых сдвигов от 0 и 180 измерительным прибором

6 инднцируется вращающееся т.е. эллиптически поляризованное эл. поле. При равенстве фазовых сдвигов о

0 или 180 индицируется линейно поляризованное эл. поле. 4 ил.

1250990

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для индикации вращающегося электрического поля (ВЭП) промьппленной частоты нв подстанциях и открытых рвспределительнь1х устройствах (ОРУ).

Цель изобретения — повьппение точности индикации и упрощения способа.

Нв фиг. 1 изображена структурная схема, реализующая предложенный способ индикации; на фиг. 2 — схема ориентации электропроводящей сферы с преобразователями в пульсирующем поле; на фиг. 3 — схема пространственкой ориентации датчика относительно эллиптическн поляризованного электрического поля; на фиг. 4— схема, поясняющая формирование эллипса из двух гармонически изменяющихся ортогональных функций.

Способ индикации вращающегося электрического поля, заключающийся в том, что в исследуемое электричес кое поле вводят электропроводящую сферу с размещенным на ней трехкоординатньа4 датчиком, сравкиввют выходные сигналы датчика между собой и по результату их сравнения определяют характер поляризации электрического поля, сравнение выходных сигналов трехкоординатного датчика осуществляют по фаэовому сдвигу между одним из них и двумя другими. При отличии хотя бы одного из фазовых о сдвигов от О и 180 индицируют вращающееся электрическое поле. При внесении электропроводящей сферыв пульсирующее электрическое поле (ПЭП) на двух ее половинах, ориентированных перпендикулярно направлению ПЭП, индицируются заряды противоположной полярности, как показано на фиг, 2. Пространственное распределение зарядов на поверхности электропроводящей сферы при неизменной ее ориентации остается постоянньм.

Напряжение сигнала нв выходе любого преобразователя датчика (например, А на фиг. 1), ориентированного под углом (fq но направлению к вектору синусоидального изменяющейся напряженности электрического поля

U kE cosy = kE з пийсозцд, (1) где k — коэФфициент пропорциональности °

Š— мгновенное значение напряженности ПЭП. б л

ll FA - 2 Vs < 2

Л

35 6- 2 Pc/»

» чс> —. В этом случае фазовый сдвиг, уравнения (1), равек как следует из нулюе

&(дп Мдс О.

Таким образом, при исследовании пульсирующего электрического поля с помощью предлагаемого способа фазовые сдвиги между выходными сигна45 лами преобразователей А, В и С могут быть только 0 или 180

При внесении электропроводящей сферы во вращающееся электрическое поле линия раздела полусфер с индицированньпки на них зарядами проти"

50 воположной полярности. начинает перемещаться по сфере с угловой частотой и вращения поля. Это приводит к тому, что между выходными сигналами преобразователей возникают дополнительные фаэовые сдвиги по сравнению с тем случаем, когда поле не вращается.

При сравнений фазовых сдвигов между сигналами UA и Пп (&цд ), Уд и 0 (дауд ) возможны следующие случаи.

Пара преобразователей, выходные

Ь сигналы которых сравниваются, может быть расположена в части электропроводящей сферы, где индицированные заряды имеют одинаковую полярность (преобразователи А и В на фиг. 1):

В0

»

Л л» » ч д 2е Чп 2 или Чд 2е чп 2 °

В этом случае, как видно из уравнения (1), выходные сигналы преобразователей отличаются только по амплитуде, фазовый сдвиг ьщдп = О, Пара преобразователей, выходные сигналы которых сравниваются, может быть расположена в частях сферы, где иидицированные заряды имеют противоположную полярность (преобру У эователи А и С на фиг. 1): с дс -, »

/»

lt л

»

Чс 2 или Чд 2 у с ° В этом

25 случае, как видно из (1), выходные сигналы преобразователей имеют противоположную полярность, т.е. фазо вый сдвиг аq„ 180

Обе пары сравниваемых преобразователей могут быть рвсположекы в части сферы, где индицированные эа» ряды имеют одинаковый знак: (11

1250990 4 образования напряженности поля в электрические сигналы, пропорциональные соответствующим компонентам поля.

Датчик выполнен в форме электропроI водящей сферы, на которой размещены

-- — (сСВ Я а — ctg )

Емокс

Еммн

1 + - — с В Я„с Сд Рв

E мин где Qq, Яв — долгота точек размещения преобразователей А и В на сферической поверхности, отсчитываемая относительно направления большой полуоси эллипса в плоскости.поляризации ВЭП.

Иэ уравнения (2) видно, что фазовый сдвиг в зависимости от ориентации преобразователей изменяется от минимального значения, когда оба преобразователя лежат в одной плоскости большого круга сферы, перпендикулярной плоскости поляризации: 9двщ„„= О при Qq = Ов, до макси6 о мального прн Я в = О, 0 в = 90, ког- >0 да ориентация преобразователей совпадает с направлением Е „ и Е„„„„: а ю макс 90 °

При других значениях Q> и 0 в Фазовый сдвиг имеет значения, промео жуточные между О и 90

В том случае, когда в результате произвольной ориентации преобразователей в пространстве окажется, что углы Qp И в и ЬЧ рв Ор фазо 30

/ М к двиг — - ряс О, так как преобразователь расположен в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения преобразователей А, В и Qt 4 О в ° 35

Таким образом, использование для индикации вращающегося ЭП двух Фаэо сдвигов Ьц вв и Ч Ас в данном случае (при Яд =Ив) ошибочную индикацию ВЭП как пульсиру- 40 ющего.

Чтобы избежать такой ошибки индикации поляризации поля по результату измерения лишь одного фазового сдвига (htfд ), необходимо для провер-45 ки дополнительно изменить ориентацию преобразователей, при которой бы Q ф Я и затем вновь определить фазовый сдВНГ hgйь

На фиг. 1 изображены трехкоорди- 50 натный датчик 1 с тремя преобразователямн напряженности А, В н С, переключатель 2, усилители 3 и 4, фазовый детектор (ФД) 5, и измеря- . тельный прибор 6. 55

Трехкоординатный датчик 1, состоящий иэ преобразователей трех компонент А, В и С, предназначен для преСдвиг Фаэ между сигналами во взаимно ортогональных координатных плоскост три конденсаторных преобразователя. Верхней обкладкой каждого преобразователя является металлический шаровой сегмент, изолированный от корпуса сферы диэлектриком.

Выходы датчика соединены с двумя входами фазового детектора 5 через переключатель 2 и усилители 3 и 4.

Переключатель 2 служит для подключения одного иэ выходов датчика (В или

С) к входу усилителя 3. Усилители 3 и 4 предназначены для увеличения уровня выходных сигналов датчика, обеспечивающих нормальную работу ФД

S, который может быть реализован в виде синхронного выпрямителя по известной схеме последовательно соединенного ключа и нагрузочного сопротивления. Выход усилителя 3 соединен с входом переключателя 2 ° При этом сигналы, поступающие на вход ФД 5 с выхода усилителя 4, служат для коммутации переключателя 2, сигналы, поступающие на вход ФД 5 с выхода усилителя 4, служат для коммутации переключателя 2. Выходной сигнал

Фазового детектора 5 поступает на вход измерительного прибора 6 типа магнитоэлектрического микроамперметра.

Способ осуществляется следующим образом.

Датчик 1 вносят в исследуемое электрическое поле. Переключатель 2 устанавливают произвольно в одном иэ положений, например В. Снимают от- . счет с прибора 6. Если он равен или близок к нулю (л< д О), переключают в положение С. Если при этом ото счет остается равным О или 180 то электрическое поле является пульсирукпцим. В противном случае индицируют вращающееся ЭП. При этом не требуется точного измерения фазового сдвига. Достаточно обнаружить по стрелочному индикатору прибора 6, что результат измерения хотя бы при одном иэ положений переключателя 2, находится в промежутке интервала

0-90

5 1250990 Ь

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я целью повышения точности индикации

Способ индикации ;вращающегося и упрощения способа, сравнения выэлектрического поля, заключающийся ходных сигналов трехкоординатного в том, что в исследуемое поле вво" датчика осуществляют по фазовому дят электропроводящую сферу с разме- сдвигу между одним иэ них и двумя щенным на ней трехкоординатным дат- другими и при отличии одного иэ фао чиком, сравнивают выходные сигналы зовых сдвигов от О и 180 электридатчика между собой н по результа- ческое поле является эллицтически там их сравнения определяют харак- поляризованньи, при равенстве фаэо.тер поляриэации электрического поля, 10 вых сдвигов 0 или 180 — линами отличающийся тем, что, с поляоизованным.

1250990

Составитель Е.Адамова

Техред Л.Сердюкова

Корректс И.Иуска

Редактор Л.Пчелинская

Заказ 4405/41

Тирах 728

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

Подиисиее

Производственно-полиграфическое предприятие, г.уигород, ул.проектная, 4