Устройство для измерения сдвига фаз

 

Используется: в измерительной технике для измерения сдвига фаз между токами или напряжениями. Сущность изобретения: устройство для измерения сдвига фаз содержит ленточный якорь, подвешенный на противодействующих пружинах, на который действуют электромагнитные усилия, равные по величине и противоположно направленные . Тяговые усилия создаются двумя индукторами, в пазы которых уложены трехфазные обмотки. На концах индукторов размещены измерительные обмотки, величины перемещения ленточного якоря пропорциональны разности фаз между токами в измерительных обмотках . Отсутствие трения и малое потребление энергии из измерительной цепи позволяют увеличить точность измерения при сохранении высокого быстродействия. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4905483/21 (22) 24,01.91 (46) 07.03.93. Бюл, N. 9 (71) Ульяновский политехнический институт (72) А.Л.Кислицин, А.М.Крицштейн и

Е.М.Нашатыркин (56) Фремке А.В, Электрические измерения.

M. Высшая школа, 1980, с. 135 — 138.

Авторское свидетельство N 130083, кл.

G 01 R 25/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СДВИГА ФАЗ (57) Используется: в измерительной технике для измерения сдвига фаз междутоками или напряжениями, Сущность изобретения: устИзобретение относится к измерительной технике, в частности к электроизмерениям, и может быть использовано для измерения сдвига фаз между токами и напряжениями.

Цель изобретения — увеличение точности измерения.

Цель достигается тем, что в устройстве на противодействующих пружинах подвешен ленточный якорь в воздушном зазоре двух одинаковых индукторов, представляющих собой разомкнутые магнитопроводы, в пазы которых уложены трехфазные обмотки, которые соединены между собой параллельно и так, что магнитные поля индукторов создают равные, но направленные в противоположные стороны электромагнитные тяговыеусилия, а в крайние пазы уложены измерительные обмотки, которые соединены попарно-последовательно.

На фиг.1 показана схема заявленного устройства для измерения сдвига фаз; на

„„ Ы„„1800383 Al ройство для измерения сдвига фаз содержитленточный якорь, подвешенный на tlpQтиводействующих пружинах, на который действуют электромагнитные усилия, равные по величине и противоположно направленные. Тяговые усилия создаются двумя индукторами, в пазы которых уложены трехфазные обмотки, На концах индукторов размещены измерительные обмотки, величины перемещения ленточного якоря пропорциональны разности фаз между токами s измерительных обмотках . Отсутствие трения и малое потребление энергии из измерительной цепи позволяют увеличить точность измерения при сохранении высокого быстродействия. 3 ил, фиг,2 — графики экспериментальных зависимостей электромагнитных тяговых усилий индукторов; на фиг.3 — градуировочная зависимость предлагаемого устройства.

Устройство для измерения сдвига фаз содержит связанный с отсчетным устройством ленточный якорь 1, противодействующие пружины 2 и 3, индукторы 4 и 5 с трехфазными обмотками А, В, С, подключенные к клеммам 6, 7, 8, измерительные (концевые) обмотки 9. 10 и 11, 12, соединенные соответственно с выводами 13, 14 и 15, 16. При подаче трехфазного напряжения на клеммы 6, 7, 8 магнитные поля индукторов

4, 5 создают равные, но направленные в противоположные стороны электромагнитные тяговые усилия F< и Fz, которые приложены к ленточному якорю 1, Тяговые усилия индукторов 4 или 5 пропорционально связаны с фазой р тока в концевой измерительной обмотке, измерен1800383

F = F. + К (Рв — P ) V=2 7 f42 фв =гсвг =pa (2) (4) F. = F2 — Р1

С х=F.

Е ной относительно фазы рБ тока в средней обмотке В (см, фиг.2, зависимости 17, 18): где К вЂ” коэффициент, Если обмотки индукторов соединены в звезду и обе средние обмотки В включены в среднюю фазу питающего напряжения (клемма 7), то фазы токов, протекающих по этим обмоткам, совпадают, т.е.

Отсюда тяговые усилия, создаваемые каждым индуктором, определяются следующими выражениями:

F> = Fp+ K (фв — p«) = Fp+ K((pg — ф г ) (3) где р«и ра — фазы токов, протекающих соответственно в концевых обмотках 9, 10 и

11, 12, Суммарное тяговое усилие F, перемещающее якорь 1, равно разности электромагнитных тяговых усилий индукторов;

Подставляя выражения (2) и (3) в уравнение (4), получим

F. =K(ф« — pz ) =K hp

При статическом равновесии где С вЂ” суммарная жесткость противодействующих пружин 2, 3; х — перемещение якоря 1, Градуировочная зависимость (3) устройства для измерения сдвига фаз определяется выражением х= K/С (p

Таким образом, разность фаз между токами в измерительных обмотках пропорциональна перемещению ленточного якоря 1.

B заявленном устройстве практически отсутствует трение, так как ленточный якорь, совершая поступательное движение, подвешен в воздушном зазоре индукторов при помощи противодействующих пружин, 10

Высокое быстродействие определяется не только выполнением подвешенного элемента в виде легкого ленточного якоря, но и скоростью бегущего электромагнитного поля, создаваемого током возбуждения трехфазных обмоток индукторов; где г — полюсное деление;

f> — частота.

Выбором определенной величины полюсного деления можно обеспечить соответствующую скорость и необходимое быстродействие, Тяговое усилие в заявленном устройстве создается за счет энергии магнитного поля трехфазных обмоток, Энергия измерительных обмоток расходуется только на перераспределение тяговых усилий индукторов и по сравнению с затратами энергии на преодоление противодействующего усилия пружин мала, и следовательно, мало потребление энергии из измерительной цепи. Все это позволяет в целом увеличить точность измерения при использовании и редложен ного устройства.

Проведенные исследования предлагаемого устройства для измерения сдвига фаз показали, что его основная погрешность не превышает 1 . На фиг.3 представлена тарировочная зависимость 19, построенная по экспериментальным данным.

Таким образом, как показали теоретические и экспериментальные исследования, предлагаемоеустройство выгодно отличается от известных, так как обладает высоким быстродействием, отсутствием трения и малым потреблением энергии из измерительной цепи, т.е. позволяет увеличить точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз, содержащее немагнитный якорь, два магнитопровода, измерительные обмотки и обмотку возбуждения,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, якорь выполнен в виде ленты и горизонтально закреплен на противодействующих пружинах в воздушном зазоре двух идентичных индукторов, которые содержат разомкнутые магнитопроводы с пазами, во внутренние пазы которых уложены трехфазные обмотки, соединенные между собой, параллельно, а в крайние пазы уложены измерительные обмотки, соединенные попарно последовательно, причем магнитные поля индукторов создают равные и противоположно направленные тяговые усилия, 1800383

50

Составитель А. Кислицин

Техред М.Моргентал Корректор Н.Кешеля

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

",4

I, Заказ 1162 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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