Фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока

 

ОПИСАНИЕ

384072

Союз Советских.

Социалистических

Респубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 25.111.1971 (№ 1635809/18-10) М. Кл. G 01г 17/10 с присоединением заявки ¹ 1бб47бб/18-10

Государственный комитет

Сонета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 23.V.1973. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 31.1.1974

УДК 621.317.733.

025 (088.8) Авторы изобретения

В. М. Шляндин, А. Ф. Прокунцев и А. Л. Крам

Пензенский политехнический институт

Заявитель

ФАЗОВЫЙ СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ

МОСТА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в автоматических мостах переменного тока, в частности цифровых, для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Известный фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором сначала производят уравновешивание по реактивной составляющей на основе сравнения фазовых углов между напряжением небаланса и падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, и между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания, а затем уравновешивают мост по активной составляющей, сводя напряжение небаланса к нулю, требует выполнения трех последовательных операций, причем одна из них является вспомогательной. Кроме того, заранее заданная последовательность операций приводит к тому, что информация о величине активной составляющей может быть получена только после уравновешивания моста по реактивной составляющей.

Последнее присуще и другому фазовому. способу раздельного уравновешивания„ при котором уравновешивание моста по реактивной составляющей осуществляют по результату сравнения фазовых углов между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и инвертированным напряжением питания мостовой цепи и между напряжением небаланса и инвертированным падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта.

Цель изобретения — обеспечение возможности одновременного уравновешивания по обеим составляющим.

10 Это достигается тем, что для уравновешивания по реактивной составляющей фазовый угол между напряжением небаланса и падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, сравнивают не

15 только с фазовым углом между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания, но и с фазовым углом между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряе20 мого объекта, и инвертированным напряжением питания, а уравновешивание по активной составляющей производят по результату сравнения фазового угла между падением напряжения на плечах одной ветви с фазовым

25 углом между падениями напряжения на плечах другой ветви.

На фпг. 1 показана блок-схема цифрового моста для осуществления предложенного способа уравновешивания; на фиг. 2 — круговая

30 диаграмма, поясняющая способ уравновеши384072 измерительной вания на примере мостовой цепи моста.

Мост содержит измсрительнуlo мостовую цепь 1, плечи которой образованы измеряемым объектом с параметрами Сь Rl, сопротивлениями R2, Ро, уравновешивающим цепь ио реактивной составляющей, Л.„уравновешивающим цепь Но активной составляющей, и конденсатором С,; генератор 2 синусоидального напряжения, фазовремеиныс преобразователи 8, 4, 5, 6, интеграторы 7, 8, 9, схему

«Запрет» 10, олоки 11, 12 уравновешивания соответственно по рсактивной и активной составляющим, цифровые индикаторы И, 14 соответственно BKTHBHOA и реактивной составляющих.

На круговой диаграмме приняты следующие обоз!!ачеиия: напряжение питания clb мсстовой измерительной цепи, окружности уравновешивания . а, Р, поло>кение потенциальной точки с вершины мостовой измерительной цсип со, положение потенциальной точки d вершины мостовой цепи при различных значениях уравновешивающих ilapa÷åòров (сопротивлений R;„Ri,) dl d6, фазовый угол Л соИ вЂ” а, фазовый угол абсо —. P.

Уравновешиванис моста осуществлястся путем одновременной регулировки сопротивлений R>, Rl, уравновешивающих сго по реактивной и активной составляющим.

Состояние квазиравновесия моста по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления достигается в момент вывеления потенциальной точки d на окру>кность (3, проходящую через иоте1щиальную точку со, состояние квазиравповесия по активной составляющей — в момент выведсипя

I1nTPHH IlB;1hHOII T0 1IlH d пя окружноСТь 02, Нрп ходящую через потенциальную;î÷êó со.

При одновременном изменении параметров, уравновешивающих мостовую цепь по активной и реактивной составляющим, потенциальная точка d можст оказаться в любом месте круговой диаграммы. Так как вписанный угол измеряется половиной дуги, на которую он опирается, а угол, образованный хордой и касательной — половиной дуги, заключенной внутри него, то лз=Л Р лишь в случае, когда потенциальная точка d находитНа Д) LС Со!!О OKP) >KHOCTII (3, II R =

= (180 +P), когда потенциальная точка d находитcll На 3> nс cKnocTH p, так кяк напряжение U,„, является касательной к окружности Р В точке b, a пяпря>кение U„„ хордой этой окружности.

Из анализа круговой диаграммы видно, что фазовый угол со в зоне, охваченной окру>кностью 8 (AI>:,- для потенциальной точки d;) всегда больше фазового угла р, но меньше фазового угла (180 +P). В зоне, не охваченной окружностью р, фазовый угол а может принимать значения меньше фазового угла (а, для потенциальной точки dl), либо

15 г0 г5

Зо

65 больше фазового угла (180 -+P) (. аг, Л аз, . а., для потенциальных точек А, до, d4).

Д:!я получения однозначной информации, необходимой для определения направления

iIa»eIIei параметра, уравновешивающего мостовую цепь iio реактивной составляющей, осуществля!от одновременное сравнение фазового угля а с фазовым углом j3 и с фазовым углом (180 +P).

В этом случае сигналы с выходов схем, производящих это сравнение, имеют одинаковую полярность или отрицательную, если Л ы меньше Р и меньше (180 +Р), либо положительную, если а больше угла . Р и больше (180 +P) лишь в случае, когда потенциальная точка d находится в зоне, не охватываемой О крг>к!!Остью f3. Если же потенциальная точ ка d находится в зоне, охватываемой окружностью 1о, сигналы с выходов схем, производящих сравнение указанных выше углов, имеют разную полярность.

Г1ри уравновешивании моста по активной составляющей информация для автоматической коммутации уравновешивающего параметра получается путем сравнения фазового угла между напряжениями UÄÄ H U„,— — acerb= у с фазовьв! углом между напряжениями У„,! и U«I,— аИ= р.

При расположении потенциальной точки d в области, Нс охватывасмой окружностью а, проходящей через потенциальную точку со, фазовый угол у больше фазового угла о>, а при расположении потенциальной точки d в области, охваченной указанной окружностью, фазовый угол 7 меньше фазового угла ср. Иа круговой диаграммы видно, что у = лр лишь в случае, когда потенциальные точки со и d находятся на одной окружности а, что и соответствует состоянию квазиравновесия моста Iio активной составляющей.

Часть блок-схемы, содержащая фазовремениыс преобразователи 3, 4, интеграторы 7, 8, схему «Запрет» 10, блок уравновешивания 11 и цифровой индикатор 13, является каналом уравновешивания по реактивной составляющей. С мостовой измерительной цепи 1 на входы фазовременного преобразователя 8 поступа!от напряжения U,I, и U,о, фазовый сдвиг между которыми соответствует фазовому углу 1о, а на входы фазовременного преобразователя 4 — напряжения О1, и Uu, фазовый сдвиг между которыми соответствует фазовому углу ах. Фазовременные преобразователи >, 4 вырабатывают импульсы одинаковой амплитуды, длительность которых соответствует фазовым углам между напряжения;ill, поступающими на их входы, причем, если На выходе фазовременного преобразователя 4 вырабатывается один импульс, соответствующий углу а, то на выходе фазовре»eHHor0 преобразователя 8 вырабатывается два импульса, один из которых соответствует углу (3, а второй — углу (180 +P).

384072

Эти импульсы поступают на входы интеграторов 7, 8, которые сравнивают их по длительности. Интегратор 7 сравнивает фазовые углы а и р, а интегратор 8 — фазовые углы а и (180 +р).

Результирующие напряжения на выходе интеграторов 7, 8 зависят от соотношения длительностей импульсов, поступающих на их входы и, следовательно, от соотношения величин фазовых углов к и р, а также лз и . (180 +P). Выход интегратора 7 соединен с входом схемы «Запрет» 10, а выход интегратора 8 — с запрещающим входом той же схемы «Запрет», выход которой управляет работой блока 11 уравновешивания по реактивной составляющей. Лишь в случае, когда с интегратора 7 на схему «Запрет» поступает напряжение отрицательной полярности, а с интегратора 8 — напряжение положительной полярности, на выходе схемы «Запрет» вырабатывается положительный сигнал. Блокируя все изменения параметра, уравновешивающего мостовую цепь по реактивной составляющей, приводящие к результирующему сигналу отрицательной полярности на выходе схемы

«Запрет» 10 и, сбрасывая все изменения параметра, приводящие к результирующему сигналу положительной полярности на выходе схемы «Запрет» 10, приводят мостовую цепь к состоянию квазиравновесия по реактивной составляющей.

Канал уравновешивания по активной составляющей содержит фазовременные преобразователи 5, б, интегратор 9, блок уравновешивания 12 и индикатор 14. При уравновешивании мостовой цепи по активной составляющей на входы фазовременного преобразователя 5 поступают напряжения U, и б,и„а на входы фазовременного преобразователя б— напряжения U, и U .

Фазовременные преобразователи 5, б формируют импульсы одинаковой амплитуды, длительность которых соответствует углу сдвига фаз между напряжениями, поступающими на их входы. Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 5, б поступают на входы интегратора 9, который сравнивает их по длительности. Полярность сигнала на выходе интегратора 9 зависит от соотношения длительностей импульсов, поступающих на его входы. Блокируя все изменения параметра, уравновешивающего схему по активной составляющей, приводящие к результирующему сигналу положительной полярности на выходе интегратора 9, п сбрасывая все изме10 пения параметра, приводящие к результирующему сигналу отрицательной полярности, приводят мостовую цепь к квазиравновесию по активной составляющей.

Для устранения сбоев в работе после оконlS чательной коммутации уравновешивающих параметров по обеим составляющим на каждом шаге блоки 11 и 12 уравновешивания каждый В своем канале закорачпвают Выхо ды интеграторов 7, 8 и 9, подготавливая их к

20 новому сравнению на следующем такте.

Предмет изобретения

Фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором уравновешпванпе по реактивной составляющей производят по результату сравнения фазовых углов между напряжением небаланса и падением напряжения на плече, противопочо ложном плечу измеряемого объекта, и между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания, от.гичаюшийся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного уравновешивания по обеим составляющим, для уравновешивания по реактивной составляющей используют также результат сравнения первого пз названных фазовых углов с фазовым углом между падением напряжения

4Q на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и инвертированным напряжением питания, а уравновешивание по активной составляющей производят по результату сравнения фазового угла между падениями напря45 жения на плечах одной ветви с фазовым углом между падениями напряжения на плечах другой ветви.

384072

Фиг. 2

Составитель Л. Айрапетова

Техред Е. Борисова 1(орректор А. Дзесова

Редактор Т. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3618/1 Изд. № 188т Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров CCP по делам изобретений и открытий

Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5