Устройство для измерения разности фаз напряжений

 

ю-.

I

1". !

;:s

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

0Ц 46729I

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОР СКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.06.72 (21) 1798110/18-10 с присоединением заявки М (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.75. Бюллетень ¹ 14 (51) М. Кл. G 01г 25/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.373 (088.8) Дата опубликования описания 22.07.75 (72) Авторы изобретения

А. В. Богословский и А. И. Закидальский

Институт автоматики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ

НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к фазоизмерительной технике.

При исследовании электромеханических процессов в энергетических системах возникает необходимость измерения и регистрации изменения угла сдвига фаз между напряжениями в различных точках сети.

Для регистрации необходимо осуществить преобразование угла сдвига фаз между синусоидальными электрическими сигналами в постоянный ток, величина которого была бы пропорциональна фазовому углу.

Диапазон изменения угла обычно ограничен величиной 180 или 360 .

Для углов, превышающих предельное значение, выходной ток определяется величиной угла, лежащего в пределах измерения.

Известны устройства для измерения разности фаз напряжения, содержащие нуль-органы, триггер, сглаживающий фильтр, ограничитель и дифференциатор.

Эти устройства выдают информацию о угле сдвига фаз один или два раза в течение периода исследуемого сигнала.

Для увеличения быстродействия предлагаемое устройство снабжено двумя фазосдвигающими цепями, пятью ключевыми элементами, генератором импульсов стабильной частоты, электронным переключателем, двумя полосовымп фильтрами и операционным усилителем, Сущность изобретения состоит в том, что контролируемые сигналы подключаются ко

5 входам двух идентичных фазосдвигающих цепей, имеющих по два выхода, токи через которые сдвинуты на 90, Эти токи подаются на ключевые элементы, управляемые сигналами, поступающими с электронного переключа10 теля, Электронный переключатель соединен с генератором импульсов стабильной частоты, значительно более высокой, чем частота контролируемых сигналов. Электронный переключатель выдает две последовательности им15 пульсов, сдвинутые по фазе на 90 относительно друг друга, Выходы ключевых элементов, присоединенных к одной фазосдвигающей цепи, соединяются между собой и присоединяются к полосовому фильтру.

20 На выходе фильтра формируется ток с частотой, определяемой генератором с электронным переключателем, и фазой, определяемой входным контролируемым сигналом.

Аналогичный ток формируется на выходе

25 второго фильтра. Таким образом, информация о сдвиге фаз между контролируемыми сигналами промышленной частоты переносится на значительно большую частоту.

На чертеже показана функциональная схе30 ма описываемого устройства, 467291

Устройство содержит фазосдвигающие цепи

1 и 2, генератор 3 стабильной частоты, электронный переключатель 4, ключевые элементы 5 — 9, полосовые фильтры 10 и 11, нульорганы 12 и 13, триггер 14, резистор 15, операционный усилитель 16, фильтр 17.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения, сдвиг фаз между которыми контролируется, поступают на фазосдвигающие цепи 1 и 2, которые имеют по два выхода, где образуются сигналы, сдвинутые относительно друг друга на 90 .

Сдвинутые на 90 по фазе напряжения поступают на ключевые элементы 6, 5, 7, 8, управляемые сигналами, поступающими с электронного переключателя 4, Электронный переключатель 4 изменяет свое состояние под действием импульсов, поступающих от генератора 3.

Электронный переключатель 4 имеет два выхода, на которых формируются две последовательности импульсов стабильной частоты Q, сдвинутые друг относительно друга точно на 90 .

Импульсы с первого выхода электронного переключателя используются для управления ключевыми элементами 5 и 7, присоединенными к «опережающим» выходам фазосдвигающих цепей 1 и 2.

Импульсы со второго выхода электронного переключателя используются для управления ключевыми элементами 6 и 8 присоединенными к «отстающим» выходам фазосдвигающих цепей 1 и 2.

С выходов ключевых элементов 5 и 6 сигнал поступает на фильтр 10, а с выходов ключевых элементов 7 и 8 на фильтр 11.

На выходе фильтров 10 и 11 формируются синусоидальные сигналы с частотой Р. Выходы фильтров подключены к нуль-органам 12 и 13. Нуль-орган 12 подключен к «единичному» входу триггера 14, а нуль-орган 13 к «нулевому» входу. Триггер 14 управляет через ключевой элемент 9 длительностью коммутации стабильного тока, протекающего через резистор 15 от источника напряжения Е, Ис5

45 точник тока находится во входной цепи операционного усилителя 16. Среднее значение этого тока пропорционально разности фаз исходных напряжений, Для исключения переменной составляющей частоты Р установлен сглаживающий фильтр 17.

На выходе операционного усилителя напря>кение несет информацию об угле сдвига фаз между входными сигналами.

Предмет изобретения

Устройство для измерения разности фаз напряжений, содержащее два нуль-органа, триггер и фильтр, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно снабжено двумя фазосдвигающими цепями, пятью ключевыми элементами, генератором импульсов стабильной частоты, электронным переключателем, двумя полосовыми фильтрами и операционным усилителем, при этом один из входов первого и второго ключевого элемента подключен соответственно к первому и второму выходам первой фазосдвигающей цепи, а выходы второй фазосдвигающей цепи аналогично подключены к первому и второму входам третьего и четвертого ключевого элемента, вторые входы первого и третьего ключевых элементов соединены между собой и подключены к одному из выходов электронного переключателя, другой выход которого соединен со вторыми входами второго и четвертого ключевых элементов, вход электронного переключателя соединен с генератором импульсов стабильной частоты, выходы первого и второго и соответственно третьего и четвертого электронных ключей соединены между собой и подключены порознь через первый полосовой фильтр ко входу первого нуль-органа и через второй полосовой фильтр ко входу второго нуль-органа, выход триггера подключен к одному из входов пятого ключевого. элемента, второй вход которого через резистор присоединен к источнику постоянного напряжения, выход пятого ключевого элемента соединен с входом операционного усилителя, параллельно которому подключен фильтр, 8хО

Вх

Составитель М. Барашков

Техред М. Сеченов

Редактор С, Байкова

Коррскгор Н. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1656/15 Изд. № 1360 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5