Устройство для измерения сдвига фазы между напряжением и током

 

Союз Советскнх

Социалистических

Реслу6лин (11) 5 77474

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено08.12.75 (21) 2195660/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано25.10.77.Áþëëåòåíü № 39

>51) М. Кл.

0 01 R 25/00

Гвсудврстввнн@й нвмнтвт

Сюввтв Ииниатрвв СССР вв делам иэоврвтвннй н втирытий (53) УДК 621.317.

:. 7 72 (088.8), (45} Дата опубликования описания 26.11.77

А. Л. Шпади, М. И. Белый и Л. В. Стратонов (72) Авторы изобретения

Ульяновский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СДВИГА ФАЗЫ МЕЖДУ НАПРЯЖЕНИЕМ И ТОКОМ

Изобретение,относится к .электроизмерительной технике и может быть использовано при создании приборов для измерения сдвига фазы между напряжением и током.

Известно устройство для измерения сдвига фазы между напряжением и током, содержащее индикатор, резисторы, нагрузку, потенциометр, а также транзистор и стабилитрон (i) .

Однако невысокая точность известного та устройства из-за наличия аддитивной пог решности и дрейфа нуля, малой перегрузочной способности по току снижает надежность и диапазон применения устройства.

Кроме того, данное устройство нечувстви- 15 тельно к знаку фазы,что делает невозможным определениехарактера нагрузки; отсутствует гальваническая развязка с измеряемой цепью, что приводит к дополнительным погрешно>-тям и создает трудности при эксплуатации 20 устройства в промышленных сетях.

Целью изобретения является снижение погрешности измерения, расширение функциональных пределов измерения> обеспечение гальванической развязки индикатора. 25

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем индикатор, реэистот>ы, нагрузку и потенциометр, ввеиены три трансформатора иа ферромагнитных сердечниках с

ППГ, два интегратора, синхронный детектор, причем входные обмотки одного трансформатора включены параллельно источнику переменного напряжения через резистор, а другого— последовательно с нагрузкой; !выходные обмотки, соединенные встречно, подключены через интегратор, пЬтенциометр, синхронный детектор к индикатору, а их дополнительные обмотки соединены с входными обмотками третьего трансформатора, выходная обмотка которого подключена через другие интегратор и потенциометр к цепи управления синхронного детектора.

На фиг. 1 представлена принципиальная о схема предлагаемого устройства с диапазоном изменения фазы от минус 180 до о плюс 180;, на. фиг. 2 - осциллограммы напряжений при активно-индуктивной нагрузке> HG фиг. 3 — осциллограммы палрижений при активно-емкостной нагрузке.

5774 74

Устройство содержит ферромагнитные сердечники напряжения 11 тока 2 и промежуточный 3. Входная обмотка 4 через о1раничивающий резистор 5 включена параллельно источнику 6 переменного напряжения, а входная 7 — последовательно с нагрузкой

8. Входные обмотки 9 и 10 соединенные встречно, подключены через интегратор 11, состоящий из резистора 12 и конденсатора

13, потенциометр 14, служащий для регу- >о лирования чувствительности, и синхронный детектор 15 к индикатору 16 среднего значения выходного тока.

Выходные обмотки 17 и 18 соединены встречно с входными 19 и 20 промежуточного сердечника 3. Выходная обмотка 21 через интегратор 22, состоящий из резистора 23 и конденсатора 24, потенциометр 25, служащий для установки нуля индикатора 16, подключена к управляющему входу синхронного детектора 15.

На входные обмотки 4 и 7 сердечников тока 2 и напряжения 1 подаются синусоидальные сигналы с фазами напряжения и тока измеряемой цепи. В схеме происходит ограничение и интегрирование сигналов, причем фаза выходного сигнала, снимаемого с обмотки 10, рополнительно сдвинута на

1800, что обеспечивает встречное включение обмоток 9 и 10. 30

Результируюпп1Й сигнал, выдепя1ошийся на конденсаторе 13, представляет из себя импульсное напряжение обеих полярностей, причем вольтсекундпая площадь импульсов пропорциональна углу сдвига фаз между нап- ряжением и током в измеряемой цепи, через синхронный детектор 15 поступает на индикатор 16 среднего значения выходного тока.

Сигналы обмоток 17 и 18 сердечников 40 тока 2 и напряжения 1 поступают на входные обмотки, 19 и 20 сердечника 3, причем сигнал, поступающий на обмотку 20, б дополнительно сдвинут по фазе íà 180. Выходнсй сигнал, снимаемый с конденсаторе 45

24 и представляющий из себя прямоуголь ное напряжение типа "Меандр", управляет работой синхронного детектора 15 тяк, что при активно-индуктивном характере нагрузкн, когда напряжение опережает(ток по 50 фазе, через синхронный детектор 15 проходят только положительные импульсы напряжения, снимаемого с конденсатора 13, а при яктивнс -емкостной нагрузке, когда ток опережает. напряжение, синхронный детектор l5 пропускает только отрицательные импульсы напряжения, снимаемого с конденсатора l3.

Таким образом, величина среднего тока, протекающего через индикатор 16, прямо ,пропорциональнФ, углу сдвига фазы между напряжением и током в измеряемой цепи, а направление его определяется знаком

У1"па сдвига фазы в измеряемой цени. Индикатор

16 проградуирован в значениях угла сдвио га фазы в интервале от минус 180 до плюс 180 . Применение ферромагнитных сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса в предлагаемом устройстве устраняет аддитивную погрешность и "дрейф нуля", в силу симметрии схемы. Большая перегрузочная способность по току и наличие гальванической развязки с цепью измерения делает возможным применение устройства в пределах от лабораторных измерений до эксплуатации в промышленнык сетях с бол1 шими значениями напряжений и токов. формула изобре тения

Устройство для измерения сдвига фазы между напряжением и током, содержащее индикатор, резистор, нагрузку и потенциометр, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью снижения погрешности измерения,повышения надежности, расширения функциональных пределов измерения и обеспечения гальванической развязки индикатора, в него введены три трансформатора на ферромагнитных сердечниках с ППГ, два интегратора, синхронный детектор, причем входные обмотки одного трансформатора включены параллельно источнику переменного напряжения через резистор, другого — последовательно с нагрузкой, выходные обмотки, соединенные встречно, подключены через интегратор, потенциометр, синхронный детектор к индикатору, а их дополнительные обмотки соединены с входными обмотками третьего трансформатора, выходная обмотка которого подключена через другие интегратор и потенциометр к цепи управления синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

f4 331339, кл. 6 01 К 25/00, 1972.

llI II!I! 31I I;l- коз 3(WHO/:34а Ткряж 1 1 01 !!эцш с. 1;

f ff 1и I I II Ii I I>i Г(1! 1, 1 . УжГО!)эцио У1. IIi;» !. Г!i 1й, 4

uz. 2

577171!!с! Риг д