Двухканальное входное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 280375 (21) 2120540/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Яриоритет

Р )М К з

С 01 R 21/06

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621. 317. 77 (088.8) Опубликовано 30.11.82. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 30.11.82

Г.Н.Лавров, В.Н.Тарасов н. А.В.Ицкович

Ь (72) Авторы изобретения

Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола с

f. - т. .. (71) Заявитель (54 ) ДВУХКАНАЛЬНОЕ ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к преобразованию и кодированию информации и может быть использовано для согласования контролируемых цепей с входами преобразователей, преобразую5 щих в код такие характеристики электрической сети, как, например, активная и реактивная мощность, сдвиг фаз между сигналами, коэффициент мощ- 1О ности и т,п

Известны двухканальные входные устройства, содержащие трансформаторы напряжения в параллельной цепи и трансформаторы тока — в последовательной (11. 15 Основным недостатком этих устройств является то, что трансформаторы напряжения и тока вносят существенную дополнительную угловую погрешность коэффициента преобразования.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в известное двухканальное входное устройство, содержащее трансфор25 матор тока, первичная обмотка которого является последовательным входом устройства, введены дополнительный трансформатор тока, калиброванный резистор, усилители с резистора-; ми в цепи обратной связи, во входную цепь которых включены последовательно соединенные конденсаторы и компенсирующие резисторы из того же материала, что и вторичные обмотки трансформаторов тока, причем последовательно соединенные калиброванный резистор и первичная обмотка дополнительного трансформатора тока являются параллельным входом устройства, а вторичные обмотки.трансформаторов тока соединены с входами усилителей через конденсаторы.

На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема предлагаемого двухканального входного устройства; на фиг. 2 — векторная диаграмма трансформатора тока.

Предлагаемое двухканальное входное устройство содержит трансформаторы 1 и 2 тока, калиброванный резистор 3, конденсаторы 4 и 5, компенсирующие резисторы 6 и 7, резисторы 8 и 9 в цепи обратной связи усилителей, усилители 10 и 11 постоянного тока.

На векторной диаграмме обозначены U< — вектор напряжения на первичной обмотке, 3„ — вектор тока в первичной обмотке; 21 в вектор

978060 тока во вторичной обмотке, 32- вектор тока во вторичной обмотке, при-, веденного к первичной обмотке; Эо вектор намагничивающего тока, Мвзаимная индуктивность между обмот-ками трансформаторов д „ - угол сдвига между векторами 31 и -32..

Резистор 3 определяет величину тока в первичной обмотке трансформатора тока 1, включенного последо« вательно с этим резистором. сопро- 10 ,тивление йк резистора 3 выбирается . из условия

В к >> 2 „= ) са, 1., + (1) где 2„ - импеданс трансформатора то- 15 ка 1; — индуктивность его первичной обмотки;

R< — активное сопротивление первичной обмотки.

Необходимость в выполнении (1) вытекает из того, что соотношение R„. и 21определяет величину дополнительного сдвига фаз контролируемого сигнала, вносимого первичной обмоткой трансформатора 1 тока.

В первичный обмотках трансформаторов 1 и 2 протекают токи, пропорциональные величинам контролируемых сигналов. Вторичные обмотки этих трансформаторов нагружены на низкоомные входы усилителей 10 и 11 постоянного тока, охваченных отрицательной обратной связью через резисторы

8 и 9. Входные сопротивления этих усилителей определяются из выражения

К+1 (2) и при больших значениях К можно получить Вк « й2, где R2- активное 40 сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока, R„ — сопротивление нагрузки ° При выполнении неравенства

R„« R создаются идеальные условия .работы трансформаторов тока. Конден- 45 саторы 4 и 5 разделяют входные цепи усилителей 10 и 11 по постоянному ,току, что значительно уменьшает ве,личины дрейфа нуля усилителей.

Чтобы конденсаторы 4 и 5 не вно- 50 силн заметных дополнительных сдвигов фаз контролируемых сигналов, их величины следует выбрать из условия — c< 4oL2

55 мс

1 откуда с я ю(2 где L - индуктивность вторичной об2 мотки трансформатора тока.

Для первичной цепи можно написать

3< R<+ 3„J î L + 3> jui М Ubx (4)

Для вторичной цепи

32В2+ 32)м 2+ Э. )ы М 0 . (5) 5

Для трансформаторов тока, намо танных на тороидальных ферритовых сердечниках, потери на гистереэис пренебрежимо малы. Основные параметры трансформатора определяются иэ выражений ()

26. Н 1 . 1 2 5 10 8

° 10 Гн (8) =4+++NAr4 dz-с упт2. (9) Величина сдвига Фаз в трансфор.— маторах 1 и 2 определится из выражений

R2 т 9 с =, >

21 (10) откуда

d „„= oLt-ctg 2 . (11)

R2

ВтоРые индексы у R><, R22 L«, Е22 показывают, к какому трансформатору тока эти параметры относятся.

В случае неидентичности магнитных свойств сердечников d „Ôd< . .Также иэза неидентичности частотных характеристик усилителей 10 и 11с упт Фа улт . дополнительный сдвиг фаз У, представляющий угловую погрешность входного устройства, можно скомпенсировать, включая компенсирующий резистор б, 7 во входную цепь усилителя в канале, вносящем меньший суммарный сдвиг фаз между контролируемым сигналом и выходным напряжением.

На фиг. 1 место включения этого резистора показано пунктиром. Пусть он включен во входную цепь первого усилителя, тогда где R - величина сопротивления резистора 6, откуда

R2+ Ra 1-2 где и. — начальная магнитная проницаемость материала сердечников трансформаторов тока;

W„ H W2- число витков первичной и вторичной обмоток;

5 — сечение сердечников, см

О р — средний диаметр сердечников.

Выходные напряжения каналов сдвинуты по фазе относительно контролируемых сигналов иэ-за наличия сдвига фаз с 1 и с 2 в трансформаторах 1 и 2 тока и в усилителях 10 и 11 постояННОГО тОКа д „„т И д „„т2Величина дополнительного сдвига фаз Ф между напряжениями на выходах указанных усилителей определится из

° выражения

978060

Рр Rr

) ь сгк фи8. /

Составитель М.Клыков

Редактор Н.Стащишина техред М.Надь, Корректор A.Äýÿòêo

Заказ 9208/60 тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и, следовательно d „ )d „,т.е. можно регулировать величину угловой погрешности в сторону увеличения, и при д = (5 2 +д пу угловая погрешность входного устройства = О.

Величины выходных напряжений регулируются изменением величин резисторов, включенных в цепи обратной связи усилителей.

Если входы входного устройства питаются от измерительных трансформаторов тока и напряжения и известны значения их угловых погрешностей, выбрав соответствующее значение К8, можно скомпенсировать и эти погрешности

Компенсирующий резистор и выполняется из того же материала, что и обмотки трансформаторов тока. Этим достигается значительное уменьшение влияния температуры окружающей среды на величину угловой погрешности входного устройства.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет повысить точность коэффициента преобразования, уменьшить погрешность по Фазе за счет использования идентичных каналов и погрешность за счет конечной величины нагрузки трансформаторов тока, что ведет к повышению .точности измерения мощности при использовании устройства в ваттметре, повышению точнос1 ти измерения сдвига фаз при исполь — зовании его в фазометре.

Формула изобретения

Двухканальное .входное .устройство, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого является последовательным входом устройства, о т о,л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразо вания, в него введены дополнительный трансформатор тока, калиброванный резистор, усилители с резисторами

15 в цепи обратной связи, во входную цепь которых включены последователь.но соединенные конденсаторы и компенсирукщие резисторы из того же материала, что и вторичные обмотки

>Q трансформаторов тока, причем последовательно соединенные калиброванный резистор и первичная обмотка дополнительного трансформатора тока являются параллельным входом устройства, а вторичные обмотки трансформаторов тока соединены с входами .усилителей через конденсаторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 387297, кл. G 01 R, 1971.