Управляемый инфранизкочастотный фазовращатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150681 (21) 3303256/18-21 ($1) М. КП. с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Н 03 Н 7/18

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (531УДК 621. 372. .852(088.8) Опубликовано 07.12ß2. Бюллетень Йо 45

Дата опубликования описания 0712.82

E.Н. Кисин, В.И. Михайлов, В.Л. Похвален и В.И. Русланов (72) Авторы изобретения ( 7 "..„.- ...

Московский ордена Ленина авиационный инстиУД им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычисли тельной технике, специализированной для испытаний и контроля систем автоматического управления (САУ) и. в частности, предназначено для использования в устройствах идентификации частотных характеристик САУ.

Известен дискретный фаэовращатель для генератора инфранизких частот, использующий типовый набор элементов дискретной вычислительной техники (1).

Недостатками данного фаэовращателя свойственными всем фаэовращателям этого типа, являются, во-первых, относительная сложность технической реализации, во-вторых, принципиально дискретный характер изменения фазы и, следовательно, заведомо конечная разрешающая способность вычислителя частотных характеристик.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фаэовращатель с двумя выходами, сигналы на которых отличаются по фазе иа угол 3i/2, включающий генератор опорного напряжения, синусно-косинус ный вращающийся трансформатор (СКВТ) с двумя статорными и двумя роторными обмотками с взаимно перпендикулярны.ми магнитными осями, один иэ двух концов каждой из которых соединен с шиной нулевого потенциала, и два демодулятора, сигнальные входы которых соединены по отдельности со свободными концами роторных обмоток трансформатора, коммутирующие входы связаны с выходом генератора опорного напряжения, а выходы подключены к выходным клеммам фазовращателя. Кроме того, фазовращатель содержит второй

СКВТ с одной статорной обмоткой,подключенной к генератору опорного напряжения, и двумя роторными обмотками, один иэ двух концов каждой иэ которых соединен с шиной нулевого потенциала, а вторые концы которых по отдельности со свободными концами статорных обмоток первого СКВТ. При этом ротор второго СКВТ непрерывно вращается с частотой д, равной частоте получаемого в дальнейшем синусоидального сигнала, фаза которого регулируется углом поворота ротора первого СКВТ (2 3.

Недостатком известного фазовращателя является то, что он представляет .собой неразрывное единое целое с генератором инфранизких частот и принципиально не может работать автономно от него. Это снижает его

980249 функциональные возможности, так как в практике измерения частотных харак теристик САУ часто возникает потребность .именно раздельного применения генератора и фазовращателя, например, при необходимости использования 5

3 электронного: генератора с более вы1соким классом точности, чем у электромеханического генератора (как в прототипе) ° В этом случае описанный фаэовращатель оказывается неработоспо- 1() собным, так как принципиально не позволяет изменять фазу синусоидальных колебаний электрической, а не механической природы. Кроме того, наличие непрерывно вращающихся механических частей в этом неразрывном комплексе "генератор-фазовращатель" снижает его надежность.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повыше- о ние надежности работы фазовращателя.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый инфранизкочастотный фаэовращатель с двумя. выходами, сигналы на которых отличаются по фазе на25 угол Х/2, включающий генератор опорного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор с двумя статорными обмотками и двумя роторными обмотками с взаимно перпендикулярными магнитными осями, один из двух концов каждой из которых соединен с общей шиной, и два демодулятора, сигнальные входы которых соединены по отдельности со свободными концами роторных обмоток трансформатора, ком-З5 мутирующие входы соединены с выходом генератора опорного напряжения, а выходы подключены к выходным клеммам фазовращателя, введены два блока перемножения, выход каждого из которых 40 соединен с одним из свободных концов статорных обмоток трансформатора, первые входы блоков перемножения соединены с выходом генератора опорного напряжения, второй вход одного из 45 блоков перемножения соединен с входной клеммой фазовращателя, соединенной с источником синусоидального сигнала, фаза которого подлежит изменению, а второй вход другого блока перемножения соединен с второй входной клеммой фазовращателя, соедийенной с источником косинусоидального сигнала.

Кроме того, управляемый фазовращатель дополнительно содержит блок формирования косинусоидального сигн ла, соединенный с входными клеммами фазовращателя.

На фиг. 1 представлена схема пре- Ю длагаемого инфранизкочастотного фазойращателя; на фиг. 2 — распределение магнитных потоков в СКВТ, возникающее при повороте его ротора на про извольный угол 8 .. 65

Фазовращатель состоит из генератора 1 опорного напряжения, CKBT 2, де-! модулятор 3 и 4, двух клемм 5 и б выходных сигналов фазовращателя,блокой 7 и 8 перемножения, двух входных клемм 9 и 10 для синусоидального и косинусоидального напряжений соответственно, блок 11 формирования косинусоидального сигнала, При подаче на клеммы 9 и 10 синусоидального A stn t и косинусоидального А соsa t напряжений на выходе блоков перемножения 7 и 8 соответственно возникают сигналы

Я аз)1 ш з ЯС = я з в м1 зядяф, (1)

О =Яаsinu>áсозЯI= Я sin мсозЯВ, (2) где а, w — амплитуда и частота опор» ного синусоидального напряжения, которая постоянна и должна по крайне мере на порядок быть боль ше максимальной рабочей частоты Я

А„= аА — амплитуда сигналов на выходах блоков перемножения.

Под действием напряжений U и U2 в статорных обмотках СКВО 2 возникают токи Г„ и 1, которые посредством создаваемых ими магнитных потоков наводят в роторных обмотках СКВТ 2

ЭДС i„(t) и i2(t), аналитически вы-. ражаемые в виде с((„d!2 . е„Ш= Ц,) М 21 аа ()

di< ()=М„ И "(4) где М - - коэффициент взаимной ин13 дукции между i-ой статорной и J--ой роторной обмотками.

Знак и величина коэффициентов М„ ° определяются углом 8 поворота ротора

СКВТ (фиг. 2):

М1„М cos 8; М И sin8 (5)

М 2 M ып9; М М соь8где M — максимальная взаимная индукция двух катушек, имеющая место при совпадении по направлению их магнитных осей.

Решая уравнения (3) и (4), получаем для наводимых ЭДС следующее выражение:

e„{t)= a $1 (ЯФ+e) s;n t (6) е (О=-E cos(Qti8)sinust>(t)

2 где Е

Как. видно, сигналы i„ (t) и ) (t)

2 представляют собой синусоидальные

980249 напряжения с высокой опорной часто той ш, моделированные по амплитуде по синусоидальным и косинусоидальным законам с низкой частотой Я и фазой

О, равной углу, поворота ротора СКВТ

2. После выделения из сигналов l (t)

1 и l<(t) низкочастотной огибающей, производимой на демодуляторах 3 и 4, на выходные клеммы 5 и 6 фазовращателя поступают гармонические сигналы, сдвинутые по фазе на угол 8 по отношению к исходному синусоидальному .сигналу электронного генератора

u»,õ =Етз1д(Я1-6) (е) )ЬЫх2- Ед соз(Я1-6) (9)

Таким. образом, замена электромеха-, нического СКВТ электронными блоками перемножения позволяет предлагаемому фазовращателю работать с любым промышленно выпускаемым генератором электрических синусоидальных колеба- ний и тем самым расширить его функциональные возможности. Поскольку в предлагаемом фазовращателе устранен зел с непрерывно вращающимися частяС., у него, по сравнению с известным, повышается также и надежность в работе.

Формула изобретения

1. управляемый инфранизкочастотный фазовращатель с двумя выходами, сигналы на которых отличаются по фазе на угол Я /2, включающий генератор опорного напряжения, синусно-косинусный вращающийся трансформатор с двумя статорными и двумя роторными обмоткамИ с взаимноперпендикулярными

C агнитными осями, один из двух кой- цов каждой из которых соединен с об щей шиной, и два демодулятора, сигнальные входы которых соединены IIo отдельности со свободными концами роторных обмоток трансформатора,коммутирующие входы — с выходом генератора опорного напряжения, а выходы% с выходными клеммами фазовращателя, отличающийся тем, что, с целью, расширения функциональных возможностей и повышения надежности в работе, в него. введены два блока перемножения, выход каждого из которых соединен с одним из свободных

15 концов статорных обмоток трансформа«т ора, первые входы блоков перемножения соединены с выходом генератора опорного напряжения, второй вход одного иэ блоков перемножения соединен с входной клеммой фазовращателя, соединенной с источником синусо. идального сигнала, фаза которого подлежит изменению, а второй вход друго-. го блока перемножения соединен с втор5 рой входной клеммой фазовращателя, соединенной с источником косинусоидального сигнала.

2. Фазовращатель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, чу он дополЗО нительно содержит блок формирования косинусоидального сигнала, соединен- . ный с входными клеммами фазовращателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 547965, кл. Н 03 Н 7/18, 1977.

2. Кисин Е.Н. Анализатор частотных характеристик линейных автоматических систем. "Приборы и системы управления", 1979, 9 5, с. 16-18.

980249 фи@.!

Составитель В.Афанасьев

Редактор П. Макаревич Техред Е.Харитончик, Корректор И Буряк

Заказ 9379/46 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4