Фазометр Советский патент 1955 года по МПК G01R25/00 

Предметом изобретения является фазометр, в частности д.тя высокочастотных электротермических установок. Он относится к известному типу фазометров, содержащих систему электрических вентилей (ограничителей) , включенных в цепи напряжения и тока и обеспечивающих подачу на измерительный прибор, включенный па их выход, импульсов напряжения, угол фазного сдвига между которылш равен измеряемому углу между напряжением и током в контролируемой установке.

Особенностью предложенного фазометра этого типа, обеспечивающей упрощение его схемы, является применение в качестве вышеуказанной системы вентилей двух пар соединенных встречно-параллельно газотронов, включенных в цепи напряжения и тока установки непосредственно (т. е. без помощи измерительных трансформаторов), и подключение электроизмерительного прибора к конечным точкам цепочки, образованной этими газотронами.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предложенного фазометра, предназначенного для измерения угла .сдвпга фаз v между кривой напряжения U на нагрузке Z н кривой тока i этой нагрузки; на фиг. 2

представлены кривые, иллюстрирующие работу фазометра.

В цепь тока нагрузки Z (фиг. 1) включены ионные вентилн (газотроны) BI и В-,, соединенные встречнопараллельно. Параллельно цепи, образованной нагрузкой Z и вентилями BI и Вч, включена цепь, состоящая из сопротивления RI и двух ионных вентилей (газотронов) Вз н В, также соединенных встречно-параллельно. Обе пары газотронов (В, В.2 и BZ, B.I) имеют общую точку О.

Результируюн1,ее падение напряжения на газотронах, т. е. напряжение между точками А и Б схемы, представляет собой разность напряжений Оло и Uf,(i, -напряжение на газотронах Вз и 84, совпадающее по фазе с напряжением на нагрузке, а UKO - напряжение на газотронах BI и В, совпадающее по фазе с током нагрузки. Напряжение между точками Л и В измеряется магнитоэлектрическим прибором с электронным или полупроводниковым (германиевым) вентилем Вг, и дополнительным сопротивлением RZ в цепи рамки прибора. Во избежание попадания в магнитоэлектрический прибор переменной составляющей выпрямленного тока рамка прибора шунтирована электрическим блокировочным конденсатором С,-.

Напряжение на колебательных контурах высокочастотных электротермических установок составляет обычно несколько киловольт, а напряжение зажигания газотронов не превышает обычно нескольких десятков вольт. Поэтому дуга в газотронах 3 и Bi будет возникать при всех режимах работы лампового генератора.

Даже при отсутствии внешней нагрузки на генератор эквивалентное сопротивление колебательного контура не равно бесконечности вследствие неминуемых потерь в последнем. Поэтому колебательный контур всегда потребляет некоторый ток, и дуга в газотронах В и В, включенных в цепь тока питания контзфа, возникает не только при нагрузке генератора, но и при его холостом ходе.

Таким образом, дуга в обеих парах газотронов фазометра будет возникать при практически любом режиме работы высокочастотной электротермической установки, и форма напряжений на обеих парах газотронов бзДет близкой к прямоугольной. Только в интервалы времени, когда отсутствует дуга в обоих газотронах одной из пар, форма напряжения на зажимах этой пары будет синусоидальной. Однако, так как напряжение зажигания газотрона очень мало по сравнению с напряжением на колебательном контуре, длительность таких промежутков времени практически тоже очень мала.

Кривые напряжения V и тока /, угол сдвига фаз между которыми измеряется, а также кривые напряжений на отдельных элементах схемы фазометра приведены на фиг. 2. На оси / фиг. 2 изображены кривые напряжения и и тока 1, на осях 2 и 3 - кривые напряжения UАО и б/.-о на обеих парах газотронов, а на оси 4 - кривая напряжения UAK между точками Л и 5 схемы. 1/д обозначает падение напряжения в дуге ионного вентиля. На величину 1/д , не зависяш;ую от величины протекающего через вентиль тока, влияют главным образом напряжение накала и температура окружающей среды, причем при практически постоянном напряжении накала (его желательно стабилизировать) и при мало изменяющейся температзфе окружающей среды () этим влиянием можно пренебречь. Величина V не зависит также от частоты выпрямляемого тока, изменяюш,ейся в широких пределах (для газотронов от О до 250 кгц и даже несколько выше).

Построение на фиг. 2 выполнено для идеального случая, когда напряжения на газотронах имеют чисто прямоугольную форму. Масштаб напряжений на газотронах выбран значительно более крупным по сравнению с масштабом напряжения на нагрузке. Направления напряжений и токов, принятые при построении за положительные, показаны стрелками на фиг. 1.

Из построений видно, что напряжение и А;- , являющееся разностью напряжений UAO и UKO, практически зависит только от угла . Поэтому, измеряя среднее значение ползволны напряжения UAK, можно тем самыл определить угол fp.

Зависимость между средним значением полуволны напряжения UАВ и углом (р находится из выражения:

9«

- Jf/Лfi Йrr-lJ2l/дбfш rl/д- .

I)о

При RZ 3 г, где г - внзтреннее сопротивление вентиля В:„ ток измерительного прибора оказывается равным

/ 9 -1 ТТаким образом, шкала прнбора получается прямолинейной.

Из-за наличия синусоидальных участков в действительных кривых напряжения U АО и UKH возникает некоторая погрешность измерения. Однако ввиду того, что длительность интервалов времени, в течение которых отсутствует дуга в обоих газотронах одной пары, невелика, погрешность измерения получается сравнительно незначительной.

Предложенный фазометр может найти практическое применение при лабораторных исследованиях и эксплуатапии высокочастотных электротермических установок. В некоторых случаях он может быть также использован на промышленных частотах.

Предмет изобретения

1. Фазометр, в частности для высокочастотных электротермических установок, содержащий систему электрических вентилей, включенных в цепи напряжения и тока и подводящих к электроизмерительному нрибору импульсы напряжения, угол фазного сдвига между которыми равен измеряемому углу между напряжением и током в контролируемой установке, отличающийся

тем, что, с целью упрощения схемы, вышеуказанная система вентилей составлена из двух пар соединенных встречно-нараллельно газотронов, включенных в цепи напряжения и тока установки непосредственно (т. е. без помощи измерительных трансформаторов), и электроизмерительный прибор подключен к конечным точкам цепочки, образованной двумя парами газотронов.

2. В фазометре по н. 1 применение электроизмерительного прибора магнитоэлектрического типа с электрическим вентилем и дополнительным сопротивлением в цени рамки, шунтированной электрическим конденсатором..

L -