Калибратор фазы (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

единен своими входами со средней точкой вторичной обмотки трансформатора и точкой соединения резистораи переменного резистора/ регулятор напряжения соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходом - с входом усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможнойтей за счет обеспечения возможности воспроизведени угла сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от О до 360 , он снабжен квадратурным трансформатором с первичной и тремя вторичнйми обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазона, причем первичная обмртка квадратурного трансформатора.соединена с выходом генератора, средняя точка первой вторичной обмотки квадратурного траформатора соединена со средней точдои вторичной обмотки трансформатора вывод первойвторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы переключетеля, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформатора, делитель напряжения соединен с выводами

.второй вторичной обмотки квадратурного трансформатора, контакты переключения диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора вторая вторичная обмотка квадратурного трансформатора выполнена секционированной, третья его вторичная обмотка соединена с фазовращателем, а первичная обмотка трансформатора соединена с выходом усилителя мощности.

КАЛИБРАТОР ФАЗЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 1. Калибраторфазы, содержащий генератор, фазовращатель, трансформа тор, первичная обмотка которого .соединена с генератором, а вторичная .имеет вывод от средней точки, дополнительная обмотка соединена с входом фазовращателя, резистор, переменный конденсатор, переменный резистор, нуль-индикатор, регулятор, напряжения, усилитель мощности и переключатель с. двум контактными группами йа переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого ii нормально разомкнутыми контакт второй группы соединены ё выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между.собой через последовательно соеданенные переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, нуль-индикатор соединен своими входами со средней точкой вторичной Обмотки трансформатора и общей точкой соеданения резистора и переменного резистора; регулятор напряжения соединен своим входом с выходсм фазовращателя, а ёыходом - с входом усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности воспроизведения угла сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от О до 360, он снабжен квадратурным трансформатором с первичной и двумя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазонов, причем первичная обмотка квадратурного трансФорматора соединена с выходом усилителя мощности, .средняя точка пер-, вой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединена со средней точкой вторичной обмотки, трансформатора, вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с ноЕ лально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы переключателя, средняя точка второй вторничной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформатора, делитель напряжения соединен с выводами второй вторичной обмотки . квадратурного трансформатора, контакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора, а вторая вторичная обмотка его выполнена секционированной. 2. Калибратор фазы, содержащий генератор, трансформатор с ой«отками - первичной и вторичной со средней точкой, переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, фазовращатель, регулятор напряжения усилитель мощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормально разомкнуилй контакт второй группы соединены с выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между собой через последовательно соединенные nepeMeH ный конденсатор, переменный разис тор и резистор, нуль-индикатор со

t

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в фазометрии. . Известен калибратор фазы, содержащий емкостной фазовращатель , 5 обеспечивающий погрешность задания фазового сдвига порАдка 0,03-0,3, что в ряде случаев оказывается недостаточным. ;

Наиболее близким к предлагаемому Ю по технической сущности является устройство для определения 90-градусного фазового сдвига, содержащее генератор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с генера te тором, вторичная - со средней точ- кой, резистор, конденсатор,переменный резистор, нуль-индикатор, вспомогательный фазовращатель, регулятор напряжения, усилитель мощности и переключатель с двумя пере- ключающими контактами, причем дополнительная обмотка трансформатора ерез последовательно соединенные вспомогательный-фазовращатель, регулятор Напряжения и усилитель мощ- 25 ности соединена одним выводом со средней точкой вторичной обмотки

трансформатора, а вторым - с первым нормально замкнутым и вторым нормально разомкнутым контактами переключателя, вторые выводы которых соединены соответственно с выводами вторичной обмотки трансформатора, а выводы подвижных контактов соединены с последовательно соединеинЕлм конденсатором, переменным резистором и резистором, нуль-индикатор .присоединен к средней точке втория- ной.обмотки трансформатора и общей

точг1 ё соединения резистора и переменного резистора .

Недостаток данного устройства невозможность воспроизведения углов кроме .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности воспроизведения угла сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от О до 36

Поставленная цель достигается тем, что калибратор фазы, содержащий генератор, фазовращатель, трансформатор, первичная обмотка которог соединена с генератором, а вторичная имеет вывод ОТ: средней точки, дополнительная обмотка соединена с входом фазовращателя, резистор, переменный конденсатор, переменный резистор, нуль-индикатор, регулятор напряжения/: усилитель мощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормально разомкнутый контакт второй группы соединены с выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены меяшу собой через последовательно соединенные переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, нуль-индикатор соединен своими входами со средней точкой вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходы - с входом усилителя мощности, снабжен квадратурным трансформатором с первичной и

двумя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазонов , причем первичная обмотка квадратурного трансформатора соединена с выходом усилителя мощности, Средняя точка первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора1 соединена со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, вывод первой: вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы переключателя, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформатора, делитель напряжения соединен с выводами второй вторичной обмотки квадратурного трансформатора, контакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки, трансформатора и свыводами первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора, а: вторая вторичная обмотка его выполнена секционированной. I . Согласно второму варианту ка тибратор фазы, содержащий генератор, трансформатор с обмотками первичной и вторичной со средней точкой, переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, фазовраадатель, регулятор напряжения, усилитель ющнрсти и переключатель с даумя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормальной разомкнутый контакт вто{юй группы соединены с выводами вторичной обмотки,, а выводы подвиж ных контактов соединены между собой через последовательно соединенные переменный конденсатор, переменный резистор и рёзистрр, нуль-индикатор соединен своими входами со средней точкой вторичной обмотки трансформатора и Общей; точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом Фазовращателя/ а выходом - с усилителя мсяцности, снабжен Квадратурным трансфррмгтс ром с первичной и тремя вторичными обмотками, делителем на.пряжёния и переключателем диапазонов, причем первичная обмотка квадратурного . трансформатора соединена с выходом генератора, средняя точка первой вторичной обмотки квадратурного трайсформатора соединена со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, вывод первой; вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контрактом второй группы переключателя, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выво|дом вторичной обмотки трансфррматора, делитель напряжения соединён с выводами второй вторичной обмот ки квадратурного трансформатора койтакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной,обмотки Трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квадратурного; трансформатора, вторая вторичная квадратурного трзнсформатора

выполнена секционированной, третвя V его вторичная обмотка соединена с ;, фазовращателем, а первичная обмотка . трансформатора соединена с выходом усилителя мощности.

На фиг. 1 изображена прияци-7 пиальная электрическая схеида устройства по первому варианту на фиг. 2 - то же, по второму варнан- ; Tyj -на фиг. 3 - векторная дяагракела

электрических напряжений устройства.

Устройство по варианту (фиг. 1) содержит генератор 1; к которому подключена первичная обмотка

2 трансформатора. К выводам вторичной обмотки 3 через контакты переключателя 4 подкл очен фазовраи атель 5,6,7. Средний вывод фазовращателя через нуль-индикатор 8 соединен со

средним выводом обмотки 3. К обмотке 9 трансформатора присоединен вспомогатель:Ный фазоеращатель 10, на выходе которого включены регулятор 11 напряжения и далее усилитель

12 мощности. К выходу усилителя 12

мощности включена первичная обмотка 13 квадратурного трансформатора. Середина вторичной обмотки 14 соединена с серединой обмоткн 3. Середина вторичной обмоткн 15 соединена с

выводом обмоткн 3. Обмотка 15 йыполнена секционированной и к выводам секций подключен индуктивный делитель 16 напряжения. Для того, что. бы отсчеты делителя 16 были одннаковыми при работе С одной и другой половинами обмотки 15, введен переключатель 17. Вывод с делителя 16 является выходом Т калибратора. Общий вывод пёpeк ж)чaтeля диапазонов

18 являетсй выходом П калибратора, а с контактами переключателя 18 соединены выводы (А и В, см. фиг.3) обмотки 14 и (С Н О.см.фиг.З) обмотки 3. Вывод А обмотки 14 соединен также с контактами переключателя 4.

В устройстве по второму варианту {фмг, 2) генератор 1 соединен с первичной обмоткой 13 квадратурного трансформатора. К вторичной

9 присоединены последовательно вспомогательный фазовращатель 10, регу.лятор 11 напряжения и усилитель 12 Мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка 2 трансформатора. Устройствб по первому и вторсйлу вариантам работает слелуюиим образом. ; Обмотки 3 и 14 образуют систему из четырех напряжений, сдвинуа-ых на 0,90,180,270(фиг. 3), где векторы ОЛ, ОВ, ОС и OD соответствуют половинам обмоток 3 и 14. Причем это состояние показывает нуль-индикатор 8 (фиг. 1,2), а дос- ижение эт го состояния обеспечивается регулировной элементов 10 и 11 совместно с регулировкой 5 и- 6. При соответс вующей регулировке элементов 5,6, 10 и 11 нуль-индикатор 8 показывает нуль при обоих положениях переключателя 4. При этом также обеспечивае ся равенство напряжений по a mлитyд на обмо.тках 3 и 14, Напряжение обмотки 15 точно такое же, как и на обмотке 14. Это обеспечивается одинаковым числом витков в обмотках 14 и 15 и конструкцией тpaнcфop зaтo ра. Соединение -середины обмотки 15 с выводом D обмотки 3 (фиг. 1 и 2) позволяет создать систему напряжений, показанную на фиг, 3. Векторы ОА, ОБ, ОС и OD, DE, DF обозначают соответственно напряженыя на обмотках 3, 14 и 15. Точка С{фиг.З) обозначает вывод делителя напряжения 16. Как В1ЗДНО на фиг.1 и 2, при помощи делителя 16 можно подклю читься к любой точке обмотки 15 от точки Е до F . ПОСКОЛЬКУ векто ры напряжений DE, DF, ОС и OD равны между собой, что обеспечивается при нулевых показаниях нуль-индикатора 8, и, кроме того, вектор CD находится в квадратуре с векторами АВ и EF, то перемещение точки G вдоль вектора ЕР приводит к изменению фазового сдвига напряжения на + 45 от вектора OD, так как ED OD DF, а угол ODE s 90°. Соответственно относительно вектора ОА векторOG сдвинут на, 135-45®, относительно вектора ОС - на 225-135, вектора ОВ - на 315-225, Таким образом обеспечивается фазовый сдвиг двух напряжений в пределах О-ЗбО. Существенным преимуществом устройства является то, что оба нгмтряжения имеют общую точку О, которая может быть.заземлена. Дискретность фазовых сдвигов определяется числом декад делителя 16 и при числе декад, равном 6, составляет примерно 110 рад. Отсчет фазового угла сдвига производится по показаниям дедштеля 16 Из фиг. 3 видно, что tgoc Но .напряжение DG - это часть напряжени DE, численно равная коэффициенту передачи напряжения делителя 16, Часто.коэффициент передачи называют просто коэффициентом деления. Таким образом, сС arctg п, где п - коэффициент деления делителя 16. Из игд 3 видно/ что напряжение на выходе i изменяется по закону Uj s Ujj/cos, где UjY - напряжение на выхода П. Калибратор фазы по первому варианту (фиг. 15 удобен тем, что оба трансформатора можно выполнить одинаковыми. Это упрощает изготовление всего прибора. Для устройства по второму варианту (фиг. 2) необходимы разные по конструкции трансформа оры, но зато оно менее чувствительно к току нагрузки, так как в нем легче обеспечить тесную индкутивную связь между обмотками 9 и 15. Если.ток нагрузки пройдет по обмотке 00 (фиг. 2), то произойдет изменение напряжения.на этой обмотке, что фиксируется нуль-индикатором 8. Влияние тока нагрузки на обмотку С автоматически передается на обмотку 9 и соответственно на обмотку 3. После этого регулировкой элементов 10 и 11 необходимо восстёшовить нулевое положение нульиндикатора 8. Таким образом влияние нагрузки скомпенсировано. Проведенные испытания макета устройства при помощи цифрового . фазометра Ф2-58 и цифрового вольтметра показывают, что на частоте 3 кГц погрешность установки заданного угла фазового сдвига не превосходит 0,03. Погрешность выходного напряжения на выходах J: и Д по амплитуде не превосходит 0,03%. Коэффициент нелинейных искажений на выходах 1. И П сост,авляет 0,0350,12%, Поскольку фазовый угол об arctg п, где п - отношение напряжений на вторичных обмотках трансформатора и квадратурного трансформатора, то точность устройства определяется точностью трансформаторов и делителя. Кроме того, точность устройства обеспечивается тем, что существенно повышена точность определения 90-градусного фазового сдвига по сравнению с известными. Применение трансформаторов и индуктивных делителей также способствует повышению точности. Точность и стабильность трансформаторов и индуктивных делителей напрязкевия выше по,сравнению с реостатными или емкостными делителями или по сравнению с поворотными трансформаторами, применяемыми в известных WBK калибраторах. Выполнение второй вторичной обмотки квадратурного трансформатора сек1:щонированной позволяет повысить точность деления напряжения, что

приводит к-повышению точности установки фазового угла.

Кроме того, в данном калибратс е благодаря принятым схемным решениям индуктивный делитель практичеслси не нагружает квадратурный рАнс- форматор в отличие от известных ре остатных фазовращателей, где иШе ются дополнительные погрешностям обусловленные нагрузкой