Устройство для определения постоянной времени обмоток электромагнитных механизмов Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 

I Изобретение относится к электроизмерительной техники, в частности к измерению постоянных времени, обмо ток электромагнитных механизмов, Известно устройство, в котором определяют постоянную времени по ма симальному значению пилообразного тока при питании измеренных обмоток прямоугольными импульсами, содержащее генератор прямоугольных импульсов,, шунт и пжовый амперметр Г1 3 Недостатками этого устройства, ис пользуемого для контроля выпускаемых изделий, являются невысокая точность измерения и влияние параметров схе-, мы устройства на результаты измерения.. Известно устройство, основанное на определении постоянной времени по кривой затухания разрядного тока в измеряемой обмотке. Устройство пи Тается от источника постоянного токЙ и содержит резистор, ограничивающий ток, потребляемый от источника питания, амперметр постоянного тока, осциллограф, шунт и гтёреключатели. Одна из клемм истьчника питания постоянного тока через переключатель, амперметр и резистор подключена к одной из выходных клемм устройства, вторая клемма источника питания через шунт подключена i второй выходной клемме устройства. Между первой выходной клеммой и второй клеммой источника питания включен второй переключатель. На выводы шунта под(1,лючена измерительная обмотка осциллографа 12 3. Недостатком устройства является, его сложность, так как оно содержит осциллограф. Следует отметить также определенную сложность получения осциллограмм разрядного;тока, связанную с необходимостью в настройке и регулировке режима работы осциллографа -при изменении параметров измеряемой обмотки и величины начального тока разряда. Графические определение постоянной времени по полученным осциллограммам также является довольно сложной и трудоем .кой операций. . ,-.... .. .Цель изобретения - упрощение уст ройства и повышение оперативности (Измерений при сохранении томности определения постоянной времени. Поставленная цель достигается тем., что в устройство для опредеяения постоянной времени обмото.к элек 01 щее амперметр, резистор и два переключателя , первый из которых включен между первой выходной клеммой устройства и первой клеммой источника постоянного тока, второй - между той же клеммой источника постоянного тока и второй выходной клеммой, которая че.рез резистор и амперметр соединена со второй клеммой источника постоянного тока, введены второй амперметр, включенный между вторым переключателем и второй выходной клеммой устройства, переменный резистор, один вывод которого . соединен со второй выходной клеммой устройства, другой - со вторым неподвижным контактном первого переключателя, электромагнитное реле, обмотка управления которого подключена черкез диод к клеммам источ.ника переменного тока, а контакты реле служат контактами второго переключателя. На фиг. 1 приведена схема устройства, для определения -постоянной времени; на фиг. 2 - диаграммы токов в различных участках схемы; на фиг. 3номограмма для вычисления постоянных времени по данным измерений. На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения: выходные клеммы 1 и 2 устройства, измеряемая обмотка 3 , переменный резистор , амперметр 5 магнитоэлектрической системы, резистор 6, переключатель 7 со средним положением, амперметр 8 мaгниtoэлeктpичecкoй системы, контакты 9 реле, реле 10, диод 11, i - мгновенное значение тока .ш nwDcnnvic опачспк1с; i uisd В Це - ПИ питания; i - мгновенное значение тока в цепи питания; lo мгновенное значение тока в цепи измеряемой обмотки и переменного резистора; i - мгновенное значение тока в короткозамыкающей (обмотку или переменный резистор) цепи; - частота, период и длительность импульсов тока в короткозамыкающей цепи, V - напряжение источника питания постоянного тока; активное сопротивление и индуктивность изс - меряемой обмотки; tr -2 - постоянная времени измеряемойобмотки; RpR - активные сопротивления пег ременного резистора и резистора, ограничивающего ток источника питания; Зд, Jj - начальное и среднее значение свободной составляющей тока (разрядного тока) в короткозамыкающей цепи; максимальное значение тока в короткозамыкающей цепи при подключенном к цепи питания переменном резисторе; принужденный ток в короткозамыкающей цепи при подключенной, к цепи питания измеряемой обмотке; 0|, 3( средние значения токов в короткозамыкающей цепи при подключенных к цепи питания переменном, резисторе и измеряемой обмотке соответственно.

Как видно из схемы предлагаемого устройства, (фиг. 1), выходные клеммы устройства 1-И 2, к которым подключают измеряемые обмотки 3 и переменный резистор i, соединены с цепью питания устройства, coctoя цeй из , последовательно включенных источника питания постоянного тока, амперметра 5 и резистора 6, че|)ез контакты переключателя 7 со средним положением. На зажимы цепи питания подключена также короткозамыкающая измеряемую обмотку или переменный резисторс цепь, содержащая второй амперметр 8 и контакты 9 реле 10, обмотка управления которого подключена к источнику переменного тока через диод 11. В качестве реле может быть применет но электромагнитное реле, например, реле на магнитоуправляемых контактах (РЭС55А и т.п.). Управление таким реле может осуществляться также пульсирующим напряжением от какого-либо генератора импульсов.

Принцип работы измерительной схемы поясняется диаграммами тзков. (фиг. 2). где сплошными линиями изображены зависимости токов от времени в различных цепях схемы при подключенной к цепи питания измеря,емой обмотке 3, а пунктирными линиями - графики тока в короткозамыкающей цепи при подключенном к цепи питания переменном резис/торе t.При подаче в обмотку управления реле 10 переменного или пульсирую;щего напряжения заданной частоты

контакты 9 реле 10 периодически замыкается и в короткозамыкающей цепи протекает пульсирующий ток с длительностью t.

При работающей реле и подключенном к цепи питания переменном резисторе импульсы тока -В короткозамыкающей цепи имеют прямоугольную форму (рис. 2, в). Максимальное значение импульсов тока с учетом сопротивления короткозамыкающей цепи Кд определяется следующим образом

iмр

При отключенном резисторе f и под.|ключенной к цепи питания измеряемой обмотке 3 импульсы тока в короткозамыкающей цепи имеют форму отличную 15 от прямоугольной за смет протекания через эту цепь свободной составляющей тока (тока разряда индуктивности).

Мгновенное значение тока в корот козамыкающей цепи в этом случае будет 20 равно.сумме принужденного и свободного токов:

t np-W wo o е

(21

Принужденное значение тока Iкороткозамыкающей цепи при подключен гной к цепи питания измеряемой обмотke 3 равно максимальному значению 0 тока в этой цепи при подключенном к цепи питания резисторе при активном его сопротивлении, равном активному сопротивлению измеряемой обмотки, т.е. при , .

Начальное значение свободной составляющей тока (тока разряда индуктивности) ЗдВ выражении (2) равно . установившемуся значению тока в обмотке 3 при отключенной от цепи питания короткозамыкающей цепи

(bj

О-РО- А

,8 соответствии с (1)-(3) при R Rp и при условии, что ток в измерямой обмотке достигает своего установившегося значения DQ перед очередным замыканием контакта 9 реле (рис. 2, а, б), среднее значение свбоДной составляющей токаЗ, зависящее от величины постоянной времени обмотки 3, равно разности сред- . них значений токов Зп и 3, , в короткозамыяающей цепи (рис. 2, в), измеряемых амперметром 8, при подключенных к цепи питания резисторе 4 (Зр) и обмотке 3 (З, ), соответственно -т5л« о Ч J Т ,U) )rj -} Таким образом, в общем случае постб ная времени Т может быть в соответ ствии с (4) определена из выражения .(.. Таким образом, для определения постоянной времени по выражению 5 необходимо знать период Т и длительность tJ токовых.импульсов в ко роткозамыкающей цепи, и измерить установившееся значение тока в измеряемой обмотке Зд и средние значе ния токов в короткозамыкающей цепи при подключенных к цепи питания резисторе k (3j) и обмотке 3 соответственно. Вычисление.постоян. T r / - -j Trt 5lJLI QLttll /TI LJU Plrt T rtLJe ной времени по формуле (5 ) можно, например, проводить графическим спо собом по номограмме (фиг. З) На фиг. 3 в логарифмическом масштабе, построены семейства кривых х (J-е f(L) при различных значениях tgW (С), при различных значениях . Определение Т по известным tn и А проводят следующим образом. По шкале Г (ось ординат) отмечают точку, равную А (например, , точка а). Из этой под углом hS° про водят прямую до пересечения с кривой x()f ( Т) , соответствующей заданному t (при , точка СГ на фиг. 3). Ордината этой точки (точка 6) дает искомое значение постоянной времени ( тс). При определенном соотношении меж ду определяемой постоянной времени и частотой.коммутации, т.е. при . . ,125 Т, ток в короткозамыкающей цепи за время t. достигает знамения (т.е. переходной процесс практически заканчивается). В этом случае постоянная времени определяется по более простой формуле: f . (ь) 03 . По этой формуле могут определяться, например, постоянные времени меньшие 2-3 при управлении реле от источника переменного тока частотой 50.HZ. Определение постоянной времени с помощью предлагаемого устройства производят следующим образом. Подключают обмотку управления реле 10 к источнику переменного или пульсирующего тока. Задают необходимый .режим работы реле: период коммутации Т (1/f) и длительность замкнутого состояния контактов t, обеспечивающих установление тока в обмотке 3 в течение промежутка времени (T-f) разомкнутого состояния контактов. Отключают обмотку релр 10 от источника тока. По/5ключают к схеме источник постоянного тока и измеряемую обмотку. Переключателем 7 подключают измеряемую обмотку к источнику тока. Регулируя напряжением источника тока. устанавливают в измеряемой обмотке 3 ток 30, равный току заданного i... .....X |....Г. --. . ..... режима измерения постоянной времени данной обмотки. Переключателем 7 отключают обмотку 3 от цепи питания и подключают к ней переменный резистор k. Регулируя сопротивлением резистора k, устанавливают в цепи резистора такой же ток д, какой ранее был установлен в измеряемой обмотке. При этом обеспечивается равенство активных сопротивлений резистора и измеряемой обмотки 3 (). Подключают обмотку реле 10 к исто.мнику тока. Измеряют амперметром 8 среднее значение тока З.р в короткозамыкающей цепи при подключенном к цепи питания резисторе k. Переключателем 7 отключают резистор от цепи питания и подключают к ней измеряемую обмотку 3. Амперметром 8 измеряют .среднее значение тока 3j в короткозамыкающей цепи при подключенной к цепи питания измеряемой обмот4(е 3. . Переключатель 7 ставят в среднее положение. Измеряют амперметром 5 реднее значение тока J вцепи пиания при работающем реле и отклюенных от цепи питания резисторе 4 обмотке 3. Отключают обмртку реле от исто 1ника питания, закорачивают.ыормально открытые контакты 9 и иамеряют амперметром 3 максимальное значение тока в цепи питания. Уточняют значение времени замкнутого состояния контактов 9 по формуле

lei

м

Аналитечски или с помощью номограммы (фиг.З)определяют искомое значение постоянной времени измеряемой обмотки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ, содержащее амперметр, резистор и двапереключателя, первый из которых включен между первой выходной клеммой устройства и первой клеммой источника постоянного тока, второй - между той же клеммой источника постоянного и второй выходной клеммой, которая через резистор и ампермётрсоединена со второй клеммой источника nocfOHHHoro тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюупр ощения устройства, и повышения оперативности измерений при сохранении точности определения постоянной времени, в него введены второй амперметр, вк:люченный между вторым переключателем и второй выходной клеммой устройства, переменный резистор, один вывод которого соединен со,второй выходной клеммой устройства, другой - со вторым неподвижным контактом первого переключателя, электромагнитное реле, обмотка управле(Л ния которого подключена через диод к клеммам источника переменного тока, ja контакты реле являются контактами второго переключателя. 1чЭ ;о 00