Индикатор симметричности двухфазной системы напряжений Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

ю ( cm

NU

CD Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при настройке квадратурных фазорасщепителей, двухфазных генераторов гармонических напряжений. Известно устройство, в котором для индикации 90° сдвига фаз между двумя равноамплитудными электрическими колебаниями используются двух канальные схемы, содержащие два датчика Холла, выполнякадие роль ква ратирующих элементов, сумматор и ук затель ij . При квадратуре сравниваемых напр жений и равенстве их амплитуд на вы ходе сумматора отсутствует переменн составляющая. Однако точная индикация равенства амплитуд и квадратуры сравниваемых напряжений затруднена из-за неизбежной неидентичности характеристик квадрирующих элементов, Известно устройство, реализующее способ настройки фазорасиепителей. Устройство содержит настраиваемый фазорасщепитель, электродвигатель и фазовращатель, ротор которого враща |ется электродвигателем с постоянной скоростью, Вых;одное напряжение фазо вращателя подается на вход осциллографа, на экране которого за счет движения изменяющейся по амплитуде синусоиды возникает изображение модулированного по амплитуде напряжения, глубина модуляции которого про порциональна фазовой ошибке фазорасщепителя. Фазорасщепитель настраивают по минимуму глубины амплитудной модуляции 2J , Точность настройки фазорасщепите лей таким устройством получается низкой, так как обнаружить амплитуд ную модуляцию с коэффициентом модуляции менее 0,5% трудно, что вызывает погрешность порядка 0,5-1. Наиболее близким по технической сущности к .изобретению является индикатор синфазности, квадратуры и противофазности. Для индикации квадратуры двух равноамплитудных напряжений устройство содержит вращающийся трансформатор, электродвигатель, селективный элемент и вольтметр, при этом статорные обмотки вращающегося трансформатора соединены с входными клеммами индикатора, его роторная обмотка соединена с входом селективного элемента, выход которого соединен с вх дом вольтметра, а ротор механически соединен с электродвигателем з Данное устройство позволяет инди цировать квадратуру двух гармоничес ких напряжений при равенстве их амплитуд. Для получения кругового вращающе гося магнитного поля в симметричной двухфазной электрической машине (какой и является вращающийся трансформатор) необходимо подать на статорные обмотки симметричную двухфазную систему питающих напряжений, т.е. систему двух напряжений равных по амплитуде и сдвинутых по фазе во времени на четверть периода. В этом случае при питании статорных обмоток вращающегося трансформатора гармоническими напряжениями угловой частоты СО и вращении его ротора с .угловой частотой Я спектр выходного напряжения, снимаемого с роторной , обмотки, содержит только одну составляющую боковой частоты со + 5 - при вращении ротора против направления вращения магнитного поля или а SI при вращении ротора по направлению вращения магнитного поля. Если на статорные обмотки вращающегося трансформатора подать несимметричную /двухфазную .систему питающих напряжений (неравных по амплитуде или не квадратурных,, т.е.сдвиг по фазе между которыми не равен 90 ), то магнитное поле вращающегося трансформатора будет эллиптическим. Элиптическое вращающееся магнитное поле можно представить в виде суммы двух круговых вращающихся с частотой вращения эллиптического магнитного поля, магнитных полей, одно из которых вращается по направлению вращения эллиптического магнитного поля, а другое - против направления вращения эллиптического магнитного поля. В этом случае при питании статорных обмоток гармоническими напряжениями угловой частоты Q и вращении ротора вращающегося трансформатора с угловой частотой S2 спектр выходного напряжения состоит из двух напряжений боковых частот: Сл)+9 - основная боковая частота и о - Я - зеркальная боковая частота (при вращении ротора протий направления врашения магнитного поля) или Ы - f2 основная боковая частота и и- + Д зеркальная боковая частота (при вращении ротора по направлению вращения магнитного поля). Информацию о несимметрич.ности двухфазной системы питания вращающегося трансформатора несет амплитуда напряжения зеркальной боковой частоты. Это напряжение выделяется селективным элементом и регистрируется вольтметром .. Отличие боковых частот спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора на ЗЛ ограничено допускаемой скоростью вращения ротора. Вследствие того,что зеркальная боковая частота близка к основной боковой частоте, в прототипе возникают значительные технические трудности в ее селекции. Особенно эти трудности проявляются тогда. когда двухфазная система питающих напряжений близка к симметричной, так как при этом а мплитуда напряжения зеркальной боковой частоты стремится к нулю, а амплитуда напряжения основной боковой частоты ост.ается по-прежнему большой. Поэтому чувствительность и точность индикации симметричности двухфазной системь напряжений в прототипе невелика. Целью изобретения является повы шение чувствительности и точности и дикации симметричности двухфазной с стемы напряжёйий. Поставленная цель достигается т.е что 5 индикатор, содержащий электро двигатель, первый селективный элеме соединенный с вольтметром, и враща - ющийся трансформатор, статорные обмотки которого соединены с входными клеммами индикатора, а его ротор ме ханич:ески соединен с электродвигате лем, введены сумматор, перемножител фильтр нижних частот, управляемей д литель напряжения и второй селектИв ный элемент, вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося трансформатора, а выход - с управляющим входом перемнсжителя и сигнальным вхо,дЬм управляемого делителя напряжения, выход которого сое динен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с -роторной обмоткой вращающегося трансФорматора, выход сумматора соединен с входом первого селективного элемента, а также с сигнальным входом перемножителя, выход которого через фильтр нижних частот соединен с уп равляющим входом управляемого делителя напряжения. На чертеже представлена структурная схема индикатора симметричности двухфазной системы напряжеИндикатор содержит вращающийся трансформатор 1, имеющий статорныесоединенные с входами индикатора обмотки 2 и 3 и роторную обмотку 4,механически соединенную с электродвигателем 5, ..сумматор б, выход которого соединен через перемножитель 7 с фильтром нижних частот 8, соединенным с входом управляемого делителя напряжения 9, второй вход которого соединен с вторым 10 селективным элементом и вторым входом перемножителя 7, последовательно соединенные с выходом сумматора 6 первый селективный элемент 11 и вольтметр 12, при этом первый вход сумматора 6 соединен с выходом управляемого делителя напряжения 9, а второй вход с роторной обмоткой 4 и входом второго селективного элемента 10. Исследуемые напряжения U, и Uj частоты о подаются на статорные обмотки 2 и 3 вращающегося трансформатора 1, ротор которого вращается электродвигателем 5 с углоьой частотой и . Выходное напряжение вращающегося трансформатора I,снимаемое с роторной обмотки 4 в случае несимметричности двухфазной системы питающих напряжений будет (. + UcC05CU nH, где Uj - амплитуда напряжения основной боковой частоты; U - амплитуда напряжения зеркальной боковой частоты. В предлагаемом индикаторе используется автоматическое подавление неинформативной части выходного напряжения вращающегося трансформатора (напряжения основной боковой частоты). Подавление напряжения основной боковой частоты осуществляется подачей на входы сумматора 6 выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 и компенсирукадего напряжения 0 противофазного напряжению основной боковой частоты tJK -U cos wtolt, где DK - амплитуда компенсирующего напряжения. Формирование компенсирующего нап-ряжения осуществляется выделением из спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 напряжения основной боковой частоты благодаря преобразованию выходного напряжения вращающегося трансформатора при прохождении через второй селективный элемент 10 и управляемый делитель напряжения 9, выполняющий функцию регулирования уровня 11| . Выходное напряжение второго селективного элемента 10 I Uu-U(jcosiu n)t,, Uu - амплитуда выходного напряжения второго селективного элемента, -используется также в качестве опорного напряжения перемножителя- 7. Вследствие суммирования в сумматоре 6 напряжений UJ, и UK происходит компенсация напряжения основной боковой частоты спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора 1. Выходное напряжение сумматора 6 в случае полного подавления напряжения основной боковой частоты содержит только напряжение зеркальной боковой частоты, т.е. информативную составляющую:

ИНДИКАТОР СИММЕТРИЧНОСТИ ДВУХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий электродвигатель, первый селективиый элемент, соединенньй с вольтметром/ и вращающийся трансформатор, статорные обмотки которого соединены с входными клеммами индикатора, его ротор механически соеди- иен с элетродвигателем, отличающийся тем,- что, с целью - повышения чувствительности и точности индикации симметричности двухфазной системы напряжений, в него введены сумматор, перемножитель, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и второй селективный элемент, вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося трансформатора, а выход с управляющим входом перемножителя и сигнальным входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с роторной обмоткой вращающегося тран(Л сформатора , выход сумматора соеди нен с входом первого селективного элемента/ а также с сигнальным входом перемножителя, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом упрйвляемого делителя напряжения.