Устройство для определения взаимной индуктивности обмоток электромагнитных механизмов Советский патент 1985 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электро-с измерительной технике, в частности к.измерению взаимной индуктивности обмоток электромагнитных механизмов .и может быть использовано для опред ления взаимной индуктивности обмото электрических машин, трансформаторо электрических аппаратов и т.п. Цель изобретения - повышение быс родействия и упрош,зния устройства. На чертеже представлена блок-схема устройства. Предлагаемое устройство состоит из первичной и вторичной цепей с выходными клеммами 1, 2 и 3, 4, к которым подключены первичная и вторич ная обмотки 5 и 6 7 змepяeмoгo механизма. Выходные клеммы 1 и 2 первичной цепи соединяют с источником пита ния постоянного тока через первый переменньй резистор 7, первый амперметр 8 и первьй переключатель 9. Между первой выходной клеммой 1 пер,вичной цепи и общей точкой первого переключателя и первого амперметра включен второй переменный резистор 10. Управляющий вход первого переключателя 9 через блок 11 задержки соединен с выходом генератора 12 импульсов. К выходным клеммам 3 и 4 вторичной цепи подключены первые выводы третьего переменного резистора 13 и второго переключателя 14. Второй вьшоц третьего переменного резистора 13 соединен с первыми вывода ми второго амперметра 15 и четвертого переменного резистора 16, а их вторые выводы соединены соответственно с вторым и третьим выводами второго переключателя 14. Управляющий вход второго переключателя подключен к выходу генератора 12 импульсов . Устройство работает следующим образом. При подаче управляющего пульсирущего напряжения заданной частоты f на вход автоматического переключателя 9 первичная цепь устройства с первичной обмоткой 5 измеряемого механизма периодически с частотой f подключается к источнику постоянного тока с выходным напряжением U, При этом в первичной обмотке 5 измеряемого механизма протекает пульсирующий ток ц с частотой f. Форма импульсов первичного тока i определяется соотношениями между индуктив- ностями, взаимной индуктивностью и. активными сопротивлениями обмоток измеряемого механизма и элементов измерительной схемы. Через цепь резистора 10 протекает разрядный ток i обмотки 5, вследствие чего снимается перенапряжение с выводов переключателя 9 при его отключении. Для правильной работы устройства необходимо, чтобы в процессе каждого подключения первичной цепи к источнику питания ток в первичной об- мотке i достигал своего установившегося значения 1, а в процессе каждого отключения спадал до нуля. Величина тока 1 рабочего режима обмотки 5 устанавливается путем регулирования напряжения U и активных сопротивлений резисторов 7 (R) и 10 (Ra) «.01 - активное сопротивление первичной обмотки измеряемого механизма. При каждой- коммутации переключателя 9, сопровождавшейся изменением тока в первичной обмотке 5 (два раза за период (Т) управляющего пульсирующего напряжения генератора 12) во вторичной обмотке 6 наводится электродвижущая сила (ЭДС). Под действием ЭДС в замкнутой на определенное сопротивление обмотке 6 протекает знакопеременный импульсный ток ij, (мгно- . венное значение тока в вторичной обмотке измеряемого механизма). Полярность импульсов ВТОР.ИЧНОГО тока i определяется знаком производной тока в первичной обмотке .di-,/dt. При этом среднее значение тока 12 вторичной обмотки равно нулю. Для определения количества электричества (Q) определенной полярности, протекающего во вторичной цепи при изменении тока i от нуля до установившегося значения 1 (или от 1 до нуля), по среднему значению тока вторичный ток в цепи амперметра 15 вьтрямпяется . с помощью управляемого перекдачателя 14, выполняющего функции выпрямителя. При этом с целью сохранения режима работы обмоток измеряемого механизма импульсы тока обратной полярности пропускаются,минуя амперметр. 15, через резистор 16. Сог1ротивлер{ие резистора 16 (R) устанавливается равным сопротивлению цепи амперметра . 15 (R). При этом общее активное сопротивление вторичной цепи г не зависит от того, замкнута ли вторичная цепь на амперметр 15 или на резистор 16

г RS + Кл + R-,2 R + R, + .R. + R.

02 4 -JS

где Rj, Rgj, и - активные conpoтивления резистра 13,вторичной обмотки измеря емого механизм а также сопротиления между замкнутыми выводами (контактами) переключателя 14 (между первым и вторым, между первым и треть HMjсоответственно, причем

Rl2 Rl3

Размыкание вторичной цепи в моменты коммутации переключателя 14 (перелета контактов электромагнитного реле) не нарушает режима работы схемы если коммутация переключателя происходит в интервале времени (время переключения цепей амперметра 15 и резистора 16, причем tf,gp ,2 мс) , когда вторичный ток 12 равен нулю. Для правильного распределения разнополярных импульсов вторичного тока 12 по цепям второго амперметра 15 и резистора 16 необходима согласованная работа переключателей 9 и 14, при этом замыкание и размыкание первичной цепи должны происходить по крайней мере не раньше, чем замыкание вторичной об мотки 6 с резистором 13 на цепи амперметра 15 и резистора 16 (или нэоборот) соответственно. С целью устранения коммутационных погрешностей, например, погрешностей связанных с дребезгом контактов, необходимо обеспечить некоторую небольшую задержку ( 0,2-0,4 мс) включения и последующего выключения первичной цепи относительно замыкания вторичной обмотки 6 с резистором 13 на цепи амперметра 15 и резистора 16 (или наоборот) соответственно Такая задержка времени включения первичной цепи, обеспечиваемая блоком 11 задержки, обусловливает протекание вторичного тока уже после окончания переходных коммутационных процессов, например, после окончани вибрации (дребезга) контактов переключателя 14.

(2)

Известно, что полное количество электричества Q, протекающее во вторичной цепи при однократном изменении первичного тока от нуля до установившегося значения 1 (или наоборот от 1 до нуляу, связано с взаимной индуктивностью (М) между обмотками и сопротивлением г вторичной цепи следующим соотношением:

Q Ibl

(3)

г

Величина Q может быть определена через среднее значение тока 1, протекающего в цепи амперметра 15 ( периодически замыкающего вторичную цепь, при многократной коммутации первичной цепи при условии, что ток ig успевает уменьшиться до нуля перед очередной коммутацией цепей, следующим образом:

Q i Ic Т . (4)

о . .

В соответствии с (3) и (4) искома

взаимная индуктивность М может быть определена по следующей расчетной фомуле :

М

1сГ2

(5)

Ilf

Таким образом, для определения взаимной индуктивности на предлагаемом устройстве необходимо измерить четыре -параметра, входящих в расчетную .формулу (5) .

Наличие в расчетной формуле (5) параметра rj - общего активного сопротивления вторичной цепи требует независимости составляющих этого параметра, входящих в формулу (2), в том числе активных сопротивлений между выводами переключателя 14 ( и RU ) oi величины тока. Это исключает возможность упрощения схемы вторичной цепи устройства без потери точности измерения в результате замены управляемого переключателя 14, например, полупроводниковым выпрямителем в связи с нелинейностью врльтамперной характеристики полупро водниковых диодов (зависимостью сопротивления диода от величины тока). Требование независимости активного сопротивления вторичной цепи от тока обусловл.ивает применение в качест ве переключателя 14 электромагнитного реле, контакты которого имеют малое и независимое от тока значение переходного сопротивления. Наличие в схеме цепи резистора 10, шунтирующего первичную обмотку 5, позволяет использовать для измерения вторичные импульсы разной полярности, образующиеся как при нарастании первичного тока от нуля до 1 , так и при его спаде от t до. нуля. Оптимальный режим работы схемы обеспечивается при выборе величины сопротивления резистора 10 примерно равньм сопротивлению резистора 7 (R R). Определение взаимной индуктивност обмоток электромагнитных механизмов на предлагаемом устройстве производя следующим образом. Первичную и вторичную обмотки измеряемого механизма подключают к выходным клеммам 1-4 устройства. За мыкают выводы переключателя9. Регулируя величины напряжения источни ка питания постоянного тока и сопро тивлений резисторов 7 и ТО, устанавливают и измеряют амперметром 8 ток 1, в первичной обмотке 5. Величину сопротивления резистора 10,. устанавливают примерно равной значе нию сопротивления резистора 7 (R2. R). Устанавливают значение сопротивления,-резистора 13 (Rg) при мерно равным величине сопротивления нагрузки вторичной обмотки 6 измеря емого механизма, а значение сопротивления резистора 16 - величине со ,противления цепи амперметра (Ед Rj Измеряют омметром или с помощью систем вольтметр - амперметр полное активно сопротивление вторичной цепи г. Включают генератор имупульсов и устанавливают определенный режим его работы. Частоту.коммутации прини мают примерно равной 30-50 Гц, длительность импульсов (время подключения первичной к источнику питания) ta,, «Т/2. Измеряют частоту коммутации частотомером. Подают управляющее напряжение от генератора импульсов на вход переключателя 9 через блок 11 задержки и непосредственно на вход переключателя 14 (при использовании реле на обмотку управления реле). Регулируя параметры блока 11 задержки, устанавливают небольшую задержку t 0,2O,4 мс включения и выключения первичной цепи относительно включения цепей амперметра 15 и резистора 16 переключателем 14.- Проверяют, например, визуально с помощью осциллографа правильность установленного режима работы схемы: снижения вторичного тока до нуля перед очередной коммутацией переключателя 14 и отсутствие разрьгоов в кривой вторичного тока (отсутствие вибрации контактов переключателя 14). При необходимости изменяют частоту коммутации f и время задержки tjj « top обеспечивая необходимый режим работы схемы. Повторяют операции установки режима работы генератора 12 регули- , ровки блока 11 задержки и проверки установленного режима работы схемы при новьпс параметрах.При многократной коммутации переключателей измеряют амперметром 15 среднее значение пульсирующего тока IJAопределенной полярности 3j-. По расчетной формуле (5) определяют искомое значение взаимной индуктивности обмоток измеряеого механизма. Изобретение повьшает точность и оперативность определения взаимной индуктивности обмоток электромагнитных механизмов, вследствие замены графического нахождения количества электричества, входящего в расчетную формулу, по осциллограмме вторичного тока, определяя этот параметр по среднему значению вторичнрго тока, измеряемого амперметром. Повышение оперативностиопределения взаимной индуктивности обеспечивается путем замены операций по снятию и обработке осциллограмм болеепростыми и менее тудоемкими операциями по измерению параметров расчетной формулы стандартными приборами.

/

fe

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАШШОЙ ИНДУКТИВНОСТИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ, содержащее первый переменный резистор, включенный между первой клеммой источника питания постоянного тока и первой выходной клеммой первичной цепи устройства, последовательно соединенные первьлй переключатель и первый амперметр, BKJH04eHHbie между второй клеммой источника питавия постоянного тока и второй выходной клеммой первичной цепи устройства, отличающееся тем, что, с целью повьапения быстродействия и упрощения устройства, в него введены последовательно соединенные генератор импульсов и блок задержки, второй переменный резистор, второй переключатель, третий переменный резистор, второй амперметр и четвертый переменный резистор, первые выводы второго амперметра и четвертого переменного резистора соединены с вторым выводом третьего переменного резистора, а их вторые выводы соединены соответственно с вторым и третьим выводами второго переключателя, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, при этом выход блока задержки подключен к управляю(Л щему входу первого переключателя, второй переменный резистор включен между первой выходной клеммой первичной цепи и общим выводом первого переключателя и первого амперметра, первый вывод второго переключателя подключен к первой клемме вторичной О) цепи, а первый вывод третьего пере4 менного резистора - к второй выходФ Ю ной клемме вторичной цепи. Об

Y