Устройство для измерения вектора активной и реактивной составляющих переменных напряжений Советский патент 1959 года по МПК G01R19/06 G01R19/14 

Предлагаемое устройство для 1}.змерения вектора активной и реактивной составляющих переменных напряжений относится к нзвестному тину устройств того же целевого назиачения, содержащих два электронных с|)азочувствительных усилителя, на входы которых подается измеряемое напряжение, и фазорегулятор, от обмоток которого подаются два постоянно сдвинутых между собой на 90° по фазе переменных напряжений, используемых в качестве управляющих напряжений.

С целью автоматической установки этих управляющих напряжений соответственно векторам активной и реактивной составляющих измеряемых напряжений, предлагается в таком устройстве применить дополнительный фазочувствительный усилитель, на вход которого подается напряжение, по фазе соответствующее реактивной составляющей измеряемого напряжения. В анодные цепи ламп этого дополнительного усилителя включаются подмагничивающие обмотки постоянного тока дифф эендиального магнитного усилителя, на выходе которого включена обмотка возбуждения электрического двигателя, управляющего поворотом подвижной системы фазорегулятора.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема предлагаемого векторомерного устройства.

Измерительный орган этого устройства состоит из двух ламп (двойных триодов) t/7i и Ло. Анодные цепи этих ламп получают питание со стороны фазорегулятора Ф, обеспечивающего равенство анодных напряжений и C/aZ, постоянный СДВИГ по фазе между ними на 90° и одновременное регулирование фазы этих напряжений в самом щироком диапазоне.

В схеме для получения двух напряжений, постоянно сдвинутых между собой по фазе на 90°, применен фазорегулятор Ф, состоящий из двух отдельных фазорегуляторов по типу сельсинов, роторы которых жестко связаны между собой таким образом, чтобы трехфазные обмотки PI, PI, PZ, включенные в сеть переменного тока, и создающие вращающиеся магнитные поля, в пространстве между собой на 90°.

№ 120604- 2 -

При этом в статорной катушке одного сельсина наводнтся э.д.с. Е„ и„ и в статорной катушке второго сельсина-э.д.с. ,, сдвинутые по фазе между собой на 90 С попоротом вала роторов на угол f соответственно меняют фазу напряжения 6„1 и У„, на тот же

угол, но фазовый угол ,у между ннмп сох)апяется неизменным.

Направление вектора напряжения Vд. ---- U V катушки К принимается за положительное направление вещественной оси U, соответственно, иаправление Ь„., ; 6,,.,т катушки /ь прпиимается за положительное направление оси .мнимых чисел.

Измеряемая векторная э.тектрнческая величн11ы (7g. подается на сетки ламп Л и Л через трансфо|)матор Т так, что одно пз сеточпых напряжений совнадает по фазе с и,,., а другое имеет противоположную фазу.

Для измерения составляюши.х вектора напряжения . в виде его проекций {.„и С на вешественную и мнимую оси применены стрелочные магнитоэлектричее1Сие приборы, соответственно Г; и Гч, подключенные по схеме вольтметра непосредственно к анодным выводам каждый из лам //; и //2.

Вольтметр TI лампы Л| показывает напряжение .- Cos -f, равное разности падений напряженнй на равных анодных нагрузочных сопротивлениях R „, и / „., н пропорциональное проекции входного напряжения (U) на веп1ественную ось заданной плоскости комплексного пере.менного (т. е. на направление вектора напряжения катушки /Ci), а вольтметр Г лампы Лз показывает напряжение Gg kU - Sinf, равное разности надений иаиряжений на равных нагрузочных сопротивлениях .,. и R „ и пропорциональное проекции входного напряжения на мнимую ось той же самой плоскости комплексного переменного (т. е. на направление вектора напряжения катушки Kz).

Для устранения влняния на работу схе.мы неточного совпадения параметров триодов служат перемепиые сопротивления Ri и RzПри повороте вала фазорегулятора Ф на некоторый угол, на тот же угол поворачиваются оси плоскости комплексного переменного н измеияются проекции на веществе1П1у1О и мнимую оси вектора напряжения . , которые указываются стрелочными вольтметрами Ti и АТаким образом, эти вольтметры, находяшиеся в цепях ламп Л| и Л2, показывают проекции измеряемого вектора входного напряжения на оси плоскости комплексного пере.менного, определяемые положением роторов фазорегулятора.

Это свойство измерительного органа векторомерного устройства- давать две составляюп1,ие на осях плоскости комплексного переменного в виде выходных разностей потенциалов (С„ и Uд используется для управления приводом фазорегулятора Ф, т. е. для осуш,ествления схемы обратной связи.

Для этого в устройство введены дополнительный фазочувствительный усилитель, дифференциальный магнитный усилитель и электродвигатель. Управляюш,ая об.мотка УД двухфазного асинхронного двигателя Д включена в обилую цень двух образующих дифференциальный усилитель одинаковых магнитных усилителей МУ и Л1У2. По этой цепи течет ток, равный разности токов первого и второго магнитных усилителей, что достигается соответствующим включением обмоток трансформатора TZ, служащего для питания этого узла схемы.

По управляющей об.мотке I Wy магнитного усилителя МУ1 течет ток My одного анода, а по управляющей обмотке магнитного усилителя Л1У2-ток 2/// второго анода двойного триода Лз, который вырабатывает на своем выходе разность потенциалов, пропорциональную мнимой составляющей (так же, как и лампа Ло)При отсутствии на входе векторомерного устройства с обратной связью исследуемого напряжения (Од.}, токи lit/, lly в управляющих обмотках Wy, 2Wy магнитных усилителей Л1У1, Л1У2 равны, и магнитные поля, создаваемые ими, совпадают по направлению с полями обмоток обратной связи IWoc, 2Woc.

При этом результирующие поля обоих магпптпых усилителей одинаковы, и токи, посылаемые ими в управляющую обмотку УД двигателя //, также равны, но противоположны по фазе, т. е. их сумма равна нулю. Вследствие этого ротор двигателя Д неподвижен.

При подаче на вход устройства исследуемого напряжения нарущается равенство управляющих токов (l/y 2/г/), а следовательно, и результирующ.нх магнитных полей усилителей МУ1, МУ2, что влечет за собой появление в управляющей обмотке УД двигателя Д тока, фаза которого совпадает с фазой тока того магнитного усилителя, у которого он больше.

Вследствие изложенного ротор двигателя Д приходит во вращение и поворачивает через редуктор вал фазорегулятора (и вместе с ни.м его выходные напряжения и Uд, определяющие направления осей плоскости комплексного переменного) до тех пор, пока не зстановится равенство токов ) управляющих обмоток 1 Х-у и 2Wy магнитных усилителей МУ1 и уИУ2. Это равнозначно обращению в нуль выходной разности потенциала мнимой составляющей, вырабатываемой лампой Л, (и лампой Ло), что является условием совиадения по фазе вектора с осью вещественных чисел, направление которой определяет вектор напряжения С„, . При этом угол поворота вала фазорегулятора, отсчитанный по его щкале, будет равен углу

и вольтметр Г; лампы /7| покажет

/,,,-Cos О /е6„, т. е. модуль исследуемой векторной электрической величины.

При из.менении знака разности токов управляющих обмоток магнитных усилителей (//г/ 5/г/илн 1/ 2/у)изменяется фаза тока в обл отке УД двигателя Д на 180°, а следовательно, и направление его вращения.

Предмет изобретения

1.Устройство для измерения вектора активной и реактивной составляющих переменных напряжений с помощью двух электронных фазочувствительных усилителей, на входы которых подается измеряемое напряжение, а в качестве управляющих напряжений использованы два постоянно сдвинутых между собой на 90° по фазе переменного напряжения, подаваемого от обмоток фазорегулятора, отличающееся тем, что, с целью автоматической установки обоих управляющих напряжений соответственно векторам активной и реактивной составляющих измеряемых напряжений, применен дополнительный фазочувствительный уси.титель, на вход которого подается напряжение, по фазе соответствующее реактивной составляющей измеряемого напряжения, а в анодные цепи его ламп включены подмагничивающие обмотки постоянного тока дифференциального магнитного усилителя, на выходе которого включена обмотка возбуждения электрического двигателя, управляющего поворотом подвижной системы фазорегулятора2.В устройстве по п. 1 применение двух отдельных фазорегуляторов, например, по типу сельсинов, роторы которых жестко связаны между собой таким образом, чтобы снимаемые с них переменные на.пряжения были постоянно смещены между собой по фазе на 90°.

№ 120604

c a/-ctg