Способ индикации вращающегося электрического поля Советский патент 1986 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для индикации вращающегося электрического поля (ВЭП) промьшшенной частоты на подстанциях и открытых распреде- лктельнцх устройствах (ОРУ).

Цель изобретения - пот.1шение точности индикации и упрощения способа.

На фиг. 1 изображена структурная схема, реализуюв ая предложенный способ индикации; иа фиг. 2 - схема ориентации электропроводящей сферы с преобразователями в пульсирующем поле;; на фиг, 3 - схема пространст- венной ориентации датчика относительно эллиптически поляризованного электрического поля; на фиг. 4 - схема, поясняющая формирование эллипса из двух гармонически изменяю- щихся ортогональных функций.

Способ индикации вращакжцегося электрического поля, заключающийся в том, что в исследуемое электричес

кое поле вводят электропроводящую

сферу с размещенным на ней трехкоор- динатным датчиком, сравнивают выходные сигналы датчика между собой и по результату их сравнения определяют характер поляризации электри- веского поля, сравнение выходных сигналов трехкоординатного датчика осуществляют по фазовому сдвигу между одним из них и двумя другими. При отличии хотя бы одного из фазовых сдвигов от о и 180 индицируют вращающееся электрическое поле. При внесении электропроводящей сферы в пульсирующее электрическое поле (НЭП) на двух ее половинах, ориенти- рованных перпендикулярно направлению ПЭП, индицируются заряды противоположной полярности, как показано на фиг. 2. Пространственное распределение зарядов на поверхности элект ропроводящей сферы при неизменной ее ориентации остается постоянньм. Напряжение сигнала на выходе любого преобразователя датчика (напримерр А на фиг. 1), ориентированного под углом fn по направлению к вектору синусоидального изменяющейся напряженности электрического поля

и kE coscf kE stnotcos fB, ( где k - коэффициент пропорциональ-

ности;

Е - мгновенное значение напряженности ПЭП«

При сравнений фазовых сдвигов между сигналами Uj, и U (Atffte), ид и Uf (u(fj,f) возможны следующие случаи.

Пара преобразователей, выходные сигналы которых сравниваются, может быть расположена в части электропроводящей сферы, где индицированные заряды имеют одинаковую полярность (преобразователи А и В на фиг. 1): У Tf т if ( fв 2 2 в 2 В этом случае, как видно из уравнения (1), выходные сигналы преобразователей отличаются только по амплитуде, фазовый сдвиг АЦ 0.

Пара преобразователей, выходные сигналы которых сравниваются, может быть расположена в частях сферы, где индицированные заряды имеют противоположную полярность (преобр зователи А и С на фиг. 1): tfA т;

lfe I или Cf« |; . В этом

случае, как видно из (1), выходные сигналы преобразователей имеют противоположную полярность, т.е. фазо- вый сдвиг асудс 180°.

Обе пары сравниваемых преобразователей могут быть расположены в части сферы, где индицированные за IT

ряды имеют одинаковый знак: Cf д j

(ft I или в fj

r

(fc $ j. в этом случае фазовый сдвиг

как следует из уравнения (1), равен HyjDo;

Utffte Ч яс 0.

Таким образом, при исследовании пульсирующего электрического поля с помощью предлагаемого способа фазовые сдвиги между выходнь&ет сигналами преобразователей А, В и С могут быть только О или 180.

При внесении электропроводящей сферы во вращающееся электрическое поле линия раздела полусфер с ин- дицированньа {и на них зарядами противоположной полярности.начинает перемещаться по сфере с угловой частотой U вращения поля. Это приводит к тому, что между выходньвчи сигналами преобразователей возникают дополнительные фазовые сдвиги по сравнению с тем случаем, когда поле не вращается.

Сдвиг фаз между сигналами

АЧ АВ

где Oft, О в долгота точек размещения преобразователей А и В на сферической поверхности, отсчитываемая относительно направления большой полуоси эллипса в плоскости.поляризации ВЭП.

Из уравнения (2) видно, что фазовый сдвиг в зависимости от ориентации преобразователей изменяется от минимального значения, когда оба преобразователя лежат в одной плоскости большого круга сферы, перпендикулярной плоскости поляризации ,мц О при вд QB, до максимального при Qft 0,Gg 90, когда ориентация преобразователей совмс хс

падает с направлением Е

При других значениях Q

и Е

мин

ft иО

фазовый сдвиг имеет значения, промежуточные между О и 90 ,

В том случае, когда в результате произвольной ориентации преобразователей в пространстве окажется, что углы Gft Й6 и uVjie О, фазовый сдвиг г i ь Cf дс О, так как преобразователь расположен в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения преобразователей А, В и Ос ОдеТаким образом, использование для индикации вращающегося ЭП двух фазовых сдвигов utf ив исключает в данном случае (при QH 0) ошибочную индикацию ВЭП как пульсиру - ющего.

Чтобы избежать такой ошибки индикации поляризации поля по результату измерения лишь одного фазового сдвига (Д1|лв), необходимо для проверки дополнительно изменить ориентацию преобразователей, при которой бы Qg, и затем вновь определить фазовый сдвиг

На фиг. 1 изображены трехкоорди- натный датчик 1 с тремя преобразователями напряженности А, В и С, переключатель 2, усилители 3 и 4, фазовый детектор (ФД) 5, и измери-. тельный прибор 6,

Трехкоординатный датчик 1, состоящий из преобразователей трех компонент А, В и С, предназначен для пре

:

25

2509904

образования напряженности поля в электрические сигнапы, пропорциональные соответствующим компонентам поля. Датчик выполнен в форме электропро- 5 водящей сферы, на которой размещены во взаимно ортогональных координатных плоскостях три конденсаторных преобразователя. Верхней обкладкой каждого преобразователя является О металлический шаровой сегмент, изолированный от корпуса сферы диэлектриком.

Выходы датчика соединены с двумя входами фазового детектора 5 через

5 переключатель 2 и усилители 3 и 4. Переключатель 2 служит для подключения одного из выходов датчика (В или С) к входу усилителя 3. Усилители 3 и 4 предназначены для увеличения

20 уровйя выходных сигналов датчика, обеспечивающих нормальную работу ФД 5, который может быть реализован в виде синхронного выпрямителя по известной схеме последовательно соединенного ключа и нагрузочного сопротивления. Выход усилителя 3 соединен с входом переключателя 2. При этом сигналы, поступающие на вход ФД 5 с выхода усилителя 4, служат для

30 коммутации переключателя 2, сигналы, поступающие на вход ФД 5 с выхода усилителя 4, служат для коммутации переключателя 2. Выходной сигнал фазового детектора 5 поступает на

35 вход измерительного прибора 6 типа магнитоэлектрического микроамперметра.

Способ осуществляется следующим

40 образом.

Датчик 1 вносят в исследуемое электрическое поле. Переключатель 2 устанавливают произвольно в однсм из положений, например В. Снимают от45 счет с прибора 6. Если он равен или близок к нулю ( переключают в положение С. Если при этом от- счет остается равньм О или 180 , то электрическое поле является пуль-

50 сирующим. В противном случае индицируют вращанзшееся ЭП. При этом не требуется точного измерения фазового сдвига. Достаточно обнаружить по стрелочному индикатору прибора 6,

55 что результат измерения хотя бы при одном из положений переключателя 2, находится в промежутке интервала 0-90.

Формула изобретения

Способ индикации ;вращающегося электрического поля, заключающийся в том, что в исследуемое поле вво- . дят электропроводящую сферу с размещенным на ней трехкоординатным датчиком, сравнивают выходные сигналы датчика между собой и по результатам их сравнения определяют харак- .тер поляризации электрического поля, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности индикации и упрощения способа, сравнения выходных сигналов трехкоординатного датчика осуществляют по фазовому сдвигу между одним и них и двумя другими и при отличии одного из фазовых сдвигов от о и 180 электрическое поле является эллиптически поляризованные, при равенстве фазовых сдвигов О или 180 - линайил. попяоизованным.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности индикации и упрощение способа. В исследуемое эл. поле вводится электропроводящая сфера с размещенным на ней трехкоорди- натным датчиком 1. Затем сравниваются выходные сигналы датчика 1 между собой с помощью переключателя 2, усилителей 3 и 4 и фазового детектора 5. По результату их сравнения определяется характер поляриза1щи эл. поля. Сравнение выходных сигналов датчика 1 осуществляется по фазовому сдвигу между одним из сигналов и двумя другими. При отличии хотя бы одного из фазовых сдвигов от о и 180 измерительньви прибором 6 индицируется врад1акицееся т.е. эллиптически поляризованное эл. поле. При равенстве фазовых сдвигов О или 180 индицируется линейно поляризованное эл. поле. 4 ил. 9 (Л с

fitff.4