Устройство для измерения сопротивления обмоток электрооборудования переменного тока Советский патент 1987 года по МПК G01R27/14 

Изобретение относится к измерительной технике и может использовать ся при автоматическом контроле и измерении сопротивлений постоянному току обмоток электрооборудования переменного тока, в том числе электрических машин под нагрузкой, питаемых периодическим несинусоидальным напряжением.

Целью изобретения является повыше ние точности измерений путем исключения погрешностей, обусловленных наличием в измерительных диагоналях мостов переменных составляющих, и быстродействия.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений в различных точках устройства.

Устройство состоит из соединенных параллельно делителя 1 напряжения, источника 2 постоянного напряжения с добавочным резистором 3, трансформатора 4 напряжения, измерительного преобразователя 5 напряжения и исследуемой обмотки 6 с трансформатором 7 тока и измерительным преобразователем 8 тока, двух сумматоров 9 и 10, первый из которых через сигнальный вход первого ключа 11 измерительного канала и первый блок 12 согласования связьгоает выходы трансформатора 4 напряжения и измерительного преобразователя 5 напряжения с входом первого интегратора 13, а второй через сигнальный вход второго ключа V4 измерительного канала и второй блок 15 согласования соединяет выходы трансформатора 7 тока и измерительного преобразователя 8 тока с входом второго интегратора 16, блока 17 деления, присоединенного к выходам первого и второго интеграторов 13 и 16, третьего блока 18 согласования и регистрирующего блока 19, блока 20 установки нулей интеграторов, содержащего первый блок 21 управления ключами и ключи 22 к 23 установки нуля, блока 24 выделения периода, включенного между выходом делителя 1 напряжения и управляюш гми входами ключей 11 и 14 измерительного канала и содержащего последовательно соединенные фильтр 25 низких частот, усилитель-ограничитель 26, первый дифференциатор 27, первый диод 28, блок 29 совпадения (через вход X,), триггер-формирователь 30 (через Т-вход и 0-выход) и второй блок 31 управле10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ния ключами, а также последовательно соединенные блок 32 пуска, одновибра тор 33, второй дифференциатор 34, второй диод 35, инвертор 36 и триггер 37 управления (через S-вход и Q-рыход), при этом выход одновибра- тора ЗЗ присоединен к входу первого блока 21 управления ключами, выход второго дифференциатора 34 связан с R-входом триггера-формирователя 30 и R-входом триггера 37 управления через третий диод 38, Q-выход триггера 37 управления присоединен к входу X блока 29 совпадения, а Т-вход триггера 37 управления связан с Q-выхо- дом триггера-формирователя 30 через третий дифференциатор 39 и четвертьй диод 40.

Измерительный трансформатор 7 и измерительный преобразователь В тока включены со стороны нулевой точки исследуемой обмотки 6.

Интеграторы 13 и 16 могут быть выполнены, например, на базе операционного усилителя, при этом блоки 12, 15 и 18 согласования являются масштабирующими усилителями, а блок 17 деления - делителем аналоговых сигналов.

Устройство работает следующим образом.

К делителю 1 напряжения, первичной обмотке трансформатора 4 напряжения, измерительному преобразователю 5 напряжения и исследуемой обмотке 6 прикладываются напряжения, пропорциональные напряжению питания и напряжению источника 2 постоянного напряжения (фиг.2а).

Б сумматоре 9 из выходного напряжения измерительного преобразователя 5 вычитаются переменные составляющие, присутствующие в напряжении вторичной обмотки трансформатора 4 напряжения. Инверсия сигнала обеспечивается соответствующим подключением вторичной обмотки трансформатора 4 напряжения к сумматору 9. Разностный сигнал приложен к сигнальному входу ключа 11 измерительного канала.

Одновременно в сумматоре 10 из напряжения, пропорционального току исследуемой обмотки 6, вычитается напряжение, пропорциональное переменной составляющей тока. Разностный сигнал приложен к сигнальному входу ключа 14 измерительного канала.

Блоки 12, 15 и 18 согласования изменяют величины сигналов при интегрировании аналоговых сигналов. При интегрировании в цифровой форме блоки 12 и 15 согласования преобразутот аналоговые сигналы в цифровые коды, а блок 18 согласования выполняет ци4 роаналоговое преобразование.

Блок 20 установки нулей интеграторов исключает наличие напряжения на интеграторах 13 и 16 в момент подачи на них интегрируемых сигналов. Интеграторы 13 и 16 выделяют постоянные составляющие напряжения исследуемой обмотки и напряжения, пропорцио- нального току исследуемой обмотки. Интегрирование происходит на отрезке времени, равном периоду первой гармоники напряжения питания, в течение которого ключи И и 14 измерительно- го канала замкнуты с помощью управляющего сигнала от блока 24 выделения периода.

Сигнал, пропорциона/1ь ный сопротивлению постоянного тока исследуемой обмотки, снимается с выхода блока 17 деления и фиксируется регистрирующим блоком 19.

Для образования выходного сигнала блока 24 выделения периода из напря- жения, снимаемого с делителя 1 напряжения (фиг.2а), выделяется с помощью фильтра 25 низких частот перва гармоника (фиг.22). Далее усилитель- ограничитель 26 формирует напряжение прямоугольной формы с периодом, равным периоду первой гармоники (фиг.26 Это напряжение дифференцируется первым дифференциатором 27 (фиг.2г), а первый диод 28 пропускает на вход X, блока 29 совпадения положительные импульсы малой длительности, следующие с частотой первой гармоники напряжения питания (фиг.2а).

В момент начала отсчета (момент t) импульс с блока 32 пуска поступает на одновибратор 33. Выходной по- ложительньм сигнал малой длительное- ти одновибратора (фиг.2е) прикладывается к входу первого блока 21 управления ключами, который замыкает ключи 22 и 23 установки нуля. Через замкнутые ключи 22 и 23 установки нуля разряжаются конденсаторы интеграторов 13 и 16, и на интеграторах устанавливаются нулевые начальные напряжения. По окончании сигнала с

одновибратора 33 ключи 22 и 23 установки нуля размыкаются.

Сигнал одновибратора 33 одновременно поступает на вход второго дифференциатора 34, с выхода которого снимаются положительный и отрицательный импульсы, соответствующие переднему и заднему фронтам импульса одновибратора 33 (фиг.2ж). Положительный импульс выхода второго дифференциатора 34 (фиг.2-1-) через третий диод 38 поступает на R-входы триггера 37 управления и триггера-формирователя 30, переводя каждый из них в положение О, либо подтверждая уже имеющееся положение О фиг.2(д, сплошная и пунктирная линии в интервале 0-t характеризуют возможные значения напряжений триггеров к моменту отсчета).

Отрицательный импульс выхода второго дифференциатора 34 проходит через второй диод 35, меняет поляр- ность в инверторе 36 (фиг.2к) и поступает на S-вход триггера 37 управления, .переводя его в положение 1 (фиг.2 ). С Q-выхода триггера 37,управления к входу Xj блока 29 совпадения прикладывается положительное разрещающее напряжение. Блок 29 совпадения пропускает на Т-вход триггера-формирователя 30 положительный импульс с первого диода 28 (фиг.2л). Триггер-формирователь 30 переходит в положение 1. На вход второго блока 31 управления ключами поступает положительное напряжение. Ключи 11 и 14 измерительного канала замыкаются и обеспечивают поступление измеряемых сигналов на интеграторы 13 и 16. Последующий положительный им- ; пульс с первого диода 28 проходит через блок 29 совпадения и возвращает триггер-формирователь 30 в положение О (фиг.2м). На второй блок 31 управления ключами поступает нулевое напряжение. Ключи 11 и 14 измерительного канала, которые будут замкнуты

в течение периода, размыкаются. I

С Q-выхода триггера-формирователя 30 (фиг.2н) сигнал поступает на третий дифференциатор 39, с выхода которого импульсы переменной полярности поступают на диод 40. Положительный импульс, соответствующий положительному периоду напряжения на Q-выходе триггера-формирователя 30 (фиг.2о), проходит через диод 40 к Т-входу

триггера 37 управления (фиг.2о) и возвращает триггер-формирователь 30 в положение О. На вход Х блока 29 совпадения от триггера 37 управления поступает запрещающее напряжение. Блок 29 совпадения не пропускает последующие положительные импульсы с диода 28. . ,

Для интеграторов на операционных усилителях выходное напряжение первого интегратора, по истечении времени Т

и МоиТ, где К - постоянная интегрирования

первого интегратора; Т - период первой гармоники напряжения питания;

и

OU

постоянная составляющая входного напряжения первого интегратора. Выходное напряжение второго интегратора по истечении времени Т

и К; и,..Т, где К - постоянная интегрирования

второго интегратора; и - постоянная составляющая входного напряжения второго интегратора.

В блоке 17 деления вычисляется напряжение, пропорциональное сопротивлению постоянного тока.

Постоянная интегрирования К ц (Кр определяется при калибровке на постоянном напряжении, исходя из соотноще- ния

К, и„/(ит,),

где и - прикладываемое к входу интегратора постоянное напряжение;

Uj - напряжение на выходе интегратора;

Т, - время интегрирования. При цифровых интеграторах символы и, Uy и U- характеризуют значения напряжения в цифровой форме.

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротив ления обмоток электрооборудования пе ременного тока, содержащее источник постоянного напряжения, измерительный преобразователь тока и регистрирующий блок, отличающее- с я тем, что, с целью повышенияточности измерений и быстродействия, в него введены трансформатор тока,, делитель напряжения, трансформатор напряжения, измерительный преобразователь напряжения, добавочньй реэистор, два идентичных измерительных канала, блок деления, блок установки нулей интеграторов и блок выделения периода, причем первичная обмотка трансформатора тока соединена последовательно с исследуемой обмоткой и входом измерительного преобразователя тока, делитель напряжения, трансформатор напряжения, первичная обмотка измерительного преобразователя напряжения и источник постоянного напряжения с добавочным резистором включены параллельно упомянутой ветви, каждьм

измерительный канал состоит из последовательно соединенных сумматора, ключа измерительного канала, блока согласования и интегратора, вх оды первого сумматора соединены с вторичной обмоткой трансформатора напряжения и выходом измерительного преобразователя напряжения, входы второго сумматора соответственно соединены с вторичной обмоткой трансформатора тока и выходом измерительного преобразователя тока, выходы интеграторов соединены с входами блока деления, выход которого через третий блок согласования соединен с регистрирующим

блоком, блок установки нулей интеграторов содержит первый блок управления ключами, соединенный с вторым входом каждого интегратора через свой ключ установки нуля, а блок выделения периода подключен между выходом делителя напряжения и управляющими входами ключей измерительного канала и состоит из последовательно соединенных фильтра низких частот, усилителя-ограничителя, первого дифференциатора, первого диода, блока совпадения, триггера-формирователя и второго блока управления ключами, а так- же из последовательно соединенных

блока пуска, одновибратора, второго дифференциатора, второго диода, инвертора, выход которого соединен с S-входом триггера управления, причем выход одновибратора подключен к входу первого блока управления ключами, выход второго дифференциатора соединен с R-входом триггера-формирователя и R-входом триггера управления через третий диод, Q-выход триггера управлания соединен с вторым входом блока совпадения, а Т-вход триггера управления соединен с Q-выходом триггера-формирователя через третий дифференциатор и четвертый диод.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при автоматическом контроле и измерении сопротивлений постоянному току обмоток электрооборудования переменного тока. Целью изобретения является повьшение точности измерения путем исключения погрешностей,.обусловленных наличием в измерительных диагоналях мостов переменных составляющих, и быстродействия. Устройство содержит источник 2 постоянного на пряжения, измерительньй преобразователь 8 тока, регистрирующий блок 19. Для достижения поставленной цели в устройство введены трансформатор тока 7, делитель I напряжения, трансформатор 4 напряжения, измерительный преобразователь 5 напряжения, добавочный резистор 3, измерительные каналы, блок 17 деления, блок 20 установки нулей интеграторов, блок 24 выделения периода, образованы новые функциональные связи. 2 ил. ш (Л со о 00 со со