Способ определения коэффициента трансформации и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R29/20 

1

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано на предприятиях, производящих трансформаторы, применяемые ев различных радиоэлектронных устройствах.

Целью изобретения является увеличение точности измерения.

Поставленная цель достигается за счет учета угла между векторами напряжений на первой и второй обмотках трансформатора, возникающего в режиме холостого хода в результате потерь в первичной обмотке, а также введением в устройство для осуществления способа микропроцессорной си темы и двух измерительных каналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации способа j на фиг. 2 - векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода с учетом потерь в первичной обмотке; на фиг. 3 - определение перехода сигнала через ноль.

Устройство содержит генератор 1 стимулирующего воздействия, который соединен через интерфейс 2 с вычислительной микропроцессорной системой 3. Выход генератора 1 соединен с первичной обмоткой проверяемого трансформатора 4, к которой подключен вход согласующего усилителя 5, выход которого подключен к аналого- цифровому преобразователю 6, цифровой выход которого через буферный накопитель 7 и интерфейс 2 соединен с портом ввода вычислительной микропроцессорной системы 3. Аналогично вторичная обмотка проверяемого трансформатора 4 соединена с вхрдом согласующего усилителя 8, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 9, цифровой выход которого через буферный накопитель 10 и интерфейс 2 соединен с портом ввода вычислительной микропроцессорной системы 3.

Сущность , способа состоит в следующем .

Измерив сдвиг фаз между U и U находят коэффициент трансформации

Ujx

„ W, Е,/ l -cos

(1)

угол между векторами О

ЧХ

Uix ;

число витков первичной обмотки ;

ijf

х

2х

число витков вторичной обмотки;

ЭДС самоиндукции первичной обмотки;

-ЭДС самоиндукции вторичной обмотки;

напряжение холостого хода в первичной обмотке; напряжение холостого хода во вторичной обмотке.

O cosv - проекция О

1У

на

продолжение Е

Таким образом, после исключения систематической погрешности .способа суммарная относительная погрешность равна случайной относительной погрешности, которую можно оценить по формуле

4р 1,96

../

25

,96 f()4fe4(tgv.) (2)

I - и Ч И

где ,,

& 0

5

суммарная относительная погрешность и-змерения; случайная относительная погрешность измерения Ц -, случайная относительная погрешность измерения Uj ; случайная относительная погрешность измерения cos (/; c/Lf - случайная относительная погрешность измерения i/.

Современные средства

Ч

измерения

позволяют получить -jY 0,05%,

,0,05%. в результате ,2%,

40 что меньше суммарной относительной погрешности определения по известным способам и достаточно для практического применения.

Определить амплитуду U и ,

45 сдвиг фаз 1 между ними можно различными способами, однако целесообразно сделать это за минимальное время. Сигнал за время, равное половине периода, достигает как минимум один

50 раз экстремального значения (минимум или максимум) и один раз переходит через ноль. Зная дискретные мгновенные значения напряжений на обеих обмотках в фиксированные моменты,

55 взятые на половине периода, можно определить амплитуду как экстремальное значение, взятое по абсслютлой величине, и разность фаз как время между переходом через ноль сигнала

3

на перви 1ной и вторичной обмотках, отнесенное к периоду сигнала. Причем, если первые производные в точках перехода через ноль одного знака, то угол получается непосредственно, а если разного, то к углу необходимо прибавить 180 ,

Для увеличения точности определения, угла сдвига фаз момент перехода через ноль можно определить методом интерполяции, аппроксимируя-функцию сигнала на отрезке между ближайшими выборками разного знака прямой, как показано на фиг. 3. Б этом случае получают подобные треугольники, катетами которых являются мгновенные значения сигнала U и U и отрезки времени между временем выборки и временем перехода t - t ; t,j-t

Из подобия треугольников следует

и, t; + и 2 t

и + и,

Амплитуды и сдвиг фаз, измеренные за половину периода, содержат случайную погрешность.

Минимизировать погрешность, а также определить среднюю ошибку,характер распределения погрешности можно за счет статистической обработки ряда измерений. Необходимо провести. 10-20 измерений, определить математическое ожидание амплитуд и угла сдвига фаз и полученные данные использовать для вычисления коэффициента трансформации.

Устройство работает следующим образом.

Вычислительная микропроцессорная система 3 через интерфейс 2 устанавливает в соответствии с программой необходимый режим генератора 1. С выхода генератора 1 сигнал поступает на проверяемый трансформатор 4. К первичной и вторичной обмоткам трансформатора подключены одинаковые измерительные каналы из блоков 5-7 и 8-10. Сигнал с обмотки трансформатора поступает на согласующий высокоомный вход для исключения влия- 1ИЯ .на измеряемый сигнал. Коэффициент усиления может быть изменен в зависимости от уровня сигнала для эб.еспечения использования аналого- Щфровых преобразователей с наименьшей относительной погрешностью преобразования.

3

а - 24124

Аналого-цифровые преобразователи 6 и 9 должны синхронно преобразовывать мгновенные значения сигнала на первичной и вторичной обмотках. Синхронность преобразования и ограничение числа выборок обеспечивается за счет управления преобразователями 6 и 9 через интерфейс 2 от микропро-

10 цессорной системы 3. Сигнал в цифровой форме с выхода преобразователя 6 (9) поступает в буферный накопитель 7 (10). Буферные накопители 7 и 10 необходимы для уменьшения требо15 ваний к ВМС по быстродействию. После записи цифрового сигнала в буферные накопители 7 и 10 он может быть считан в память под управлением от вычислительной микропроцессорной сис2Q темы 3 и затем обработан. После многократного повторения цикла измерение-обработка данные могут быть статистически обработаны в вычислительной микропроцессорной системе 3 и за25 тем выведены на индикацию и задокументированы с помощью периферийных устройств, входящих в состав вычислительной микропроцессорной системы,

30 Формула изобретения

1. Способ определения коэффициента трансформации, содержащий операцию измерения напряжения на первичной и вторичной обмотках в режиме холосто35 го хода, о тлича.ющийся тем, что, с целью увеличения точности, измеряют разность фаз напряжений на первичной и вторичной обмот ках, а коэффициент трансформации оп40 ределяют как отношение напряжения вторичной обмотки к произведению напряжения первичной обмотки на косинус разности фаз напряжений на обмотках.

45 2. Способ по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью сокращения времени измерения, амплитуду и разность фаз определяют по совокупности выборок мгновенных значе-

50 НИИ напряжений, синхронно замеренных на обеих обмотках.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности определения разносgg ти фаз, время перехода через ноль определяют методом интерполяции на отрезке между ближайшими выборками разного знака при замене функции сигнала отрезком прямой.

4. Устройство для определения коэффициента трансформации, содержащее генератор стимулирующего воздействия подключенный к клеммам для подключения йервичной обмотки испытуемого трансформатора, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности определения, в него введены вычислительная микропроцессорная система, интерфейс и два измерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных согласующего усилителя, аналого-цифрового преобразователя, буферного накопите- 1Х

ля, выход которого через интерфейс подключен к каналу ввода вычислительной микропроцессорной системы, причем вход со1 ласующего усилителя одного из измерительных каналов соединен с выходом генератора стимулирующего воздействия, вход согласующего усилителя другого измерительного канала соединен с клеммами для подключения вторичной обмотки испытуемого трансформатора, а вычислительная микропроцессорная система через интерфейс соединена со всеми блоками устройства.

и/К

п. у

VX

f/x (ри8.2

. у

VX

//X

Изобретение относится к области радиотехнических измере шй и может быть использовано на предприятиях, производящих трансформаторы, применяемые в различных радиоэлектронных устройствах. Цель изобретения .- увеличение точности измерения - достигается за счет учета угла между-векторами напряжения на первой и второй обмотках трансформатора, возникающего в режиме холостого хода в результате потерь в первичной обмотке, а также введения в устройство для осуществления способа микропроцессорной системы и двух измерительных каналов. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 стимулирующего воздействия, интерфейс 2, микропроцессорную вычислительную систему 3, проверяемый трансформатор 4, к первичной обмотке которого подключен согласующий усилитель 5, цифроанало- говый преобразователь 6, буферные накопители 7 и 10, согласующий усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь 9. После многократного повторения цикла измерение-обработка данные статистически обрабатываются в вычислительной микропроцессорной системе 3, затем выводятся на индикацию и документируются с помощью периферийных устройств, входящих в состав микропроцессорной системы. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил. i СЛ О5 СП ю 4 Ю

фиаз

Составитель Н.Михалев Редактор Л.Веселовская Техред Л.Сердюкова

Заказ 5563/45 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г; Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Г.Решетник