ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВАЛ-ЦИФРА Советский патент 1964 года по МПК G01B7/30 

Известны преобразователи вал-цифра, реализующие способ измерения фазы. Предлагаемое устройство отличается тем, что содержит генератор импульсов, выполненный на трансформаторах с тремя обмотками на ферритовых сердечниках. Первые обмотки всех трансформаторов соединены последовательно, причем начало обмотки первого трансформатора подсоединено к сопротивлению, его второй конец и конец обмотки последнего трансформатора подсоединяются к одной из фаз двухфазного источника питания.

К другой фазе источника питания тоже через сопротивление подключены последовательно соединенные вторые обмотки трансформаторов. Третьи обмотки соединяются последовательно, а начало обмотки первого трансформатора и конец обмотки последнего выводятся на выходные зажимы генератора.

Предлагаемый преобразователь отличается еще и тем, что для получения преобразователя с числом двоичных разрядов п требуется всего т 2 трансформаторов. Кроме того, с целью получения на выходе последовательности разнополярных импульсов, первая обмотка fe-ro трансформатора содержит число витков WiK - Wo созуя:, а число витков второй обмотки W2« o-sinY« , где IFo -постоянное число витков, определяемое геометрическими размерами сердечников, YK - фазовый угол, равный в I и II квадрантах ук

);

В III и IV квадрантах Y«

2 -

360°

I 360° ,,

+ ::-Г- (-1),

180°+

г)П - 1 2

, 1, 2... т/2.

Предлагаемый преобразователь отличается также тем, что, с целью уменьшения числа

типов трансформаторов, цепь выходных обмоток трансформаторов подключена к источнику тока постоянного подмагничивания. Описанный преобразователь вал-цифра может работать при питании от произвольно искаженного промышленного источника вращающегося поля без потери точности преобразования.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема генератора импульсов наполнения; на

фиг. 2 - векторная диаграмма суммарных ампер-витков.

Питание преобразователя вал-цифра от источника некругового вращающегося поля приводит к искажению характеристики фазовращателя, что, в свою очередь, вызывает ощибки преобразования. Чтобы избежать появление ошибок в предлагаемом преобразователе, предусмотрен генератор импульсов наполнения, который обладает характеристикой, изменяющейся при наличии отклонения источника вращающегося поля от кругового. Первичные обмотки 1 к 2 трансформаторов , включенные по Т-образной схеме для получения двухфазного источиика напряжения, подсоединяются к зажимам 5, 6, 7 источника трехфазного напряжения. Вторичные обмотки S и 9 трансформаторов 3 и 4 питают двухфазными токами два контура, состоящих из активных сопротивлений 10 и )/, соединенных последовательно с обмотками }2, 13, 14 и 15, 16, 17 трансформаторов 18, 19, 20. Величины сопротивлений 10 и // таковы, что импедансами обмоток трансформаторов 18, 19, 20 можно пренебречь и считать токи в контурах совпадающими по фазе с напряжениями на обмотках 8 и 5. Число витков обмоток 12, 13, 14, 15, 16, 17 выбирают так, чтобы токи перемагничивания трансформаторов 18, 19, 20 имели различные фазы. Когда мгновенное значение суммарных ампер-витков в трансформаторах 18-20 становится равным нулю, происходит перемагничивание трансформаторов, и на обмотках 21, 22, 23, включенных последовательно и подсоединенных к выходным зажимам 24 и 25, появляются импульсы напряжения. За период частоты питающего напряжения трансформаторы 18, 19, 20 будут перемагиичиваться дважды, т. е. каждый из них выдает на клеммы 24 и 25 два импульса. Вследствие этого требуемое число трансформаторов в генераторе равно , где п - число разрядов преобразователя. Для того чтобы получить на выходных клеммах 24 и 25 последовательность разнополярных импульсов наполнения с требуемым фазовым сдвигом, числа витков обмоток 12, 13, 14 и 15, 16, 17 соответственно выбираются по закону косинуса и синуса некоторого угла. В общем случае построения генератора для п-разрядного преобразователя вал-цифра первая обмотка трансформатора, обеспечивающего два импульса на выходных клеммах генератора, будет содержать число витков равное cosy , а число витков второй обмотки oCosvK , где WQ некоторое расчетное число витков, Y« - фазовый угол 26, равный в I и II квадрантах YK (k- 1) и в III и IV квадрантах Y „ 180° + (k-, где I кол , 1, 2,... т/2. Векторная диаграмма суммарных ампервитков перемагничивания трансформаторов для частного случая показана на фиг. 2. Векторы 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 характеризуют первый момент времени прохождения через ноль суммарных ампер-витков, а векторы 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 - второй момент. Вся диаграмма в целом определяет моменты времени появления импульсов на выходе генератора, которых для случая п 4 будет 16. С целью уменьшения числа типов трансформаторов можно произвести их постоянное подмагничивание путем подачи постоянного тока в цепь третьих обмоток. Если взять два комплекта трансформаторов, изготовленных для генератора, например, с , то получатся две наложенные друг на друга векторные диаграммы, такие как иа фиг. 2. Введение постоянного подмагничивания, отличного по знаку для каждой из групп трансформаторов, по цепи третьих обмоток изменяет моменты прохождения через ноль суммарных ампер-витков трансформаторов. Векторы 27 и 35 одной из групп трансформаторов при подмагничивании займут положение векторов 43 и 44 (см. фиг. 2), а аналогичные векторы другой группы отклонятся в другую сторону (на фиг. 2 не показаны). Величина подмагничивания выбирается такой, чтобы величина угла отклонения каждого из векторов соответствовала половине единицы младп1его разряда. Таким образом, подмагничивание дает возможность получить число импульсов, необходимое для преобразователя с числом разрядов п при использовании трансформаторов в генераторе, выполненных как бы для преобразователя с числом разрядов п-1. В предлагаемом устройстве обеспечивается жесткая связь частоты генератора импульсов с частотой питающей сети, вследствие того, что число импульсов генератора определяется числом выбранных трансформаторов. Предлагаемый преобразователь работать от промышленных источников вращающегося поля, имеющих достаточно большие искажения, так как при искалсениях многофазного источника питания характеристики фазовращателя и генератора импульсов наполнения будут изменяться идентично, что достигается использованием для питания генератора импульсов системы двухфазных токов, искажающейся аналогично с искажениями системы питающих фазовращатель напряжений. Предлагаемую схему генератора импульсов целесообразно строить с относительно небольшим числом импульсов (например, 64) и использовать один и тот генератор во всех ступенях высокоразрядного многоотсчетного преобразователя. Предмет изобретения 1. Преобразователь вал-цифра, реализующий способ измерения фазы, на вращающемся трансформаторе, отличающийся тем, что, с целью использования промышленных источников вращающегося поля, он содержит генератор импульсов, выполненный на трансформаторах с тремя обмотками на ферритовых сердечниках, первые обмотки которых соединены последовательно, причем начало обмотки первого трансформатора подсоединено к сопротивлению, его второй конец и конец обмотки последнего трансформатора подсоединены к источнику одной фазы двухфазного исформаторов соединены последовательно и через сопротивление подсоединены к источнику второй фазы двухфазного источника питания; третьи обмотки трансформаторов соединены последовательно, а начало обмотки первого трансформатора и конец обмотки последнего подсоединены к выходным зажимам генератора.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения требуемой точности преобразования, он содержит т трансформаторов, количество которых равно 2

где п - число двоичных разрядов.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения на выходе последовательности разнонолярных имнульсов, первая обмотка k-Yo трансформатора содержит

Число витков равное Wi«- cosY., а число витков второй обмотки siiiY , где W(, - постоянное число витков, определяемое геометрическими размерами сердечников, где Уд -фазовый угол, равный в I и П квадран360тах 7,(-(k - 1) и для 1И и IV квадранг)П - 1

360

360°

(-1), где и О,

тов Y 180°+ 2

1/г - J.

т

1, 2...т/2.

4. Преобразователь по п. I, отличающийся тем, что, с целью сокращения числа типов трансформаторов, цепь выходных обмоток трансформаторов подключена к источнику тока постоянного подмагничивания.

I

i 2

39

26

-- 0

// ze /

30

Фvг.2