Устройство для измерения угла сдвига фаз трансформаторов тока Советский патент 1993 года по МПК G01R25/00 

.... Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в фазометрах, предназначенных для измерений угла сдвига фаз.в измерительных трансформаторах тока используемых в частности в ваттметрах и варметрах, где допустимая величина угла сдвига фаз может быть менее 0,1° в зависимости от класса точности ваттметра или варметра.

Известно устройство, предназначенное для измерения фазовых характеристик четырехполюсников. Однако оно не позволяет с необходимой точностью измерять малые углы сдвига фаз (р41°), в частности между токами,- . ,

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство, предназначенное для измерения угла сдвига фаз в энергетических установках. Однако указанное устройство позволяет определить фазовый сдвиг трансформаторов тока только косвенным путем при этом с низкой точностью не выше 5°.. .

Целью изобретения является повышение точности измерения при малых углах сдвига фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угла сдвига фаз трансформаторов тока, состоящего из входа устройства, соединенного с входом трансформатора, фазосдвигающего устройства, выход которого соединен с входом компаратора и усилителя, соединенного с индикатором, дополнительно введены: шунт, инвертор, первый и второй ключи, причем вход устройства соединен с шунтом, выход трансформатора соединен с входом первого ключа, выход шунта соединен с входом второго ключа и входом фазосдвигающего устройства, выход компаратора соединен с

00

о

1

XI

входом инвертора и управляющим входом первого ключа, выход инвертора соединен с управляющим входом второго ключа, выходы ключей соединены с входом усилителя.

Сопоставительный ан.алйз с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что оно снабжено шунтом, инвертором, первым и вторым ключами, причем вход устройства соединен с шунтом, выход трансформатора соединен с входом первого ключа, а выход шунта соединен с входом второго кпюча и входом фазосдвига- ющего устройства, выход компаратора соединен с входом инвертора и управляющим входом первого ключа, выход инвертора ключей соединен с входом усилителя.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соот- ветствии критерию существенные отличия.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, содержащая 1 источник тока, трансформатор 2 тока, в котором про- изводится измерение угла сдвига фаз (не входит в состав заявляемого устройства), шунт 3, фазосдвигзющее устройство 4, компаратор 5, инвертор 6, первый и второй ключи 7 и 8, усилитель 9, индикатор 10.

Источник тока 1 соединен с входами проверяемого трансформатора 2 и шунта 3, выход трансформатора 2 соединен с входом первого ключа 7, выход шунта 3 соединен-с входом ключа 8 и входом фазосдвигающего устройства 4, выход фазосдвигающего устройства 4 соединен с входом компаратора 5, выход компаратора 5 соединен с входом инвертора 6 и управляющим входом ключа 7, Выход инвертора 6 соединен с управляю- щим входом ключа 8, выходы ключей 7 и 8 соединены с входом усилителя 9, выход усилителя соединен с индикатором 10.

Устройство работает следующим образом.

хода шунта 3 подается на фазосдвигающее устройство 4, обеспечивающее сдвиг 90°. С помощью компаратора 5 вырабатывается прямоугольный импульс, который подается на управляющий вход ключа 7. Сигнал с выхода трансформатора 2 подается на вход ключа 7.:

При отсутствии сдвига в трансформаторе 2 постоянная составляющая сигнала на выходе ключа 7 будет равна нулю. При Сдвиге фаз трансформатора 2 средняя составляющая на выходе ключа 7 будет равна:

.p

О)

где Lh -.амплитуда напряжения, получаемая на. выходе трансформатора 2. Сигнал, получаемый на выходе ключа 7, усиливается усилителем и отображается на индикаторе 10. Таким образом, на индикаторе будет отображаться величина, пропорциональная сдвигу фаз.

В случае погрешности получения 90° в интеграторе 4 появится погрешность измерения.;

Для повышения точности измерения устройства используется сигнал получаемый на шунте. Он подается на ключ 8, который управляется инвертором 6 в противофазепо отношению к ключу 7. В этом случае величина сигнала U2, подаваемый на усилитель 9 будет равна:. .

О I I Sin (if) )

2 Us .

-jrsm

(2)

где Us - амплитуда синусо-идального напряжения, получаемого на выходе шунта. Минус у второго элемента правой части формулы (2) получается благодаря работе ключей 7 и 8 в противофазе. Из выражения (2) следует, что при у и ( малых величинах, меньших 2°, мы имеем

U2

2Ui

л

sin p cos f +

+ sin ip

2Ui

л

(4)

Использование: в электроизмерительной технике, в фазометрах, предназначенных для измерения угла сдвига фаз в измерительных трансформаторах тока, используемых, в частности, в ваттметрах и варметрах, где допустимая величина угла сдвига фаз может быть менее 0,1°. Сущность изобретения: с целью повышения точности измерения при малых углах сдвига фаз, устройство содержит источник 1 тока/ соединенный с входной клеммой измеряемого трансформатора 2 трка и шунта 3, выход поеледнего соёди н &й ; с Чх Ьд б м фазосдвигающего интегратора 4, выход которого соединен с входом компаратора 5, выход компаратора 5 соединен с входом инвертора 6 и управляющим входом, ключа 7, выходная клемма трансформатора 2 тока соединена со входом первого ключа 7, выход шунта 3 соединен с входом ключа 8, выходы ключей 7 и 8 соединены с входом усилителя 9, выход усилителя 9 соединен с индикатором 10. 1 ил.

Co входа источника тока 1 подается калиброванная величина переменного тока. На выходе шунта получаем напряжение, пропорциональное величине калиброван- ного тока. В качестве шунта 3 используется безреактивный шунт. Сдвиг фазы, вносимый безреактивным шунтом в зависимости от конструкции шунта, может колебаться от десятых долей до единиц минут и не сказывается на точность измерения. Сигнал с выи2 2 з1 + .(5)

Следовательно при Ui Us мы получаем компенсацию погрешности возникающую от работы интегратора. Таким образом, использование сигнала шунта 3 инвертора 6 и ключа 8 позволяет повысить точность измерения угла сдвига фаз токового трансформатора.

При р 2° (диапазон измерения заявляемого устройства) и разности между lh и Уз не более 1.0% величина погрешности, определяемая разностью выражений (1) и (3) не будет превышать 0,1 %.

Использование заявляемого технического решения позволяет ввести технологи- ческий контроль измерительных трансформаторов тока перед сборкой приборов, что снижает трудоемкость, а также повышает надежность прибора.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла сдвига фаз трансформаторов тока, содержащее клеммы для подключения первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, последовательносоединенныефазосдвигэющий интегратор и компаратор,

последовательно соединенные усилитель и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения малых углов сдвига фаз трансформаторов тока,

в него дополнительно введены источник тока, шунт, инвертор и два ключа, причем первая клемма источника тока соединена с первой клеммой первичной обмотки трансформатора тока, вторая клемма упомянутой

0 обмотки соединена с входом фазовращаю- щего интегратора и через шунт с второй заземленной клеммой источника тока, выход компаратора соединен с управляющим входом первого ключа и входом инвертора,

5 выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с входом фазосдвигающего интегратора, а выход - с входом усилителя и выходом первого ключа, вход которого соединен с

0 клеммой для подключения вторичной обмотки трансформатора тока.