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

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электроизмерениям, и .может быть использовано для измерения сдвига фаз между токами и. напряжениями.

Цель изобретения - увеличение точности измерения.

Цель достигается тем, что в устройстве на противодействующих пружинах подвешен ленточный якорь в воздушном зазоре двух одинаковых индукторов, представляющих собой разомкнутые магнитопроводы, в пазы которых уложены трехфазные обмотки, которые соединены между собой парал- лельно и так, что магнитные поля индукторов создают равные, но направленные в противоположные стороны электромагнитные тяговые усилия, а в крайние пазы уложены измерительные обмотки, которые соединены попарно-последовательно.

На фиг.1 показана схема заявленного устройства для измерения сдвига фаз; на

фиг.2 - графики экспериментальных зависимостей электромагнитных тяговых усилий индукторов; на фиг.З - градуировочная зависимость предлагаемого устройства.

Устройство для измерения сдвига фаз содержит связанный с отсчетным устройством ленточный якорь 1, противодействующие пружины 2 и 3, индукторы 4 и 5 с трехфазными обмотками А, В, С, подключенные к клеммам 6, 7, 8, измерительные (концевые) обмотки 9, 10 и 11, 12, соединенные соответственно с выводами 13, 14 и 15, 16. При подаче трехфазного напряжения на клеммы 6, 7, 8 магнитные поля индукторов 4, 5 создают равные, но направленные в противоположные стороны электромагнитные тяговые усилия FI и F2, которые приложены к ленточному якорю 1.

Тяговые усилия индукторов 4 или 5 пропорционально связаны с фазой р тока в концевой измерительной обмотке, измерен(Л

С

00

о о

со

00

со

ной относительно фазы рв тока в средней обмотке В (см. фиг.2, зависимости 17, 18):

F F0 + K OB -#)

где К - коэффициент.

Если обмотки индукторов соединены в звезду и обе средние обмотки В включены в среднюю фазу питающего напряжения (клемма 7), то фазы токов, протекающих по этим обмоткам, совпадают, т.е.

(РВ2 РВ

Отсюда тяговые усилия, создаваемые каждым индуктором, определяются следующими выражениями:

Fi FO+ К ( рв -рм) F2 Fo + К ( рв - pk2 )

где (pk и р& - фазы токов, протекающих соответственно в концевых обмотках 9,10 и 11,12,

Суммарное тяговое усилие F , перемещающее якорь 1, равно разности электромагнитных тяговых усилий индукторов:

FX F2 - Fi

Подставляя выражения (2) и (3) в у равнение (4), получим

FЈ К( ) К

При статическом равновесии

С X FЈ

где С - суммарная жесткость противодействующих пружин 2, 3;

х-перемещение якоря 1, Градуировочная зависимость (3) устройства для измерения сдвига фаз определяется выражением

х к/с ( pki ) к/с

Таким образом, разность фаз между токами в измерительных обмотках пропорциональна перемещению ленточного якоря 1.

В заявленном устройстве практически отсутствует трение, так как ленточный якорь, совершая поступательное движение, подвешен в воздушном зазоре индукторов при помощи противодействующих пружин.

1

20

25

30

35

40

550

-

Высокое быстродействие определяется не только выполнением подвешенного элемента в виде легкого ленточного якоря, но и скоростью бегущего электромагнитного поля, создаваемого током возбуждения трехфазных обмоток индукторов:

V 2 т fч,

где т - полюсное деление;

fi - частота.

Выбором определенной величины полюсного деления можно обеспечить соответствующую скорость и необходимое быстродействие, Тяговое усилие в заявленном устройстве создается за счет энергии магнитного поля трехфазных обмоток. Энергия измерительных обмоток расходуется только на перераспределение тяговых усилий индукторов и по сравнению с затратами энергии на преодоление противодействующего усилия пружин мала, и следовательно, мало потребление энергии из измерительной цепи. Все это позволяет в целом увеличить точность измерения при использовании предложенного устройства. Проведенные исследования предлагаемого устройства для измерения сдвига фаз показали, что его основная погрешность не превышает 1%. На фиг.З представлена тарировочная зависимость 19, построенная по экспериментальным данным.

Таким образом, как показали теоретические и экспериментальные исследования, предлагаемое устройство выгодно отличается от известных, так как обладает высоким быстродействием, отсутствием трения и малым потреблением энергии из измерительной цепи, т.е. позволяет увеличить точность измерения.

формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз, содержащее немагнитный якорь, два магни- топровода, измерительные обмотки и обмотку возбуждения.о тличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерения, якорь выполнен в виде ленты и горизонтально закреплен на противодействующих пружинах в воздушном зазоре двух идентичных индукторов, которые содержат разомкнутые магни- топроводы с пазами, во внутренние пазы которых уложены трехфазные обмотки, соединенные между собой, параллельно, а в крайние пазы уложены измерительные обмотки, соединенные попарно последовательно, причем магнитные поля индукторов создают равные и противоположно направленные тяговые усилия.

Используется: в измерительной технике для измерения сдвига фаз между токами или напряжениями. Сущность изобретения: устройство для измерения сдвига фаз содержит ленточный якорь, подвешенный на противодействующих пружинах, на который действуют электромагнитные усилия, равные по величине и противоположно направленные. Тяговые усилия создаются двумя индукторами, в пазы которых уложены трехфазные обмотки. На концах индукторов размещены измерительные обмотки, величины перемещения ленточного якоря пропорциональны разности фаз между токами в измерительных обмотках . Отсутствие трения и малое потребление энергии из измерительной цепи позволяют увеличить точность измерения при сохранении высокого быстродействия. 3 ил.

-F

Pi/e.2

Фиг. f

fe-fle

т

д

Фиг.З