ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ Советский патент 1969 года по МПК G01R25/04 

Предлагаемое устройство относится к области электроизмерительной техники, а именно к образцовым электромеханическим фазозадающим устройствам инфранизких частот для поверки и аттестации фазоизмерительных средств.

Известны электромеханические фазозадающие устройства (калибраторы фазы) инфра-низких частот, содержащие оптико-механические генераторы, редуктор, двигатель, регулятор, фазовращатель, выходные усилители, аттенюаторы.

Известны также электронные фазозадающие устройства инфранизких частот, содержащие задающий генератор, питающий два параллельных канала, образованных фазовращателями, смесителями, фильтрами нижних частот, аттенюаторами, к выходам которых подключен фазоиндикатор нуля.

Известные устройства обеспечивают сравнительно невысокую точность задаваемого фазового сдвига.

В предлагаемом фазосдвигающем устройстве высокая точность задаваемого фазового сдвига обеспечена за счет того, что оно снабжено декадным умножителем частоты, фазорасщепителем, декадными делителями частоты, ключевыми усилителями с фильтрами первой гармоники, при этом статорные пластины емкостных фазовращателей соединены параллельно и подключены к выходу фазорасщепителя, который через умножитель частоты соединен с выходом задающего генератора, а выходы фазовращателей через делители частоты, ключевые усилители и фильтры первой гармоники заведены на входы смесителей в обоих каналах.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Выход задающего генератора 1 соединен с умножителем частоты 2 и входами ключевых усилителей 3 и 4 в двух каналах. Далее каналы содержат смесители 5 и 6, на выходах которых включены последовательно фильтры нижних частот 7 и 8 и аттенюаторы 9 и 10. На выходе умножителя частоты 2 включен фазорасщепитель 11, четыре выхода которого заведены на статоры емкостных фазовращателей 12 и 13, электрически соединенных параллельно.

Выходы фазовращателей 12 и 13 заведены на входы делителей частоты 14 и 15, а выходы последних нагружены на ключевые усилители 16 и 17 и через фильтры первых гармоник 18 и 19 соединены со вторыми входами смесителей 5 и 6. Между выходами аттенюаторов 9 и 10 включен фазоиндикатор 20 нуля.

Сигнал генератора 1 частотой, например 3 кгц, подсоединяют на ключевые усилители 3 и 4, формирующие прямоугольные импульсы (меандр) с амплитудой, например 120 в и частотой 3 кгц. На выходе декадного умножителя частоты 2 получается синусоидальный сигнал частотой 30 кгц, который расщепляется на четыре сигнала с фазовым сдвигом 0, 90, 180 и 270°.

Последние подводятся к статорным электродам емкостных фазовращателей 12 и 13, соединенным параллельно, причем с выходов их снимается сигнал

U_вых=K_пф·U_вх sin (ω′t+φ),

где ω′=10ω - умноженная частота;

φ - фазовый сдвиг, определяемый положением ротора и статора фазовращателя;

K_пф - коэффициент передачи фазовращателя.

После делителей частоты 14 и 15 сигналы будут характеризоваться следующими временными соотношениями:

где n_д - коэффициент деления частоты, равный 10. Смесители 5 и 6 смешивают сигналы с одинаковыми частотами. На выходах фильтров нижних частот 7 и 8 выделяется сигнал постоянного тока, пропорциональный фазовому сдвигу, деленному на десять. Если роторы фазовращателей 12 и 13 соединить вместе и вращать с угловой скоростью от механического привода (n - число оборотов в минуту), в который входит двигатель 21 с регулирующим устройством 22, редуктор 23 и механический фильтр 24, то на выходе смесителей появляются сигналы инфранизкой частоты

где U_фпг - напряжение с фильтра первой гармоники;

K_пс - коэффициент передачи смесителя.

Фазовый сдвиг между напряжениями U₁ и U₂ определяется геометрическим положением статоров фазовращателей

где φ_c1,2 - фазовый сдвиг каждого статора;

Δφ_1,2 - погрешности фазовращателей.

Таким образом, один поворот статора на 360°сдвигает фазу на 36°. Точная шкала имеет разбивку на 360 делений. Цена одного деления равна 0,1°. На точной шкале имеется нониус, обеспечивающий отсчет до 0,01°. Грубая шкала имеет 10 делений через 36°.

Нулевой фазовый сдвиг устанавливают по фазоиндикатору 20 при помощи одного из фазовращателей, например 12.

Электромеханическое фазосдвигающее устройство инфранизких частот, содержащее задающий генератор, питающий два параллельных канала, образованных ключевыми усилителями, смесителями, фильтрами нижних частот, аттенюаторами, к выходам которых подключен фазоиндикатор нуля, два фазовращателя на общем валу, моторно-редукторный привод с регулирующим устройством и механическим фильтром, отличающееся тем, что, с целью повышения точности задаваемого фазового сдвига, устройство снабжено декадным умножителем частоты, фазорасщепителем, декадными делителями частоты, ключевыми усилителями с фильтрами первой гармоники, при этом статорные пластины емкостных фазовращателей соединены параллельно и подключены к выходу фазорасщепителя, который через умножитель частоты соединен с выходом задающего генератора, а выходы фазовращателей через делители частоты, ключевые усилители и фильтры первой гармоники заведены на входы смесителей в обоих каналах.