Устройство для моделирования комплексного сопротивления Советский патент 1975 года по МПК G06G7/62 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ мотка трансформатора 7 подключена ко входу второго переключателя 12 полярности. На чертеже дана схема предлагаемого устройства. Высокочастотный стабилизированный ге нератор 1 переменного напряжения питает ряд . однотипных электронных схем, пре/ назначенных для моделирования активного сопротивления, включенного последователь .но с индуктивностью. К генератору 1 че рез изолирующие трансформаторы 2 присоединен блок 3 вьшрямителей, содержащий диоды и сглаживающие конденсаторы. На выходах блока 3 формируются постоянные напряжения, необходимые для работы операционных усилителей 4 и 5. Цепи питания операционных усилителей 4и 5 присоединены к соответствующим выводам блока 3 выпрямителей. В цепь обратной связи операционного усилителя 4 включены первичные обмотки трансформатора тока 6 и трансреактора 7. Число витков первичной обмотки.трансформатора тока 6 может изменяться при помощи переключателя 8. Число витков первичной обмотки 1рансреактора 7 устанЕШливается переключателем 9. Вторичная обмотка трансформатора тока 6 через переключатель полярности 10 подключена к переменному щунту 11. Один конец шунта 11 соединен со входом операционного уси лителя 5, а второй - с выходом переключателя полярности 12 трансреактора. Второй выход переключателя полярности 12 подключен к- выходу делителя напряжения 13, один из концов которого соединен с нейтральной шиной 14 питания (шиной нулевого потенциала) операционных усилителей, а второй - с выходом операционного усилителя 5. Устройство для моделирования комплексного сопротивления получаетс к внешней схеме через зажим 15, соединенный со входом усилителя 4, и через зажим 16, соединенный с .выходом усили- теля 5. В цепи обратной связи усилителей 4 и 5включены конденсаторы, предназначенны для подавления высокочастотных помех { (на чертеже не показаны). При подключении устройства для моделирования комплексного сопротивления к внешней схеме ток, поступающий на вход (зажим) 15, практически полностью проходит через цепь обратной связи усилителя 4, состоящую из первичньгх обмоток трансформатора 7 и трансформатора тока 6.. Благодаря очень большому коэффициенту усиления операционного усилителя 4 ответвление входного тока в усилитель ничтожно мало. На выходе усилителя 4 устанавливается напряжение, при котором потенциал входа (зажим) 15 и потенциал нейтральной щины 14 питания практически равны. При протекании по первичной обмотке трансреактора 7 тока обратной связи, равному внешнему току, поступающему на .вход 15, на вторичной обмотке транср&актора индуктируется э. д. с., т. е. ,(1) где J - ток на входе модели; , t - время;j М - коэффициент взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками трансреактора. Тот же ток I протекает по первичной обмотке трансформатора тока 6, вьшолненного на тороидальном сердечнике из пермаллоя. Этот ток вызьшает появление вторичного тока, протекающего по вторичной обмотке трансформатора тока 6 и замыкающегося через переменный шунт 11. Напряжение, на переменном шунте 11 определяется выражением U,,.I-k.R,, где k - коэффициент трансформации трансформатора тока 6; К - величина сопротивления шунта 11. Знак Ей и определяется положением переключателей 12 и 10. Напряжение, равное сумме Ей i t приложено между входом операционного усилителя 5 и выходом 17 делителя напряжения 13. Благодаря чрезвычайно большому коэффициенту усиления операционного усилителя 5 ток на его входе близок нулю, а потенциал - равен потенциалу общей шины 14 питания. Напряжение на выходе усили-. теля 5 устанавливается таким, что напряжение на выходе 17 оказьшается равным и противоположным по знаку сумме напряжения и и Е, т. е. U,,--(U, +Е,) Соотношение напряжения U и напряжения U на выходе операционного -1Ь усилителя 5, может быть выражено уравнением. , (Г R ,3 1716 где R - величина сопротивления делителя напряжения 13; 0(R - величина, сопротивления делителя напряжения между ши ной 14 и выходом 17. Подставляя в уравнение (4) значения из равенств (1), (2) и (3), получим R () ( Поскольку напряжение между зажимом 15 и шиной 14 практически равно нулю, напряжение между входными зажимами модели будет равно ifi Таким образом, при протекании тока I , изменяющегося со скоростью Si. на ot модели возникает напряжение ifi оТветствующее сумме напряжений, возникающих при протекании того же тока по . катушке индуктивности L с активным сопротивлением г , причем Ь -гтЛ-М .(6)

13

(7)

dR

13

Регулируя делитель напряжения 13 , можно плавно изменять модуль полного сопротивления цепи, не изменяя величину фазового угла.

Регулируя величину переменного шунта 11, можно плавно, изменять величину активного сопротивления. При помощи пере ключателей 8 и 9 величина индуктивности и активного сопротивления может няться скачком, поэтому область изменания сопротивления R и индуктивности L разделяется на поддиапазоны. Измв|няя направление вторичных обмоток трансреактора 7 и трансформатора тока 6, можно моделировать отрицательную индуктивность и отрицательное активное сопротивление в широком диапазоне частот.

Следует отметить, что активное сопротивление, которым обладают первичные обмотки трансформатора тока 6 и трансреактора 7 не приводит к дополнительным погрешностям моделирования, так как полностью компенсируется изменением напряжения на вьЬсоде операцибйного усилителя 4..

Для устранения высокочастотных помех которые могли бы проникнуть через источу

Устройство для моделирования комплексного сопротивления, содержащее генератор переменного напряжения, выход которого через изолирующий трансформатор и блок вьшрямителей подключен ко входам питания операционных усилителей, переключатели, делитель напряжения и переменный шунт, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, ; оно содержит трансформатор тока, транс- реактор и переключатели полярности, вход первого операционного усилителя через по.следовательно соединенные первый переключатель, первичную обмотку трансреактора, второй переключатель н первичную обмотку трансформатора тока подключен к его выходу, выход второго операционного усилителя подключен к первому входу делителя напряжения второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, вторичная обмотка трансформатора тока через первый переключатель полярности подключена к переменному шунту, первый выход которого coefiHHeH со входом второго операционного усилителя, а второй выход соединен с первым выходом второго переключателя полярности, второй выход которого подключен к выходу делителя Н1апряжения, причем вторичная обмотка : трансреактора подключена ко входу второго переключателя поля|рноетй

,1 ник питания, изолирующий трансформатор 2 выполнен на тороидальном. : ферритовом сердечнике и снабжен двумя экранами. Эк- 18 расположен за первичной обмоткой : к нейтральной шине 14. Экран 19, изолированный от 18, присоединен к общей точке питания модели. Такоевыполнение изолирующего трансформатора практически устраняет помехи источника питания - генератора 1. Предлагаемое устройство для моделиро вания комплексного сопротивления может быть включено между незаземленными точ-( ками модели сети и обеспечивает регулировку активно-индуктивного сопротивления ; в четырех квадратах. Эти качества достигаются при использовании операционных усилителей с изолированной системой питания в сочетании с -малогабаритным трансформатором тока итрансформатором с воздушным зазором (трансреактором). Ф.Ормула изобретения.

d

т

18