Устройство для измерения сдвига фазы между напряжением и током Советский патент 1977 года по МПК G01R25/00 

Изобретение(огносится к электроизмерительной технике и может быть использовано при соёдании приборов для измерения сдвига фазы между найряжением и током. Известно устройство для измерения сдви га фазы между напряжением и током, содер жащее индикатор, резисторы, нагрузку, потенциометр, а также транзистор и стабилитрон 1) . Однако невысокая точность известного устройства из-за наличия аддитивной погрешности и дрейфа нуля, малой перегрузочной способности по току снижает надежност и диапазон применения устройства. Кроме того, данное устройство нечувствительно к знаку фазы,что делает невозможным определение характера нагрузки; отсутсТ1вует гальваническая развязка с измеряемой цепью, что приводит к дополнительным погрешностям и создает трудности при эксплуатации устройства в промышленных сетях. Целью изобретения является снижение погрешности измерения, расширение функциональных пределов измерения, обеспечение гальванической развязки индикатора. Это достигается тем, что в устройстве, содержащем индикатор, резисторы, нагрузку и потенциометр, ввецены три трансфо{ матора на ферромагнитных сердечниках с ППГ, два интегратора, синхронный детектор, причем входные обмотки одного трансформатора включены паралпепьно источнику переменного напряжения через резистор, а другого последовательно с нагрузкойjlвыходные обмотки, соединенные встречно, подключены через интегратор, нйтенциометр, синхронный детектор к vraдикaтopy, а их дополнительные обмотки соединены с входными (Обыотк,. третьего трансформатора, ш 1ходная обмотка которого подключена через другие интегратор и потенциометр к цепи управления синхронного детектора. На фиг. 1 представлена принципиг льная схема предлагаемого устройства с диапазоном изменения фазы от минус 180° до плюс 180 ;, на.фиг. 2 - осциллограммы напряжений при активно-индуктивной наг тузке; на фиг, 3 - осииплограммы напряжений при активно-емкост}юй наг-рузке. Устройство содержит ферромагнитные сердечники напря}кения 1 тока 2 и промежуточный 3. Входная обмотка 4 через ограничивающий резистор 5 включена параллельно источнику 6 переменного напряжения а входная 7 - последовательно с нагрузкой 8. Входные обмотки 9 и 10, соединенные встречно, подключены через интегратор 11, состоящий из резистора 12- и конденсатора 13, потенциометр 14, служащий для регулирования чувствительности, и синхронный детектор 15 к индикатору 16 среднего значения выходного тока. Выходные обмотки 17 и 18 соединены встречно с входными 19 и 20 промежуточного сердечника 3. Выходная об.мотка 21 через интегратор ,22, состоящий ка резисто ра 23 и конденсатора 24, потенциометр 25 служащий для установки нуля индикатора 16 подключена к управляющему входу синхронного детектора 15. На входные обмотки 4 и 7 сердечников тока 2 и напряжения 1 подаются синусоидальные сигналы с фазами напряжения и то ка измеряемой цепи. В схеме происходит ограничение и интегрирование.сигналов, при чем фаза выходного сигнала, снимаемого с обмотки 10,дополнительно сдвинута на ISO, что обеспечивает встречное включени обмоток 9 и Результирующий сигнал, выделяющийся на конденсаторе 13, представляет из себя импульсное напряжение обеих полярностей, причем вольтсекундная площадь импульсов пропорциональна углу сдвига фаз между нап ряжением и током в.измеряемой цепи, через синхронный детектор 15 поступает на индикатор 16 среднего значения выходного тока. Сигналы обмоток 17 и 18 сердечников тока 2 и напряжения 1 поступают на входные обмотки, 19 и 2О сердечника 3, причем сигнал, поступающий на обмотку 2О, дополнительно сдвинут по фазе на 180. Вы ходной сигнал, снимаемый с конденсатора 24 и представляющий из себя прямоугольное напряжение типа Меандр, управляет работой синхронного детектора 15 так, ЧТО при активно-индуктивном характере наг рузки, когда напряжение опережает; ток по фазе, через синхронный детектор 15 проходят только положительные импульсы напряжения, снимаемого с конденсатора 13, а при активно-емкостной нагрузке, когда ок опережает .напряжение, синхронный деектор 15 пропускает тпько отрицательные мпульсы напряжения, снимаемого с конденатора 13. Таким образом, величина среднего тока, ротекающего через индикатор 16, прямо пропорциональна углу сдвига фазы между апряжением и током в измеряемой цепи, а направление его определяется знаком угла сдвиг а фазы в измеряемой цепи. Индикатор 16 проградуирован в значениях угла сдвиа фазы в .интервале от минус 180 до люс 180 . Применение ферромагнитных ердечников с Нрямоугопыюй петлей гистеезиса в предлагаемом устройстве устраняет ддитивную погрещность и нуля, в силу симметрии схемы. Вольщая перегруочная способность по току и наличие гальванической развязки с цепью измерения делает возможным применение устройства в пределах от лабораторных измерений до эксплуатации в промышленных сетях с большими значениями напряжений и токов. Формула изобретения Устройство для измерения сдвига фазы между напряжением и током, содержащее индикатор, резистор, нагрузку и потенциометр, отличающееся тем, что, с целью снижения погрешности из мерен ия,повыщения надежирсти, расширения функциональных пределов измерения и обеспечения гальванической развязки индикатора, в него введены три трансформатора на ферромагнитных сердечниках с ППГ, два интегратора, синхронный детектор, причем входные обмотки одного трансформатора включены параллельно источнику переменного напряжения через резистор, другого - последовательно с нагрузкой, выходные обмотки, соединенные встречно, подключены через интегратор, потенциометр, синхронный детектор к индикатору, а их дополнительные обмотки соединены с входными обмотками третьего трансформатора, выходная обмотка которого подключена через другие интегратор и потенциометр к цепи управления синхронного детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР f 331339, кл. G 01 R 25/ОО, 1972.