Устройство для получения напряжения, пропорционального произведению двух переменных электрических величин Советский патент 1941 года по МПК G01D1/16 

Для решения многих задач электроизмерительной техники и автоматики необходимо получение электрической величины, равной произведению двух величии переменного тока или напряжения либо квадрату подобной величин..

Уже известны электрические устройства, основанные на использовании электрических трансформаторов, снабженных, помимо двух основных обмоток, также дополнительной иодмагничива ош,ей об.МО1КОЙ, питаемой постоянным током. Подмагничивание меняет магнитную прони 1аемость железа сердеч ика трансформатора, в результате чего меняется напряжение неременного тока, тpaнcфop Ируемого во вторичной обмотке. Применяя различные искусственные схемы соединения, можно добиться того, чтобы переменное 1 апряжение а вторичной обмотке трансформатора, в известных пределах, енялось пропор,ионально величи 1е подмагничивающего тока. Подобные устройства широко Спо.:ьзуются в технике 1змере 1ий, главным образом, при измерениях косвенными етодами постоянных токов большой силы. В предпола -аемом, сог.ласно изобретению, устройстве также используется подобный метод. Как указывает заявитель, при подаче на первичную обмотку трансформатора переменного напряжения, а на подмагничиваюп1,ую - постоянного либо вь прямле 1ного пере eннoгo напряжения имеется воз.можность, на некотором диапазо е, получить из ieнение напряжения во вторичной обмотке трансформатора, пропорциональное произведению двух электрических величин, подаваемых на первые две обмотки.

Таким образом, особенность предложенного, согласно изобретению, устройства заключается в использовании подобного трансформатора с подл агничиванием для получения произведения двух электрических величин либо возведения R квадрат электрической велиЧИН 1.

На чертеже фиг. 1 1;ю|ражаег схему

соединений предложенного устройства, фиг. 2,3 и 4 - различные видоизменения указанной схемы.

Трансформатор 7 (фиг. 1) снабжен тремя независимыми обмотками: первичной 5, на которую непосредственно подается одно из переменных напряжений, и подмагничивающей 2, на которую подается второе переменное напряжение (или также первое напряжение, в том случае, когда необходимо возвести в квадрат одну и ту же электрическую величину) через систему выпрямителей 3. Во вторичную обмотку 4 трансформатора включают измерительный прибор. Как указывает заявитель, для того, чтобы при отсутствии подмагничивания переменное напряжение во вторичной обмотке трансформатора было равно нулю, что является обязательным условием для того, чтобы напряжение вторичной обмотки было пропорционально произведению двух величин, возможно использование ряда известных схем измерительных трансформаторов с подмагничиванием. Так, например, на схеме, изображенной на фиг. 2, представлен трансформатор 1 с разветвленным сердечником особой формы. Две половины первичной обмотки переменного тока 2 и 3 намотаны на двух боковых ветвях сердечника с таким расчетом, чтобы создаваемые ими магнитные потоки в центральной части сердечника взаимно компенсировались. Таким образом, во вторичной.обмотке 4 переменное напряжение будет отсутствовать. При дополнительном постоянном подмагничинании одного из боковых стержней постоянным током, протекающим по обмотке 5, равновесие иГагнитных потоков нарушится и во вторичной обмотке 4 появится переменное напряжение.

Г1ред-|агаемое устройство может быть использовано в различных случаях практики. На фиг. 3 приведен один из возможных случаев такого применения. Схема предназначается для получения постоянного напряжения, пропорционального величинам активной или реактивной мощности в цепи ггере.менного тока, что может быть испо.чьзовано в измерительных установках для телеметрии, суммирования показаний нескольких iipHборов, регулирования мощности и т. п. Схема состоит (фиг. 3) из двух устройств 2, 2, аналогичных описанному выше i

предназначенных каждое для получения, напряжений, пропорциональных квадрат}амплитудного значения подводимых переменных напряжений. Напряжения эти подводятся от вторичной обмотки трансформатора тока 1, включенного в сеть 5 с контролируемой нагрузкой. Средняя точка вторичной обмотки трансформатора 1 присоединена к одному из проводов сети, который таким образом соединен с устройством 2, 2. Второй провод сети непосредственно подведен к тем же устройствам. При такой схеме соединения, как это изображено на фиг. 3, к устройствам 2 и 2 соответственно подводятся геометрические сумма и разность векторов напряжения U и гока / контролируемой цепи 5.

При этом амплитуды резу.чьтирующнх векторов равны; для суммы

/0--t-/2-{-2L7cos для разности

(f-./2 2L/cos-f

На выходе приборов 2, 2 квадрат) амплитуд:

/7-Ч--/--Ь267со5.р f/--- Г- 2 Wcosf

После выпря. в лпрямиге.1лми 3 и С маживания емкостя.ми 4 получаем напряжение постоянного тока, f ponopmii;iнальное алгебраичес ой раз 1ости квадр.;fOB амплитуд, т. е.

Таки обра:«)., можно получить HJ1 ряжение, пропорциональное активной мощности. )ие реактив 10й мощности можно получить путел гю юрота вектора па 90.

Д.15 . учения напряжения, .иоиалыюго активной .мощности, .можеттакже служить схе.ма, изображенная на фиг. 4. В ней также испол)3ован трансформатор тока 1, включе1П ый в контролируемую

i сеть 5. Средняя точка вторичной обмотк

I соединена с одним из проводов сети, а конць се, через выпрямители 2 и со ротивления 3 - со вторым проводом той же сети. В этом случае напряжения ка

I сопротивлениях 3 б}дут пропорциональны

; для од1:0 о - ЧОметричсской сумме напряжения и и напряжения, пропорционального току /, а для другого - их разности.

Если выбрать амплитуду U значительно больше амплитуды /, то с некоторой погрешностью имеем:

((74-/cos7 и и- fcosf

Разность напряжений на сопротивлениях 3

U.{U + fcos:) - (7-/cosj) 2U - /cos-.

Для получения напряжения, пропорционального активной мощности, применяется описанное выше устройство 4, на выходе которого получается напряжение, пропорциональное произведению двух подведенных к электрических величин, а именно: /cos (полученной, как описано выше) к и, в результате чего получаем напряжение:

и Ки/cos у 1{W, где VV - активная мош.ность.

Предмет и з о б р е г с н и я

1. Устройство для получения напряжения, пропорционального произведению двух переменных электрических величин, отличающееся применением трансформатора с подмагничиванием, первичная обмотка которого предназначена для питания or напряжения, пропорционального одной из электрических величин, а подмагничивающая -для питания постоянн1)1М или выпрямленным током, пропорциональным друг-ой электрической величине, с тем, чтобы по величине результирующего напряжения на вторичной обмотке трансформатора можно было определить значение произведения обеих величии.

2.Видоиз.менение устройства по п. 1, отличающееся тем, что, с целью возведения электрической величины в квадрат, как первичная, так и подмагничиваюшпя обмотки питаются от напряжения, пропорционального исследуемой величине.

3.Форма выполнения устройства по п. п. 1 и 2, отличающаяся применением двух одинаковых приборов, дающих возвьпиение в квадрат амплитуды переменного напряжения и включенных в цеп1 переменного тока таки.м образом, чтобы к одному из них подводилась reoMeTpiческая сумма, а к другому геометрическая разность векторов тока и напряжения, с тою целью, чтобы в результате алгебраического вычитания получен11ь:х напряжени можно было получить напряжение, пропорциональное значению активной мощности,

4. Форма выполнения устройства но II,п. 1 и 2, о т л и ч а 0 щ а я с я применением трансформатора с подмагничиванием, у которого обмотка переменного тока предназначена для подачи на нее напряжения псстедуемой цепи, а нодмагничиваюшля обмотка служит для питания выпрямленным током в цепи трансформатора, средняя точка которого соединена с одним из проводов сети, а крайние , через выпрями голи и сопротивления - со втор,1м той же сети.