УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Советский патент 1965 года по МПК G01R19/22 

Известны устройства для измерения амплитуды и фазы переменного тока, которые содержат фазовращатели и прибора для измерения величины тока, например гальванометры.

Они громоздки. Кроме того, из-за наличия чрезвычайно точных приборов, допускавших работу только в лабораторных условиях, они трудны в эксплуатации.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в устройстве для измерения амплитуды и фазы переменного тока путем последовательного измерения двух составляющих применены последовательно соединенные конденсатор и активное сопротивление, поочередно подключаемые к измерительной части устройства и включенные в питающую сеть.

При использовании в устройстве для измерения амплитуды и фазы переменного тока прибор может быть включен в диагональ моста, смежные плечи которого образованы указанными выпрямителями, при этом к одному из выпрямителей приложена сумма напряжений измеряемого и вспомогательного источника тока, а к другому - их разность.

При использовании в цепи магнитоэлектрического однополупериодного выпрямления целесообразно в устройстве установить добавочные выпрямители, включенные в направлении, обратном по сравнению с основными, и нагрузочные сопротивления.

Это позволяет выравнить нагрузки измерительной и вспомогательной цепей.

На фиг. 1 схематически изображено три варианта предлагаемого устройства для измерения величины и фазы переменного тока; на фиг. 2 - три варианта фазовращателя совместно с устройством для измерения.

Чем выше вспомогательное напряжение U_o по сравнению с измеряемым U_x, тем ток, идущий через измерительный прибор mA, будет с большей точностью пропорционален интегралу измеряемого напряжения или тока за время между двумя смежными пересечениями нулевой линии вспомогательного напряжения. При синусоидальном измеряемом напряжении показания прибора mA, следовательно, пропорциональны составляющей измеряемого напряжения U_x, синфазной со вспомогательным напряжением U_o.

Прибор mA работает подобно электродинамическому ваттметру, одна обмотка которого включена в исследуемую цепь, а другая питается синхронным напряжением, при этом прибор определяет ток и по величине и по фазе, если он имеет синусоидальную форму.

Если вместо вентилей I применить мостиковый выпрямитель 2, то сущность работы устройства в целом не изменится. Но подобно тому как в известной схеме используют ваттметр для измерения напряжения переменного тока, в описываемом устройстве для измерения напряжения и фазы переменного тока используется следующее. Либо фазу вспомогательного напряжения изменяют посредством соответствующего градуированного фазорегулятора до тех пор, пока показание прибора не обратится в нуль, а затем фазу вспомогательного напряжения изменяют точно на 90° и производят отсчет эффективного значения измеряемого тока или напряжения по шкале прибора mA, а фазового угла - по шкале фазорегулятора.

Либо принимают два отсчета показаний прибора, причем вспомогательное напряжение при осуществлении второго отсчета сдвигают точно на четверть периода по сравнению с первым отсчетом, и по полученным таким образом ортогональным компонентам измеряемого напряжения или тока легко определяют как его абсолютную величину, так и фазовый сдвиг (см. фиг. 2, а).

Для изменения фазы на 90° используют фазорегулятор, состоящий из конденсатора С и последовательно соединенного с ним сопротивления Р. Используя в качестве вспомогательного напряжения поочередно напряжение с зажимов сопротивления Р (см. фиг. 2, б) и напряжение с зажимов конденсатора С (см. фиг. 2, в), изменяет его фазу на 90° независимо от соотношения между Р и С и сопротивлением P_O измерительной схемы А.

Устройство, кроме того, содержит следующие элементы (на чертеже не показаны): сопротивление и конденсатор, образующие фазорегулятор, от которого берется вспомогательное напряжение, переключатель для измерения фазы вспомогательного напряжения; трансформатор, изолирующий измерительную схему от сети; делитель напряжения, используемый одновременно как добавочное сопротивление для уменьшения нелинейного характера нагрузки фазорегулятора; вентили, служащие для пропускания тока через измерительный прибор в течение одного полупериода; обратные вентили для пропускания неизмеряемой полуволны и компенсации постоянной составляющей в нагрузке измерительного прибора и во вторичной обмотке трансформатора; ограничивающие сопротивления, включенные последовательно с вентилями для пропускания тока через измерительный прибор, измерительный прибор магнитоэлектрического типа; сопротивление для выравнивания нагрузки измерительного прибора.

1. Устройство для измерения амплитуды и фазы переменного тока посредством измерения двух составляющих, синфазных с вспомогательным напряжением, отличающееся тем, что, с целью получения двух сдвинутых на 90° по отношению друг к другу вспомогательных напряжений, в нем применены последовательно соединенные конденсатор и сопротивление, поочередно подключаемые к измерительной части устройства и включенные непосредственно в питающую сеть.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прибор включен в диагональ мостовой схемы, два смежных плеча которой образованы указанными выпрямителями, причем к одному из выпрямителей подается напряжение, равное сумме измерительного и вспомогательного напряжения, а к другому - их разность.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью выравнивания нагрузки измерительной и вспомогательной цепей, в нем установлены добавочные выпрямители, включенные в направлении, обратном по сравнению с основными выпрямителями, и нагрузочные сопротивления.