Устройство для сравнения выходных напряжений объектов, работающих на переменном токе Советский патент 1980 года по МПК G01R17/04 

1

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к области высокоточных измерений на переменном токе, и может использоваться при сравнительных измерениях для выявления 5 величины и знака электричейких погрешностей прецизионного вращающегося трансформатора по сравнению с эталоном. Измерение величины и знака неравенства ЭДС может быть получено 10 также и для других подобных вргицающемуся трансформатору объектов, работающих на переменном токе при фиксированнрй частоте возбуждения.

Известны устройства для сравнения 5 выходных напряжений объектовj работаюрщх на переменном токе, содержащие сравниваемые объекты, синхронные дете1 торы, компенсирующие каналы, инTetpaTOp и блоки установки пределов 20 интегрирования 1.

Цель изобретения - получение возможности непосредственного сравнения модулей несфазированных напряжений, повышение помехозащищенности от квад-25 ратурной и высших составляющих, повышение быстродействия.

Это достигается тем, что в устройстве для сравнения выходных напряжений объектов, работающих на

переменном токе, содержащем сравниваемые объекты, синхронные детекторы, компенсирующие каналы, интегратор и блоки установки пределов интегрирования, входы Объектов сравнения соединены параллельно,входы синхронных детекторов, блоков установки пределов интегрирования и каналов колтенсацйи подключены к выходам соответствующих им объектов сравнения, выхода обоих синхррнных детекторов, соединенные между собой последовательно, присоединены к первому входу интегратора, выводы компенсирующих каналов, состоящих каждый из последовательно включенных полосового фильтра, фазовращателя, усилителя и фазочувсгтвительного выпрямителя, подключены к второму и третьему входам инте17ратора, а выходы блоков установки пределов интегрирования присоединены к управляющим входам соответствую1цих им синхронных детекторов.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства для сравнения выходных напряжений объектов, работающих на переменном токе; на фиг. 2 - вид ЭДС.

Устройство состоит из сравниваемых объектов 1 и 2, представляющих собой, например, вращающийся трансформатор и эталонный делитель напряжения, двух синхронных детекторов 3 и 4, компенсирующих каналов 5 и б, каждый из которых содержит соответ ственно полосовой фильтр 7(8), фазовращатель 9(10), усилитель 11(12) с трансформаторным выходом и фазочувствительный выпрямитель 13(14), а также блоков 15 и 16 установки пределов интегрирования и интегратора 1

Устройство работает следуюи№1м образом.

При подаче переменного напряжения от источника Ц{, на сравниваемые объекты 1 и 2 к двум синхронным детекторам 3 и 4 подводятся вторичные ЭДС, модули которых необходимо сравнить. Точно в момент переводов через нуль ЭДС второй вторичной обмотки сравниваемого объекта 1/представляющего собой вращающийся трансформатор, блок 15 установки пределов интегрирования переключает детектор 3, изменяя полярность ЭДС на обратную (ЭДС второй вторичной обмотки вращающегося трансформатора в режиме холосгоГо хода всегда совпадает по фазе с измеряемой ЭДС первой вторичной обмотки). Аналогично происходит переключение ЭДС, снимаемой с эталонного делителя напряжения с помощью второго детектора 4, переключение в котором осуществляется точно в моментй нулевых переходов этой- ЭДС, При сийхрбнном детектировании сигналов каждого из источников раздельно в измерительном контуре дёйсгё ё разность продетектированных ЭДС первых и высших гармоник, а также квадратурйой ЭДС, Вид этих ЭДС изображен нафиг,2,

Измерительный контур подключен к входу интегратора 17,

Выходное напряжение йнтеграто за пропорционально интегралу от входного напряжения, а именно

. it|i I.x

для всех составляющих ЭДС напряжения на входе. Из математического анализа и наглядно из фиг,2 видно, что при точном переклюЧений детекторов отдельно для :каждого из источников и в пределах интегрирования

,)t

, Tia+vf

eb,,TJ , ,. оV

где s - разность фаз, т,е, выходное напряжение после интегратора 17:

-: квадратурной составл иоЩй равно нулю; - второй и всех четнызГ равно нулю;

- третья Гармоника действует своей

третьей частью, пятая - пятой (и т.д.), т.е. не равны нулю.

При отсутствии нечетных гармоник в составе входного сигнала (кроме, первой) на выходе интегратора 17 шлдляется напряжение, пропорциональное разности интегралов первых гармоник рравниваемых ЭДС, Это же положение справедливо при наличии сдвига фазф между ЭДСиспытуемого и эталонного источника. В последнем случае на входе интегратора 17 (на входе его сумматора) существует сигнал в виде отрезков косинусоид даже при точном равенстве модулей, однако интеграл этого напряжения за период равен нулю. Для правильной работы схемы важно только, чтобы этот сигнал не превышал динамический диапазон первого Каскада сумматора,. Реально же в составе ЭДС могут присутствовать нечетные гармоники (источник помех). Для повышения помехоустойчивости схемы с помощью каналов компенсации векторы третьей гармоники выделяются из общего сигнала вторичной обмотки вращающегося трансформатора объекта 1, усиливаются до коэффициента передачи , домножаются на фазовый коэффициент так, чтобы результирующий вектор напряжения вторичной обмотки выходного трансформатора усилителя стал раёен и противофазен исходному.

Для работы от вращающегося трансформатора в качестве сравниваемого объекта необходима компенсация только третьей гармоники. Для других объектов, для которых недопустимо большу помеху дает другая (другие) высшая гармоника, необходимо расширение состава помехозащищающих элементов. Напряжения компенсируеких гармоник выпрямляются фазочувствительными выпрямителями 13 и 14 и подаются на второй и третий, входы интегратора с обратным знаком по отношению к помехам.

Основная погрешность схемы получается из-за неточного формирования пределов интегрирования, которые Определяются неточностью переключения ключей детекторов в моменты переходов через нуль. Эта погрешность равна

ГЗ иЧ-аЧ-ЧСК Уа

: о ° , ,

1ЙО° .

J sniM-av

где относительная погрешность; у - выраженная в угловой форме неточность формирования пределрв интегрирования. При у +0,5, например

0,005%. На практике реализация метода измерения сопровождается и другими погрешностями, однако их суммарное воздействие может быть сведено к величине 0,003%. Общая