Индикатор синфазности, квадратуры и противофазности Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

Изобретение предназначается для индикации синфазности, квадратуры и противофазности двух равных по ампли туде напряжений и может найти применение в измерительной технике. Известно устройство для индикации синфазности ипротивофазности 1,в котором для уменьшения погрешностей, возникающих из-за неравенства амплитуд входных сигналов и неидентичности амплитудно-частотных х&рактеристик коэффициентов передачи входных цепей применяется периодическая коммутация сравниваемых напряжений. Недостатком такого устройства является низкая точность индикации сцнфазност и противофазности входных сигналов. Известны также индикаторы квадратуры, работающие по принципу суммиро вания и вычитания и индикаторы проти вофазности, выполненные на основе суммирукмих и множительных схем 2. Такие индикаторы применяются как отдельные устройства для индикации квадратуры или йротивофазности двух равных по амплитуде напряжений, что также является их недостатком. Кроме того,известен также индикат противофазности равных по ампли туде напряжений 3 , содержащий сумматор, выполненный на двойном триоде с общей катодной нагрузкой, усилитель, включенный выходом сумматора и входом последовательно соединенных выпрямителя и вольтметра. Недостатком известного устройства является низкая точность индикации противофазности и невозможность одним устройством измерить также синфазность и квадратуру двух равных по амплитуде напряжений. Цель изобретения - повышение точности. Это достигается тем, что в индикатор синфазности, квадратуры и противофазности, содержащий фазосдвигающее устройство на входе одного из каналов и вольтметр, введены кнопка, вращакадийся трансформатор, электродвигатель и селективное устройство, причем одна из статорных обмоток вращающегося трансформатора соединена с выходом параллельно соединенного фазосдвигающего устройства с кнопкой, роторная обмотка подсоединена к последовательно соединенным селективному устройству и вольтметру. На /фиг. 1 изображена структурная электрическая схема индикатора синфазности, квадратуры и противофазное;ти двух равных по амплитуде напряжений на фиг. 2, а,б,в,г,д - спектрал ные составляющие сравниваемых напряжений, поясняющие принцип измерения синфазности, квадратуры и противофаз . Индикатор состоит из фазосдвигаю его устройства 1 с параллельно подключенной ему кнопкой 2, вращающегося трансформатора 3 со статорными о6йЬтйами 4, 5 и роторной обмоткой 6, электродвигателя 7, селективного уст ройатва 8 и вольтметра 9, Цндикатор работает следующим обра зом .| Йапряжения 5iMU)t и U гг {чЬ- -Ч) син азность, квадрату и п|)отивофазность между которыми нео ходимо измерить подаются на статорные обмотки 4 и 5 вращающегося транс форматора 3. Напряжение U подводится статорной обмотке 5 вращающегося трансформатора 3 непосредственно, а напряжение Uj к статорной обмотке 4 фазосдвигающее устройство 1 с подключенной параллельно ему кнопкой; 2 с нормально замкнутыми контактамй. {1ри токи в статорных обмотКах 4 и 5 равны i.)t, 1 Для электрических машин со сдвину тымЦ в пространстве обмотками статора спр1аведливо M Mco5ot., M, Msind.При вращении роторной 6 вращающегося трансформатора 3 электр дви|гателем 7 с угловой частотой ft . угол ol.Si.t, M.Mco6ftt, M2 MswAt, где М -коэффициент взаимной инду ции. Суммарная электродвижущая сила, наведенная токами в роторной обмотке 6, равна Т. )1л1 SWUJtcosCtoi P Г ш1тtcosu).t- cost43)9Afl SLtl -- fktCOS UutCOS at C05 tU)),l, {1 где A Mtto3m. при синфазности двух сравниваемых напряжений f О, а при противофазноети Ц 1t . Тогда при замкнутой кнопке 2 из уравнения (1) имеем Е -(.COSUJtCOS Stt±C05(JUtSAnStf) :: COSШ CCOi Sit Stt )-A-nco%tutco%(stt±f-)- F Av Y-{co i|(;u)-Sl.t y )-vsv)t Из выражения (2) следует, что при или It на выходе роторной обмотки б вращающегося трансформатора 3 получаются биения двух близких по частоте напряжений, спектр которых показан на фиг. 2 и состоит из нижней и верхней спектральных составляющих. Выходное напряжение с выхода роторной обмотки вращающегося трансформатора 3 поступает на селективное . устройство 8 и измеряется вольтг тром 9. Если при измерении обе спектральные составляющие равны по амплитуде, то при этом будет наблюдаться или синфазность или протифазность двух сравниваемых напряжений, что можно установить при введении в напряжение и дополнительного фазового сдвига й 10-15° при помощи фазосдвйгающего устройства 1, разомкнув кнопку 2. Можно показать, что при if О и f 1C и введении дополнительного фазового сдвигал / Е 2 os t« t cos at t со 5 (ш (4 )5iVi A( cos Sltl cosujt, cos c c-ihSLt t t Msivnju-tsi.nc.bSl.t). (3) t Так как cos ii4 - 1, a sin i , TO выражение (3) приводится к виду t - AVcOSU t (.СО-зЙ-Ъ ± SAb Stt) t Zj L i г.Ч ппииЬзлпа A4a cosajt J) ± дЧ swuj-ts-ivi Stt: A ± {ttJ - аН- с о с, (uj -t- . Из последнего выражения следует, что при синфазности двух сравниваемых напряжений их спектральные составляющие равны, а при введении дополнительного фазового сдвига наблюдается увеличение амплитуды верхней спектральной составляющей w + 51 на величину (НГ2 +йЧ)/2 и уменьшение амплитуды нижней спектральной составляющей io - Л. на величину (45 - Ч)/2, что показано на фиг. 2,6. При противофазности двух сравниваемых напряжений их спектральные составляющие также равны, а при введенли дополнительного фазового сдвига наблюдается увеличение амплитуды нижней спектральной составляющей UU- 51 на величину ({2--лЧ)/2 и уменьшение амплитуды верхней спектральной составляющей OJ + О. на величину (. - )/ 72, что показано на фиг. 2,в. При Ч и замкнутой кнопке 2 из ургшнения Л1) имеем Е „ Л. (со9 ш t co a-t-SW UJ tsin fiit) zi гАчСОй(ш+Л) -RfJ-Ltl - - ; Е А (.cos uu Ъ cos 5l,- sin Cut sinn.t) Лсо CuJ -SI.-)t -кргс Ч - fт.е. при сдвиге фаз между исследуемыми напряжениями на угол tf - вольт метр 9 измеряет амплитуду верхней спектральной составляющей UJ +SI., Х О показано на фиг. 2,г, а при амплитуду нижней спектральной составляющей Ш-Л , показанной на фиг. 2,д, что свидетельствует о квадратуре срав ниваемых напряжений. Таким образом, при помощи настоящего устройства возможно индицировать синфазность, квадратуру и противофазность двух исследуемых напряжений, : при этом точность индикации достаточно высокая. Формула изобретения Индикатор синфазности, квадратуры и противофазности, содержащий фазосдвигающее устройство на входе одного из каналов и вольтметр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено кноп кой, вращакхцимся трансформатором, электродвигателем и селективным устройством, причем сдана из статорных обмоток вращакщегося трансформатора соединена с выходом параллельно соединенного фазосдвигающего устройства с кнопкой, роторная обмотка подсоединена к последовательно соединенным селективному устройству к вольтметру, а ротор механически соединен с электродвигателем . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Скрипник В.И. и др. О влиянии неравенства амплитуд на точность нулевых индикаторов противофазности (синфазности). В сб. Контрольно-измерительная техника, Львов, 1966, вып. 3, с. 22. 2.Скрипник Ю.А., Скрипник В.И. Повышение точности фазочувствительных измерительных устройств. Изд-во АН УССР, Киев, 1970, с. 5, 23. 3.Скрипник Ю.А. Методы и устройства для точной индикации равенства и дротивофазности двух переменных напряжений. Известия КПИ, 1961, вып 1.

MJ/W

U-Sl Ш

.vmy

W-Jl

«.2

J

rrpufO;

-

V&MV

а;-л WJ2 л/