Двухканальное входное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01R21/06 G01R25/00 

(, 54 ) ДВУХКАНАЛЬНОЕ ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к преобразованию и кодированию информации и может быть использовано для согласования контролируемых цепей с входани преобразователей, преобразующих в код такие характеристики электрической сети, как, например, активная и реактивная мощность, сдвиг фаз между сигналами, коэффициент мощ ности и т.п. Известны двухканальные входные устройства, содержащие трансформаторы напряжения в параллельной цепи и трансформаторы тока - в последовательной 11. Основным недостатком этих устройст является то, что трансформаторы напряжения и тока вносят существенную, дополнительную угловую погрешность коэффициента преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в известное двухканальное вход.ное устройство, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого является последовательным входом устройства, введены дополнительный трансформатор тока, калиброван; ный резистор, усилители с резисторами в цепи обратной связи, во входную цепь которых включены последовательно соединенные конденсаторы и компенсирующие резисторы из того же материала, что и вторичные обмотки трансформаторов тока, причем последовательно соединенные калиброванный резистор и первичная обмотка дополнительного трансформатора тока являются параллельным входом устройства, а вторичные обмотки.трансформаторов тока соединены с входами усилителей через конденсаторы. На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема предлагаемого двухканального входного устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма трансформатора тока. Предлагаемое двухканальное входное устройство содержит трансформаторы 1 и 2 тока, калиброванный резистор 3, конденсаторы 4 и 5, компенсирующие резисторы б и 7, резисторы 8 и 9 в цепи обратной связи усилителей, усилители 10 и 11 постоянного тока. На векторной диаграмме обозначены 1) - вектор напряжения на первичной обмотке, D, - вектор тока В первичной обмотке; вектор

тока во вторичной обмо- ке; Jj. вектор тока во вторичной обмотке, приведенного к первичной обмотке; Зо вектор намагничивающего тока; М взаимная индуктивность между обмотками трансформаторов; сЛ - угол сдвига между векторами 3 и -З..

Резистор 3 определяет величину тока в первичной обмотке трансформатора тока 1, включенного последовательно с этим резистором, Сопро(тивление R, резистора 3 выбирается из условия

(1)

ju) R

где Z - импеданс трансформатора тока 1 ;

L - индуктивность его первичной J обмотки J

активное сопротивление первичной обмотки.

Необходимость в выполнении (1) вытекает из того, что соотношение RK и Zj определяет величину дополнительного сдвига фаз контролируемого сигнала, вносимого первичной обмоткой трансформатора 1 тока. .

В первичный обмотках трансформаторов 1 и 2 протекают токи, пропор.циональные величинам контролируемых сигналов. Вторичные обмотки этих трансформаторов нагружены на низкоомные входы усилителей 10 и 11 постоянного тока, охваченных отрицательной обратной связью через резисторы 8 и 9. Входные сопротивления этих усилителей определяются из выраже НИЯ

. (2). и при больших значениях К можно получить где R2- активное сопротивление вторичной обмотки трасформатора тока, RH - сопротивление нагрузки. При выполнении неравенств RH« R создаются идеальные условия работы трансформаторов тока. Конденсаторы 4 и 5 разделяют входные цепи усилителей 10 и 11 по постоянному току, что значительно уменьшает ве.личины дрейфа нуля усилителей.

Чтобы конденсаторы 4 и 5 не вносиЛи заметных дополнительных сдвиго фаз контролируемых сигналов, их величины следует выбрать из условия

1

(3)

шс

ткуда

где индуктивность вторичной обмотки трансформатора тока. Для первичной цепи можно написать

иЬх (4) Для вторичной цепи 3,iR2+ Зг L2+ 3 JUJ М О . (5)

Для трансформаторов тока, намо- тайных на тороидальных Лерритовых сердечниках, потери на гистерезис пренебрежимо малы. Основные параметры трансформатора определяются из выражений

L 1 ,.

10 Гн

(6) J О со .

L L..io-«rH.

(7)

Jf Dcp .ii,.10-«rH (8)

JTDcp

где н - начальная магнитная проницаемость материала сердечников трансформаторов тока; 5 W HW2- число витков первичной и

вторичной обмоток; S - сечение сердечников, DCP - средний диаметр сердечников.

0 Выходные напряжения каналов сдвинуты по фазе относительно контролируемых сигналов из-за наличия сдвига фаз (Л, и сЛг в трансформаторах 1 и 2 тока и в усилителях 10 и 11 постоянного тока Л,пт-ги сЛ птаВеличина дополнительного сдвига фаз сЛ между напряженияг/ш на выходах указанных усилителей определитсяиз выражения

Д + супт1-о2-° ЗПГ2- (9)

Величина сдвига фаз в трансфор.маторах 1 и 2 определится из выражений

R а

(10)

1дсЛ

JUL

24

Ra-z

(11)

сЛ ot г с t g

ujUi2i

Вторые индексы у R2 , К, , L , Lia показывают, к какому трансформатору тока эти параметры относятся. В случае неидентичности магнитных свойств сердечников . Также изза неидентичности частотных характеристик усилителей 10 и 11 А(пт-(упт2

Дополнительный сдвиг фаз , представляющий угловую погрешность входного устройства, можно скомпенсировать, включая компенсирующий резистор б, 7 во входную цепь усилителя в канале, вносящем меньший суммарный сдвиг фаз между контролируемым сигналом и выходным напряжением.

На фиг. 1 место включения этого резистора показано пунктиром. Пусть он включен во входную цепь первого усилителя, тогда

-- 12} где Rg - величина сопротивления резистора б, откуда

rctg -5l±-R3 -t - u L о