CS241568B1 - Obvod s konštantnou veřkosťou impedancie a plynule měnitelnou fázou - Google Patents

Abstract

Vynález patří do odboru elektrotechniky a rieši obvod s konštantnou velkosťou impedancie a plynule měnitelnou fázou. Jeho podstata Je v tom, že pozostáva z kondenzátora s kapacitou c = —3_ b ωΖ ku ktorému sú paralelné připojené odporník s měnitelným odporom R v sérii s tlmivkou, ktorej indukčnosť je 1 kde Z je velkost celkovej impendancie obvodu a ω je uhlová rýchlosť.

Description

Vynález sa týká obvodu s konštantnou velkostou impedancie a plynule měnitelnou fázou v plnom rozsahu od —90° až do +90° a to· jediným regulačným prvkom, regulačným odporníkom. Vynález sa dotýká všetkých odborov elektroniky, pracu júeimi s· harmonickými časovými priebehmi napatí a prúdov, kde potřebujeme použit impedancie definovanej velkosti a s měnitelnou fázou, ako například v energetike, v elektronike, v meraní a podobné.

V súčasnosti sa realizácia dvojpólu s premenlivou fázou impedancie dá uskutočniť různými spůsobmi. Klasický sposob riešenia je zostava roznych elektrických prvkov do dvcjólu, ktorý obsahuje dva alebo viac ovládacích prvkov. V případe regulácie fáze od —90° do 0°, resp. od 0° do +90° stačia dva ovládacie prvky, a to regulačný odporník a regulačný kondenzátor, resp. regulačný odporník a regulačně tlmivka. V případe regulácie v plnom rozsahu od —90° do +90° sa může použiť obvod so 4 ovládacími prvkami — regulačný odporník, regulačný kondenzátor, regulačně tlmivka a přepínač. Regulačný kondenzátor a regulačná tlmivka bývajú přitom nákladnejšie ako regulačný odporník a vyrábajú sa len v omedzenom sortimente. Mávajú navýše omedzený rozsah regulácie, čím sa značné omedzí aj rozsah regulácie fáze impedancie. Nevýhodou pri aplikácii týchto zapojení je, že fáza impedancie sa nastavuje súčasnou reguláciou aspoň dvoch ovládacích prvkov v súlade s komplikovanějším vzťahom. Tento vzájomný vztah sa dá dosiahnúť automatizovaným mechanickým, připadne elektrickým sprialinutím pohonov regulačných prvkov, ktoré by malí byť navýše speciálně pre tento účel vyrobené. Miesto klasického sposobu možno použiť aj riešenie s elektronickými obvodmi využívajúcimi operačně zosilňovače, připadne špeciálnych prvkov, včetne aj zvláštnych otáčivých elekerických strojov, napr. selsynov. Pry týchto zariadeniach robí najváčší problém udržanie konštantnej velkosti impedancie, zvlášť ak sa vyžaduje regulačný rozsah fáze vačší, ako +45°.

Uvedené nedostatky odstraňuje obvod s konštantnou velkosťou impedancie a plynule měnitelnou fázou v plnom rozsahu od —90° až do +90° podlá vynálezu, ktorého podstata je v tom, že na svorky napaťového striedavého zdroja je připojený kondenzátor s kapacitou ωΖ ku ktorému sú paralelné připojené odporník s měnitelným odporom v· sérii s tlmivkou, ktorej indukčnost

jednoduchého rezonančného obvodu pri nezvyklej frekvencii a zavedením nepoužívaného ladenia obvodu premenlivým odporom dostáváme dvojpól sb zvláštnymi technickými vlastnostem i. Jeho použitím, ako dvojpólu s konštantnou. velkosťou impedancie, ale plynule měnitelnou fázou dostáváme nové riešenie, ktorého výhody sú následovně. Obvod pozostáva iba z 3 prvkov, z ktorých iba jeden je_; ovládací, čo> je minimálně možný počet. Použitým ovládacím prvkom je regulačný odporník, ako sú například potenciometer, odporová dekáda, posuvný odporník, trimer a podobné, ktoré sú v porovnaní s regulačnými kondenzátormi a tlmivkami konštrukčňe jednoduchšie, sú lacnejšie a sú bežne vyrábané v ovela bohatšom sortimente. Regulácia sa robí jediným ovládacím prvkom bez prepínača pre. záporné a kladné hodnoty fáze, pričom regulovatelný rozsah fáze možno dosiahnúť velmi velký, ak sa zvolí najvhodnejší regulačný odporník, čo do rozsahu jeho odporu, zaťažitelností a mechanického prevedenia. Požiadavky na kvalitu použitých súčiastok sú minimálně. Tak například odpor vinutia tlmivky nemá vplyv na přesnost a funkciu obvodu, iba čiastočne omedzuje rozsah regulácie fáze.

Na priloženom výkrese jé na obr. 1 znázorněné zapojeníe obvodu podlá vynálezu, na obr. 2 sú znázorněné fázor napatia U a fázory prúdov I_L, I_c a I pri určitej konštantnej hodnotě odporu a na obr. 3 sú znázorněné fázor napatia U a fázory prúdu I pre niekol'ko róznych hodnůt odporu. Paralelný rezonančný obvod podlá obr. 1 je zostavený z kondenzátora 1 s kapacitou C, ku ktorému je paralelné připojený úsek s odporníkom 2 o odpore Ras tlmivkou 3 o indukčnosti L, ako aj z napaťového striedavého zdroja so svorkami 4, 5. Připojením napatia na rezonanční obvod tečie úsekom, v ktorom je odporník 2 a tlmivka 3 prúd i_L, ktorého· fázor I_L je nakreslený na obr. 2. Pri zmene odporu R změní fázor I_L svoju velkost aj fázu tak, že sa jeho koncový bod pohybuje po nakreslenej kružnici. Úsekom, kde je kondenzátor 1, tečie súčasne prúd i_G. Pri dodržaní vyššie uvedených podmienok pre hodnoty kapacity C a indukčnosti L bude mať fázor I_c velkost rovnu poloměru kružnice a jeho poloha bude stála, nezávislá na hodnotě odporu R. Celkovú prúd i = i_L + i_c má odpovedajúci fázor I ·=' I_L + I_c.

V případe, že budeme měnit hodnotu odporu R a koncový bod fázora I_L sa bude pohybovat po kružnici, tak koncový bod fázora celkového prúdu I sa bude pohybovat' po inej kružnici, nakreslenej na obr. 3. Nakolko střed tejto kružnice je v počiatku O, tak velkost fázora 1 ostává konštantná a mění sa len jeho fáza. Impedancía obvodu Z = =U/I bude mat potom tiež konštantnú velkost a mění sa len jej fáza. Podstatné zjednodušenie a súčasne odstránenie spomínapričom Z je velkost celkovej impedancie obvodu a ω je uhlová rýchlosť.

Výhody vynálezu sú v tom, že použitím

241598 ných nedostatkov uvedených obvodov dosiahneme teda tak, že použijeme paralelný rezonančný obvod RL. C, ktorý pracuje pri uhlovej frekvencii ω = =====

V2LC

Velkost impedancie dvojpólu je

Z = 2wL = --— , ωυ a je nezávislá na hodnotě odporu, kým fáza impedancie

R ra = 90° — 2 . arctg--— &>L sa dá plynule měnit zmenon jediného parametre, a to odporu R. Pre medznú hodnotu R == 0 je fáza impedancie φ = +90° a pre medznú hodnotu R = oo je fáza impedancie φ = —90°.

Ako příklad na overenie funkcie bol zostavený obvod pozostávajúci z tlmivky 3 o indukčnosti L —' 2,420 H s odporom vinutia r_l = 90,6 Ω, z kondenzátora 1 o kapacitě C =' 2,093 μι a z odporovej dekády 2 s velkým rozsahom. Na tento obvod bolo pripoje-

Claims (1)

1. PREDMET

   Obvod s konštantnou velkosťou impedancie a plynule měnitelnou fázou v plnom rozsahu od —90° až + 90° vyznačujúci sa tým, že na svorky (4, 5) napaťového striedavého zdroja je připojený kondenzátor s kapacitou ωΖ né striedavé napátie s uhlovou frekvénciou vypočítanou podlá vyšie uvedeného vztahu, čiže pri ω = 314,2 s^-1, čo odpovedá bežnej priemyselnej frekvencii f — 50 Hz. Nameraná fáza impedancie sa měnila v rozsahu od —90° až do +77°, pričom sa lišila od hodnót, vypočítaných podlá vyššie uvedeného vzorca, o hodnoty menšie ako 1°. Velkost nameranej impedancie sa přitom měnila o hodnoty menšie ako + 1,5 %. Takto namerané odchylky holi v medziach přesnosti použitých metacích prístrojov. Popísané meranie teda potvrdzuje správnost myšlienky, popísanej vo vynáleze.

   Vynález bude možné využit v mnohých oblastiach elektroniky. V silnoprúdovej elektronike sa móže využiť například pri realizácii prispósobovacej záťaže, pri kompenzácii fáze a podobné. V elektrotechnike sa móže využiť v róznych fázovacích obvodov, vo fázových modulátoroch a demodulátoroch a podobné. V elektrickom meranf sa móže využívat například pri ciachovaní a kontrole meracích prístrojov, pri róznych meraniach na štvorpóloch, pri meraní neelektrických veličin, pri realizácii záfaže a podobné.

   VYNALEZU ku ktorému sú paralelné připojené odporník (2) s měnitelným odporom R v sérii s tlmivkou (3), ktorej indukčnost je pričom Z je velkost celkovej impedancie obvodu a ω je uhlová rýchlosf.