RU1786447C - Устройство дл измерени угла сдвига фаз трансформаторов тока - Google Patents

Abstract

Использование: в электроизмерительной технике, в фазометрах, предназначенных дл  измерени  угла сдвига фаз в измерительных трансформаторах тока, используемых , в частности, в ваттметрах и варметрах, где допустима  величина угла сдвига фаз может быть менее 0,1°. Сущность изобретени : с целью повышени  точности измерени  при малых углах сдвига фаз, устройство содержит источник 1 тока/ соединенный с входной клеммой измер емого трансформатора 2 трка и шунта 3, выход поеледнего соёди н &й ; с Чх Ьд б м фазосдвигающего интегратора 4, выход которого соединен с входом компаратора 5, выход компаратора 5 соединен с входом инвертора 6 и управл ющим входом, ключа 7, выходна  клемма трансформатора 2 тока соединена со входом первого ключа 7, выход шунта 3 соединен с входом ключа 8, выходы ключей 7 и 8 соединены с входом усилител  9, выход усилител  9 соединен с индикатором 10. 1 ил.

Description

.... Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в фазометрах, предназначенных дл  измерений угла сдвига фаз.в измерительных трансформаторах тока используемых в частности в ваттметрах и варметрах, где допустима  величина угла сдвига фаз может быть менее 0,1° в зависимости от класса точности ваттметра или варметра.

Известно устройство, предназначенное дл  измерени  фазовых характеристик четырехполюсников . Однако оно не позвол ет с необходимой точностью измер ть малые углы сдвига фаз (р41°), в частности между токами,- . ,

Наиболее близким к за вл емому устройству  вл етс  устройство, предназначенное дл  измерени  угла сдвига фаз в энергетических установках. Однако указанное устройство позвол ет определить фазовый сдвиг трансформаторов тока только косвенным путем при этом с низкой точностью не выше 5°.. .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  при малых углах сдвига фаз.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  угла сдвига фаз трансформаторов тока, состо щего из входа устройства, соединенного с входом трансформатора , фазосдвигающего устройства, выход которого соединен с входом компаратора и усилител , соединенного с индикатором , дополнительно введены: шунт, инвертор, первый и второй ключи, причем вход устройства соединен с шунтом, выход трансформатора соединен с входом первого ключа, выход шунта соединен с входом второго ключа и входом фазосдвигающего устройства , выход компаратора соединен с

00

о

1

XI

входом инвертора и управл ющим входом первого ключа, выход инвертора соединен с управл ющим входом второго ключа, выходы ключей соединены с входом усилител .

Сопоставительный ан.алйз с прототипом показывает, что за вл емое устройство отличаетс  тем, что оно снабжено шунтом, инвертором, первым и вторым ключами, причем вход устройства соединен с шунтом, выход трансформатора соединен с входом первого ключа, а выход шунта соединен с входом второго кпюча и входом фазосдвига- ющего устройства, выход компаратора соединен с входом инвертора и управл ющим входом первого ключа, выход инвертора ключей соединен с входом усилител .

Таким образом, за вл емое устройство соответствует критерию изобретени  новизна . Сравнение за вл емого решени  не только с прототипом, но и с другими техническими решени ми в данной области техники не позволило вы вить в них признаки, отличающие за вл емое решение от прототипа , что позвол ет сделать вывод о соот- ветствии критерию существенные отличи .

На фиг.1 изображена функциональна  схема устройства, содержаща  1 источник тока, трансформатор 2 тока, в котором про- изводитс  измерение угла сдвига фаз (не входит в состав за вл емого устройства), шунт 3, фазосдвигзющее устройство 4, компаратор 5, инвертор 6, первый и второй ключи 7 и 8, усилитель 9, индикатор 10.

Источник тока 1 соединен с входами провер емого трансформатора 2 и шунта 3, выход трансформатора 2 соединен с входом первого ключа 7, выход шунта 3 соединен-с входом ключа 8 и входом фазосдвигающего устройства 4, выход фазосдвигающего устройства 4 соединен с входом компаратора 5, выход компаратора 5 соединен с входом инвертора 6 и управл ющим входом ключа 7, Выход инвертора 6 соединен с управл ю- щим входом ключа 8, выходы ключей 7 и 8 соединены с входом усилител  9, выход усилител  соединен с индикатором 10.

Устройство работает следующим образом .

хода шунта 3 подаетс  на фазосдвигающее устройство 4, обеспечивающее сдвиг 90°. С помощью компаратора 5 вырабатываетс  пр моугольный импульс, который подаетс  на управл ющий вход ключа 7. Сигнал с выхода трансформатора 2 подаетс  на вход ключа 7.:

При отсутствии сдвига в трансформаторе 2 посто нна  составл юща  сигнала на выходе ключа 7 будет равна нулю. При Сдвиге фаз трансформатора 2 средн   составл юща  на выходе ключа 7 будет равна:

.p

О)

где Lh -.амплитуда напр жени , получаема  на. выходе трансформатора 2. Сигнал, получаемый на выходе ключа 7, усиливаетс  усилителем и отображаетс  на индикаторе 10. Таким образом, на индикаторе будет отображатьс  величина, пропорциональна  сдвигу фаз.

В случае погрешности получени  90° в интеграторе 4 по витс  погрешность измерени .;

Дл  повышени  точности измерени  устройства используетс  сигнал получаемый на шунте. Он подаетс  на ключ 8, который управл етс  инвертором 6 в противофазепо отношению к ключу 7. В этом случае величина сигнала U2, подаваемый на усилитель 9 будет равна:. .

О I I Sin (if) )

2 Us .

-jrsm

(2)

где Us - амплитуда синусо-идального напр жени , получаемого на выходе шунта. Минус у второго элемента правой части формулы (2) получаетс  благодар  работе ключей 7 и 8 в противофазе. Из выражени  (2) следует, что при у и ( малых величинах, меньших 2°, мы имеем

U2

2Ui

л

sin p cos f +

+ sin ip

2Ui

л

(4)

Co входа источника тока 1 подаетс  калиброванна  величина переменного тока. На выходе шунта получаем напр жение, пропорциональное величине калиброван- ного тока. В качестве шунта 3 используетс  безреактивный шунт. Сдвиг фазы, вносимый безреактивным шунтом в зависимости от конструкции шунта, может колебатьс  от дес тых долей до единиц минут и не сказываетс  на точность измерени . Сигнал с выи2 2 з1 + .(5)

Следовательно при Ui Us мы получаем компенсацию погрешности возникающую от работы интегратора. Таким образом, использование сигнала шунта 3 инвертора 6 и ключа 8 позвол ет повысить точность измерени  угла сдвига фаз токового трансформатора .

При р 2° (диапазон измерени  за вл емого устройства) и разности между lh и Уз не более 1.0% величина погрешности, определ ема  разностью выражений (1) и (3) не будет превышать 0,1 %.

Использование за вл емого технического решени  позвол ет ввести технологи- ческий контроль измерительных трансформаторов тока перед сборкой приборов , что снижает трудоемкость, а также повышает надежность прибора.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  угла сдвига фаз трансформаторов тока, содержащее клеммы дл  подключени  первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, последовательносоединенные фазосдвигэющий интегратор и компаратор,

   последовательно соединенные усилитель и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  малых углов сдвига фаз трансформаторов тока,

   в него дополнительно введены источник тока , шунт, инвертор и два ключа, причем перва  клемма источника тока соединена с первой клеммой первичной обмотки трансформатора тока, втора  клемма упом нутой

   0 обмотки соединена с входом фазовращаю- щего интегратора и через шунт с второй заземленной клеммой источника тока, выход компаратора соединен с управл ющим входом первого ключа и входом инвертора,

   5 выход которого соединен с управл ющим входом второго ключа, вход которого соединен с входом фазосдвигающего интегратора , а выход - с входом усилител  и выходом первого ключа, вход которого соединен с

   0 клеммой дл  подключени  вторичной обмотки трансформатора тока.