Индикатор симметричности двухфазной системы напряжений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3(Я) С 01: В 25/00 ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИС ЬСТВ 4-21 тельство СССР25/00, 1976 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СИИ(71) Киевский технологический институт легкой промышленности (53) 621.317.7(088.8)(54)(57) индикАтОР СИимЕТРиЧНОсти ДВУХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ содержащий электродвигатель, первый селективный элемент, соединенный с вольтметром, и вращающийся трансформатор, статорные обмотки которого соединены с входными клеммами индика-ЯО А тора, его ротор механически соеди- . нен с элетродвигателем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности индикации симметричности двухфазной системы напряжений, в него введены сумматор, перемножитель, фильтр нижних частот, управляемый делитель напряжения и второй селективный элемент, вход которого соединен с роторной обмоткой вращаю щегося трансформатора, а выход - с управляющим входом перемножителя и сигнальньм входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен сроторной обмоткой вращающегося трансформатора, выход сумматора соединен с входом первого селективного элемента; а также с сигнальным вхо- дом перемножителя, выход которого через фильтр нижних частот соеди- с нен с управляющим входом управляе, мого делителя напряжения.Изобретение относится к измери-тельной технике и предназначенодля использования при настройкеквадратурных фазорасщепителей,двухфазных генераторов гармонических напряжений. 5Известно устройство, в которомдля индикации 90 сдвига Фаз междудвумя равноамплитудными электрическими колебаниями используются двухи,канальные схемы, содержащие два 10датчика Холла, выполняющие роль квадратирующих элементов, сумматор и указатель И .При квадратуре сравниваемых напряжений и равенстве их амплитуд на вы-ходе сумматора отсутствует переменнаясоставляющая. Однако точная индикация равенства амплитуд и квадратурысравниваемых напряжений затруднена,из-за неизбежной неидентичности характеристик квадрирующих элементов.Известно устройство, реализующееспособ настройки фазорасщепителей.устройство содержит настраиваемыйфаэорасщеитель, электродвигатель и,фазовращатель, ротор которого вращается электродвигателем с постояннойскоростью. Выходное напряжение фазовращателя подается на вход осциллографа, на экране которого за счетдвижения изменяющейся по амплитуде 30синусоиды возникает изображение мо"дулированного по амплитуде напряжения, глубина модуляции которого про"порциональна Фазовой ошибке Фаэорасщепителя. Фазорасщепитель настраивают по минимуму глубины амплитудной модуляции (2 .Точность настройки фазорасщепителей таким устройством получаетсянизкой, так как обнаружить амплитудную модуляцию с коэффициентом модуляции менее 0,5%; трудно, что вызывает погрешность порядка 0,5-1Наиболее близким по технической сущности к .изобретению являетсяиндикатор синфазности, квадратурыи противофазности. Для индикацииквадратуры двух равноамплитудныхнапряжений устройство содержит вращающийся трансформатор, электродвигатель, селективный элемент и 50вольтметр, при этом статорные обмотки вращающегося трансформаторасоединены с входными клеммами индикатора, его роторная обмотка соединена с входом селективного элемента, выход которого соединен с входом вольтметра, а ротор механически соединен с электродвигателем 3,Данное устройство позволяет индицировать квадратуру двух гармонических напряжений при равенстве ихамплитуд.Для получения кругового вращающе" гося магнитного поля в симметричной двухфазной электрической маши не (какой и является вращающийсятрансформатор) необходимо подать настаторные обмотки симметричную двухфазную систему питающих напряжений, т,е. систему двух напряжений,равных по амплитуде и сдвинутых пофазе во времени на четверть периода,В этом случае при питании статорныхобмоток вращающегося трансформаторагармоническими напряжениями угловойчастоты И и вращении его ротора с,угловой частотой Я спектр выходногонапряжения, снимаемого с роторнойобмотки, содержит только одну составляющую боковой частоты И Я - привращении ротора против направлениявращения магнитного поля или ы -у -при вращении ротора по направлениювращения магнитного поля,Если на статорные обмотки вращающегося трансформатора подать несимметричную двухфазную .систему питающихнапряжений (неравных по амплитудеили не квадратурных т.е.сдвиг пофазе между которыми не равен 90 ), томагнитное поле вращающегося трансформатора будет эллиптическим. Элиптическое вращающееся магнитноеполе можнопредставить в виде суммы двух круговых вращающихся с частотой вращения эллиптического магнитного поля,магнитных полей, одно из которых вращается по направлению вращения эллиптического магнитного поля, а другое - против направления вращенияэллиптического магнитного поля. Вэтом случае при питании статорныхобмоток гармоническими напряжениямиугловой частотыи вращении ротора вращающегося трансформатора сугловой частотой Я спектр выходногонапряжения состоит из двух напряжений боковых частот:И +9 - основнаябоковая частота и И - Я - зеркальнаябоковая частота (при вращении ротора против направления врашениямагнитного поля) или И - Йосновная боковая частота и оЙ. -зеркальная боковая частота (при вращении ротора по направлению вращения магнитного поля), Информациюо несимметричности двухфазной системы питания вращающегося трансформатора несет амплитуда напряжениязеркальной боковой частоты. Этонапряжение выделяется селективнымэлементом и регистрируется вольтметромОтличие боковых частот спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора на 82 ограничено допускаемой скоростью вращения ротора. Вследствие того,что зеркальная боковая частота близка к основной боковой частоте, в прототипе возникают значительные технические трудности в ее селекции. Особенно зти трудности проявляются тогда,.1129549 50 60 65 когда двухфазная система питающих напряжений близка к симметричной, так как. при этом амплитуда напряжения зеркальной боковой частотыстремится к нулю, а амплитуда напряжения основной боковой частоты 5 остается по-прежнему больщой, Поэтому чувствительность и точность индикации симметричности двухфазной системы напряжений в прототипе невелика. 30Целью изобретения является повышение чувствительности и точности индикации симметричности двухфазной системы напряжений.Поставленная цель достигается тмь, 15 что в индикатор, содержащий электродвигатель, гервый селективный элемент, соединенный с вольтметром, и враща.ющийся трансформатор, статорные обмотки которого соединены с входными клеммами индикатора, а его ротор механически соединен с электродвигателем, введены сумматор, перемножитель, фильтр. нижних частот, управляемый делитель напряжения и второй селектив" ный элемент, вход которого соединен с роторной.обмоткой вращающегося .трансформатора, а выход - с управ" ляющим входом йеремножителя и сигнальным входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с -роторной обмоткой вращающегося трансформатора, выход сумматора соединен с входом первого селективного эле мента, а также с сигнальным входом перемножителя, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения. 40На чертеже представлена структурная схема индикатора симметричности двухфазной системы напряжений. Индикатор содержит вращающийся трансформатор 1, имеющий статорные. соединенные с входами индикатора обмотки 2 и 3 и роторную обмотку 4,механически соединенную с электродвигателем 5, сумматор б, выход которого соединен через пере- множитель 7 с фильтром нижних частот 8, соединенным с входом управляемого делителя напряжения 9, второй вход которого соединен с .вторым 10 селективным элементом : и вторым входом перемножителя 7, последовательно соединенные с выходом сумматора б первый селективный элемент 11 и вольтметр 12, при этом первый вход сумматора б соединен с выходом управляемого делителя чапряжения 9, а второй вход с роторной обмоткой 4 и входом второго селективного элемента 10. Исследуемые напряжения О и О частоты Ы подаются на статорные обмотки 2 и 3 вращающегося трансформатора 1, ротор которого вращается электродвигателем 5 с углооой частотой а , Выходное напряжение вращающегося трансформатора 1,снимаемое с роторной обмотки 4 в случае несимметричности двухфазной системы питающих напряжений будетОС=О со(иа 1 ЪОссозый 1, где О - амплитуда напряжения оссновной боковой частоты;О" - амплитуда напряжения зеркальсной боковой частоты.В предлагаемом индикаторе используется автоматическое подавление неинФормативной части выходного напряжения вращающегося. трансформатора напряжения основной боковой частоты) . Подавление напряжения основной боковой частоты осуществляется подачей на входы сумматора б выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 и компенсирующего напряжения О противофазного напряжению основной боковой частоты О=-Оксоз ао) 1,где О - амплитуда компенсирующегонапряжения,Формирование компенсирующего нап-ряжения осуществляется выделением изспектра выходного напряжения вращающегося трансформатора 1 напряженияосновной боковой частоты благодаряпреобразованию выходного напряжениязращающегося трансформатора при прохождении через второй селективныйэлемент 10 и управляемый делительнапряжения 9, выполняющий функциюрегулирования уровня Оц,Выходное напряжение второго селективного элемента 10 Оф О созывы т п)1где О - амплитуда выходного напряжения второго селективного элемента, используется также в качестве опорного напряжения перемножителя. Вследствие суммирования в сумматоре б напряжений О и О происходит компенсация напряжейия основной боковой частоты спектра выходного напряжения вращающегося трансформатора 1.Выходное напряжение сумматора б в случае полного подавления напряжения основной боковой частоты содержит только напряжение зеркальной боковой частоты, т.е. информативную составляющую: