Калибратор фазы (его варианты)

,.80,1023 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК. 01 К 25/О КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСТВЕНН О ДЕЛАМ ИЗО САНИЕ И Т К АВТОРСНО ВИДЕТЕЛЬСТВ ные ого 968 ЯФайв(56) 1. Колтик Е,Д. Измерительдвухфазные генераторы переменитока. М., Иэд-во Стандартов, 1с. 30-37.2. Авторское свидетельство СС Рпо заявке 9 2894922/18-21,кл С 01 й 25/ОО, 26.06,81..имеет вывод от средней точки, дополнительная обмотка соединена с входомФазовращателя, резистор, переменныйконденсатор, переменный резистор,нуль-индикатор, регулятор. напряжения, усилитель мощности и переключатель с. двуМя контактными группамина переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которогои нормально разомкнутый контакт второй группы соединены е выводами вторичной обмотки, а выводы подвижныхконтактов соединены между собой че:рез последовательно соединенные пе-ременный конденсатор, переменный резистор и. резистор,. нуль-индикатор соединен своими входами со:средней точкой вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходом - с входом усилителя мощности,о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что,с целью расширения Функциональных. возможностей за счет обеспечениявозможности воспроизведения угла сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от 0 до 360, он снабжен квадратурным трансформатором с первичной и двумя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазонов, причем первичная обмотка квадратурного. трансформатора соединена с выходом усилителя мощности, средняя точка пер-, вой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединена со средней точкой вторичной обмотки, трансформатора, вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора со" единен с нормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутым контактом второй группы , переключателя, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформато- ра, делитель напряжения соединен с выводами второй вторичной обмотки, квадратурного трансформатора, контакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами пер, вой вторичной обмотки квадратурного трансформатора а вторая вторичная обмотка его выполнена секционирован-. ной. 2. Калибратор фазы, содержащийЬ 3 генератор, трансформатор с обмотка фф ми - первичной и вторичной со сред- Об ней .точкой, переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, Фазовращатель, регулятор напряжения усилнтельмощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение, нормально замкнунай контакт первой группы которого и нормально разомкнутый контакт второй группы соединены с выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между собой черезпоследовательно соединенные переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, нуль-индикатор со102324 В единен своими входами со средней точкой вторичной обмотки трансфор-: матора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом Фаэовращателя, а выходом - с входом усилителя мощ ности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей эа счет обе" спечения возможности воспроизведения угла сдвига фаэ между двумя напуя жениямн в диапазоне от 0 до 360 он снабжен квадратурным трансформатором с первичной и тремя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазона, причем первичная обмотка квадратурного трансформатора соединена с выходом генератора, средняя точка первой вторичной обмотки квадратурноГо траНСФорматора соединена со средней точ-. 1Изобретение относится к злектро,измерительной технике и может быть использовано в фаэометрии.Известен калибратор Фазы, содержащий емкостной фазоврашатель 1, 5 обеспечивающий погрешность задания фазового сдвига порядка 0,03-0,3, что в ряде случаев оказывается недостаточнымНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения 90-градусного фазового сдвига, содержащее генератор, трансформатор, первичная обмотка которого сОединена с генера 4 тором, вторичная - со средней точкой, резистор, конденсатор,переменный резистор, нуль-индикатор, вспомогательный фаэовращатель, регулятор напряжения, усилитель мощности и переключатель с двумя переключающими контактами, причем дополнительная обмотка трансформатора череэ последовательно соединенные вспомогательный .Фазовращатель, регулятор напряжения и усилитель мощности соединена одним выводом со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, а вторым - с первым нормально замкнутым и вторым нормально .разомкнутым контактами пере ключателя, вторые выводы которых соединены соответственно с выводами вторичной обмотки трансформатора, а выводы подвижных контактов соединены с последовательно соединенным конденсатором, переменным резистором и резистором, нуль-индикатор присоединен к средней точке вторич ной обмотки трансформатора и общей кой вторичной обмотки трансформатора,вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен снормально разомкнутым контактом первой группы и нормально замкнутымконтактом второй группы переключетеля, средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной обмотки трансформатора, делитель напряжения соединен с выводамивторой вторичной обмотки квадратурного трансформатора, контакты переключения диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки трансформатора и с выводами первой вторичнойобмотки квадратурного трансформатора,вторая вторичная обмотка квадратурного трансформатора выполнена секционированной, третья его вторичнаяобмотка соединена с фазовращателем,а первичная обмотка трансформатора соединена с выходом усилителя мощности. 2тожМ соединения резистора и переменного резистора 2 .Недостаток данного устройства- невозможность воспроизведения углов кроме 90 ОЦель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет обеспечения возможности воспроизведения угла сдвига фаз между двумя напряжениями в диапазоне от О до 360.Поставленная цель достигается тем, что калибратор Фазы, содержащий генератор, Фазовращатель, трансФорматор, первичная обмотка которого соединена с генератором, а вторичная имеет вывод от средней точки, дополнительная обмотка соединена с входом фазовращателя, резистор, переменный конденсатор, переменный резистор, нуль-индикатор регулятор напряжения, усилитель мощности и переключатель с двумя контактными группами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и нормально разомкнутый контакт второй группы соединены с выводами вторичной обмотки, а выводы подвижных контактов соединены между собой через последовательно соединенные. переменный конденсатор, переменный резистор и резистор, нуль-индикатор соединен своими входами со средней точкой вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения резистора и переменного резистора, регулятор напряжения соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходы - с входом усилителя мощности, снабжен квадратурным трансформатором с первичной идвумя вторичными обмотками, делителем напряжения и переключателем диапазонов, причем первичная обмотка квадратурного трансформатора соединена с выходом усилителя мощности,ср д яя точка первой вторичной об 5мотки квадратурного трансформаторасоединена со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, выводпервой: вторичной обмотки квадратурного трансформатора соединен с нор- Омально разомкнутым контактом первойгруппы и нормально замкнутым контактом второй группы переключателя,средняя точка второй вторичной обмотки соединена с выводом вторичной 35.обмотки трансформатора, делительнапряжения соединен с выводами второй вторичной обмотки квадратурноготрансформатора, контакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной обмотки.трансформато 20ра и с выводами первой вторичной об"мотки квадратурного трансформатора,,а вторая вторичная обмотка его выполнена секционированной.25Согласно второму варианту калибратор Фазы, содержащий генератор, трансформатор с обмотками- первичной и вторичной со средней точкой, переменный конденсатор, 33 переменный резистор и резистор, Фа . зовращатель, регулятор напряжения, усилитель мощности и переключатель с двумя контактнымигруппами на переключение, нормально замкнутый контакт первой группы которого и З нормальной разомкнутый контакт второй группы соединены с выводамивторичной обмотки, а Выводы подвижных контактов соединены между собой через последовательно соединенные 46 переменный конденсатор, переменный резистор й резистор, нуль-индикатор соединен своими входами со среднейточкой вторичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения 45 резистора и переменного резистора, регулятор напряжений соединен своим входом с выходом фазовращателя, а выходом - с входом усилителя мсицности, снабжен квадратурнйм трансФорме- тором с первичной .н .тремя вторичными обмотками, делителем напряженияи переключателем диапазонов, причем . первичная обмотка квадратурноготрансформатора соединена с выходомгенератора, средняя, точка первойЭторичной обмотки квадратурноготрансформатора соединена со среднейтОчкой вторичной обмотки трансформатора, вывод первой вторичной обмотки квадратурного трансформатора 60соединен с нормально разомкнутымконтактом первой группы и нормальнозамкнутым контактом второй группы . переключателя, средняя точка второй .вторичной обмотки соединена с выво дом вторичной обмотки трансформатора, делитель напряжения соеднйенс выводами второй вторичной обмртки квадратурного трансФорматора, койтакты переключателя диапазонов соединены с выводами вторичной.обмот"ки трансформатора и с выводами первой вторичной обмотки квадратурного.,трансформатора, вторая вторичная обнютка квадратурного трансформатора выполнена секционированной, третьяего вторичная обмотка соединена С фазовращателем, а первичная обмоткатрансформатора соединена с выходомусилителя мощности. На Фиг. 1 изображена принци,. пиальная электрическая схема устройства по первому варианту 1 на фиг. 2 - то же, по второму вариан" ту .на фиг. 3 - векторная диаграмма, электрических напряжений устройства. устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит генератор 1; к которому подключена первичная обмотка 2 трансформатора. К выводам вторичной обмотки 3 через контакты переключателя 4 подключен Фазовращатель 5,6,7. Средний вывод фазовращателя через нуль-индикатор 8 соединен со средним выводом .обмОтки Э. К.обмотке 9 трансформатора присоединен вспомогательный Фазовращатель 10, на выходе которого включены регулятор 11 напряжения и далее. усилитель 12 мощности. К выходу усилителя 12 мощности включена первичная обмотка 13 квадратурного трансформатора, Середина вторичной обмотки 14 соединена с серединой обмотки 3. Середина вторичной обмотки 15 сОединеиа с выводом обмотки 3. Обмотка 15 выполнена секционированной и к выводам секций подключен индуктйвный делитель 1 б .напряжения. для того, .что бы отсчеты делителя 16 были одинаковыми при работе С одной и другой половинами обмотки 15, введен переключатель 17. Вывод с делителя 16 является выходом Т калибратора. Общий вывод переключателя диапазонов 18 является выходом П калибратора, а с контактами переключателя 18 соединены выводы (А и В, см. Фиг.З) обмотки 14 и (С и Р,см.фиг.3) обмотки 3. Вывод А обмотки 14 соединен также с контактами переключателя 4. "В устройстве по второму вариан" ту фиг, 2) генераторсоединен с первичной обмоткой 13 квадратурного трансформатора. К вторичной обмотке 9 присоединены последовательно вспомогательный Фазовращатель 10, регулятор 11 напряжения.и усилитель 12 мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка 2 трансформатора.устройствб по первому и второму вариантам работает следующим образом.Обмотки 3 и 14 образуют систему из четырех напряжений, сдвинутых на 0,90,180,2700(фиг. 3), где век торы ОА, ОВ, ОС и ОП соответствуют г половинам обмоток 3 и 14. Причем это состояние показывает нуль-индикатор 8 фиг. 1,2), а дос ижение этого состояния обеспечивается регули ровкой элементов 10 и 11 совместно с регулировкой 5 и б. При соответствующей регулировке элементов 5,6, 10 и 11 нуль-индикатор 8 показывает нуль при обоих положениях переключателя 4. При этом также обеспечивается равенство напряжений по амплитуде на обмотках 3 и 14, Напряжение обмотки 15 точно такое же, как и на обмотке 14. Это обеспечивается одинаковым числом витков в обмотках 14 и 15 и конструкцией трансформатора. Соединение середины обмотки 15 с выводом Р обмотки 3 (фиг, 1 и 2) позволяет создать систему напряжений, показанную на фиг. 3. Векторы ОА, ОВ, ОС и 00, ОЕ, ВР обозначают соответственно напряжения на обмотках 3, 14 и 15. Точка 6 фиг.3) обозначает вывод делителя напряжения 16, Как видно на фиг.1 и 2, ЗО при помощи делителя 16 можно подключиться к любой точке обмотки 15 от точки Я до точки Г . Поскольку векторы напряжений 1)Е, ПЕ, ОС и ОВ равны между собой, что обеспечивается 35 при нулевых показаниях нуль-индикатора 8, и, кроме того, вектор СП находится в квадратуре с векторами АВ и ЕЕ, то перемещение точки С вдоль вектора ЕЕ приводит к изменению фазового сдвига напряжения на + 45 О от вектора ОВ, так как ЕВ00 = РР, а угол ОБЕ "- 90 . Соответственно относительно вектора ОА вектор ОС сдвинут на 135-45 , относительно вектора ОС - на 225-1355, вектора ОВ - на 315-225 о. Таким образом обеспечивается фазовый сдвиг двух напряжений в пределах 0-360 Существенным преимуществом устройства является то, что оба напряжения имеют общую точку О, которая может быть заземлена.Дискретность фазовых сдвигов определяется числом декад делителя 16 и при числе декад, равном 6, составляет примерно 1 ф 10 рад.Отсчет фазового угла сдвига производится по показаниям делителя 16. Из Фиг. 3 видно, что йцсс = в . Но 60РА напряжение ВС - это часть напряжения ПЕ, численно равная коэффициенту передачи напряжения делителя 16. Часто. коэффициент передачи называют просто коэФфициентом деления. у Таким образом, 6(, = атство и, гдеи - коэффициент деления делителя16. Из фиг 3 видно, что напряжениена выходеизменяется по законуБ ф П 1/сов, где П,1 - напряжение навыходе П.Калибратор фазы по первому варианту фиг, 1 удобен тем, что обатрансформатора можно выполнить одинаковыми. Это упрощает изготовлениевсего прибора.ля устройства по второму варианту фиг. 2) необходимы разные поконструкции трансформаторы, но затооно менее чувствительно к току нагрузки, так как в нем легче обеспечить тесную индкутивную связь между обмотками 9 и 15.Ясли.ток нагрузки пройдет по обмотке ОЦ фиг. 2), то произойдетизменение напряжения на этой обмотке, что фиксируется нуль-индикатором 8. Влияние тока нагрузки на обмотку 3 Г автоматически передаетсяна обмотку 9 и соответственно наобмотку 3. После этого регулировкойэлементов 10 и 11 необходимо восстановить нулевое положение нульиндикатора 8, Таким образом влияниенагрузки скомпенсировано.Проведенные испытания макетаустройства при помощи цифровогофазометра Ф 2-58 и цифровоговольтметра показывают, что на частоте 3 крц погрешность установкизаданного угла фазового сдвига непревосходит 0,03Погрешность выходного напряжения на выходах 1 и П по амплитудене превосходит 0,03.Коэффициент нелиНейных искаженийна выходах 1 и П составляет 0,0350,12,Поскольку фазовый угол ь = атсйц и,где и - отношение напряжений навторичных обмотках трансформатора иквадратурного трансформатора, тоточность устройства определяетсяточностью трансформаторов и делителя. Кроме того, точность устройства обеспечивается тем, что существенно повыаена точность определения90-градусного фазового сдвига посравнению с известными.Применение трансформаторов и индуктивных делителей также способ-.ствует повышению точности.Точность и стабильность трансформаторов и индуктивных делителей напряжения выше по сравнению с реостатными или емкостными делителямиили по сравнению с поворотными трансформаторами, применяемыми в известныхщи калибраторах.Выполнение второй вторичной обмотки квадратурного трансформатора секционированной позволяет повысить точность деления напряжения, чтожз 248 7.приводит к повышению точности установки фазового угла,Кроме того, в данном калибраторе ;. благодаря принятым схемным решениям индуктивный делитель практичес:ки не нагружает квадратурой транс"форматор в отличие от известнцх реостатнщс фазовращателей, где ийе-ются дополнительные погрешности,обусловленные нагрузкой.