Устройство для измерения частотных составляющих комплексной погрешности измерительных трансформаторов

(71) Заявитель Киевский технологический институт легкой промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОЧ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Изобретение относится к области электроизмерительной техники, и может быть использовано для поверки и градуировки измерительных трансформаторов тока и напряжения, предназна ченных для работы в цепях .переменного тока широкого частотного диапазона с повышенной точностью.Известны устройства, содержащие источник тока, дополнительный резистор, источники напряжения и два тран", зистора разного типа проводимости (1). Недостатком этих устройств является низкая точность измерения погрешностей коэффициента трансформации измерительного трансформатора в широком диапазоне частотНаиболее близким по технической сущности является устройство для измерения частотных составляющих ком плексной погрешности измерительных трансформаторов, содержащее два генератора, делители напряжения, смеситель, фильтры низких и высоких частот, автоматический переключатель, индуктивный делитель, переключатель пределов, согласующий усилитель, амплитудный детектор, усилитель переменного напряжения, Фаэочувствительный выпрямитель, индикатор действительной составляющей погрешности и делитель частоты (2) . Недостаток этого устройства - также невысокая точность измерения частотных прира- щений угловой погрешности и коэффициента трансформации вшироком диапазоне частот.Целью изобретения является повышение точности измерения частотных приращений угловой погрешности и коэффициента трачсформации в широком диапазоне частот.Эта цель достигается тем, что известное устройство, содержащее два генератора, выход одного из которых соединен с одним из входов смесителя, а выход другого,. - через первый делитель напряжения соединен с другим входом смесителя, выход которого соединен со входом параллельно включенных Фильтра низких и Фильтра высоких частот, последовательно Сьедяненные автоматический переключатель, входные клеммы которого соединены с выходами соответственно Фильтра ниэкйх частот непосрецственно и через второй делитель напряжения с выходом Фильтра высоких частот, индуктивный делитель, переключатель пределов и согласующий усилитель,7883 73 20 50 55 редно воздействующих на первичную обмотку контролируемого трансформаЦ- тора 27. Выходное напряжение контровыход которого соединен с соответ"ствующей клеммой первичной обмотки контролируемого трансформатора, клемма вторичной обмотки которого соединена с входом индикатора действительной"составляющей погрешности через последовательно соединенные амплитудный детектор усилитель переменногонапряжения и Фазочувствительный выпрямитель, делитель частоты, входкоторого соединен с выходом фильтранизких частот, а выход - с управляющим входом автоматического переключателя, снабжено дополнительным амйлитудйым детектором, дополнительным Фазочувствительным выпрямйтелем, дополнительным усилителем переменногонапряжения, усилителем постоянногонапряжения, элементом сравнения, источником стабилизированного напряжения и цепочкой, состоящей из последовательно соединенных линейного фазового детектора, усилителя переменного напряжения, Фаэочувствительного выпрямителя и индикатора мнимой составляющей погрешности, информационные входы которой соединены соответственно с клеммой:вторичной обмоткий с соответствующей клеммой первичной обмотки контролируемого трансформатора, к которой подключен входдополнительногоамплитудного детектора, выход которого соединен с входами соответственно дополнительного" усилителя переменного напряжения иусилителя постоянного напряжения,выход которого соединен с одним иэвходов элемента сравнения, другойвход которого соединен с выходомисточника стабилизированного напря-.жения, а выход -" управлякщим вхо-.дом первого делителя напряжения, .приэтом упрайляющий вход второго дблиткеля напряжения соединен с выходомдополнительного фаэочувствительноговыпрямителя опорный вход которогосоединен с опорнымивходами Фаэочувствительных выпрямителей, которыесоединены с выходом делителя частоты, а выход дополнительного усилите-ля переменного напряжения соединен ссоответствующим входом донолнительного Фазачувствительного выпрямителя.На чертоеже представлена функциональная схема устройства,Устройство содержит генератора 1,2 первый делитель 3 напряжения, смеситель 4, фильтр 5 высоких частот,фильтр б низких частот, автоматический переключатель 7, второйделитель 8 напряжения, индуктивный делитель 9, перекльчатеЛь пределов 10,согласующий усилитель 11, делитель12 частоты,. амплитудный детектор 13,усилители 14 и .15 переменного напряжения,индикатор 16 действительнойсоставляющей погрешности, дополнительный амплитудный детектор 17,усилитель 18 постоянного наггряйеййя,5 10 1525 ЗО 35 40 дополнительный фазочувствительный выпрямитель 19, дополнительный усилитель 20 переменного напряжения; элемент сравнения 21, источник 22 стабилизированного напряжения, фазочувствительные выпрямители 23, 24, линейный фазочувствительный детектор 25 и индикатор 26 мнимой составляющей комплексной погрешности 26,Устройство работает следующим образом.Колебания генератора 1 О = ) соз(0 и, + Ч ), проходящие через первый делитель напряжения 3, смешивают с колебаниями генератора 2 0 = О соя(а + 9 ) в смесителе 4. В р эультате смешивания образуется двухчастотное напояжение вида 04 К Ц О со(сь о )О Ч 1 1+8,- к о,о сокащ)ко,О 1,Б,где 84 - крутизна преобоазованиясмесителя 4;Кэ - коэффициент передачи первого делителя напряжения 3,Высокочастотная составляющая напряжения суммарной частоты Ю+ю= в2используется в качестве испытательного напряжения, а низкочастотная со.ставляющая напряжения разностной частоты Ш- Ю= М)о- в качестве опорного напряжения. Разделение напряжений суммарной и разностной частотпроизводится с помощью Фильтров,5 иб высоких и.низких частот, Через автоматический переключатель 7 поочередно проходят пакеты опорного низкочастотного .напряженияо,- к,к,оо(о,к.ю-о,),Я где К 6 - коэффициент передачи Фильтра низких частот 6 и пакеты испытательного высокочастотного напряжения. Ое а ккк,кеоо,со+ "о ,)где К и К 8 - коэФфициенты передачи соответственно Фильтра 5 высоких частот и второго делителя 8 напря- . жения.С помощью индуктивчого делителя 9, йереключателя пределов,10 и согласующего .усилителя 11, осуществляется регулировка амплитуд испытатель ного и опорного напряжений, поочелируемого трансформатора 2.7. зависитот амплитуды входного напряжения,коэффициента трансформации К 2 изначений составляющих комплекснойпогрешности.737883 где К 24 - коэффициент передачи элемента сравнения 21.Это разностное напряжение 0 воздействует; на управляющий вход первбгб делителя 3 напряжения. Направ ленным регулированием коэффициента передачи К первого делителя 3 напряжения устанавливается минимальное значение разностного .напряжения (Ох О), что соответствует установйвшемуся режиму устройства.,Из того, что Оу =О, следует 42/ кк Переменная составляющая. 07 усили вается дополнительным усилителем 20 переменного напряжения, выпрямляется дополнительным. Фазочувствительным ,выпрямителем 19 и воздействуетна управляющий вход второго делителя 8 напряжения, что также способствует установлению режима работы устройства (йри условии, что У. имеет минимальное значение, близкое к нулю). В этом случае в устройстве автоматически поддерживается равенство У =О47 при котором установившееся значение коэффициента передачи второго дели- теля .напряжения 8 становится равным 8рятв дополнительную частотную погрешность как в рабочем, так и в расширенном частотном диапазоне. Полярность выпрямленно о напряжения навыходе фаэочувствительного выпрямителя 24 содержит информацию о знакепогрешности,Как видно из выражения (13) напряжение Уь не зависит от коэффициентов преобразования и передачизвеньев цепи, на которую воздействует двухчастотное напряжения, т.е,К3 4 ф 5 Ь 8 9 Иф 1 У ИСледовательно, нестабильность указанных звеньев и их частотные погрешности, а также флуктуации выходных15 напряжений генераторов 1, 2 не влияют на результат измерения. Это приводит к существенному повышениюточности измерения действительнойсоставляющейкомплексной погрешностив широком диапазоне частот.Для измерения угловой погрешностиотносительно ее значений на частоте 50 Гц, выходное напряжение контролируемого трансформатора 27, модулированное также и по Фазе (д, =О),поступает на один иэ входов линейного фазового детектора 25. Другойвход линейного фазового детектора25 соединен с частью витков первичной обмотки (й) контролируемогоЗО трансформатора 27, на который поочередно воздействуют напряжения54О К кькф и0 оэ(ю 19)35 0: - к к к к иоосоэ (в+М+ч 2+ай И,414 35 9 И 42При работе устройства с одновоемен ным выполнением условий (10) и (11) выходное напряжение, поступающее на индикатор 16 действительной составляющей погрешности будетК 5 к 27 ы(16 К И, КМ К 24%й 2К и К - коэффициенты перчи усилителя 14 переменного напряжения и Фазочувствительного выпрямителя 24.Если выполняется равенство К =К тогда2. 44 24 ЪЮ 22ТаКим образом, напряжение пропорционально значению дополнительной .частотной погрешности.действительной составляющей комплексной погрешности. Поддерживая постоянство разностнбй частоты .(50 Гц) с одновременным изменением суммарной частоты путем соответствующей перестройки частот генераторов 1,2 можно измеВоздействие на контролируемыйтрансФорматор 27 опорного разностного напряжения приводит к одновремен ному действию одночастотного напря. жения опорной частоты на оба входалинейного фазового детектора 25.Постоянная составляющая на выходелинейного фазового детектора 25 при этом пропорциональна разности фаз1нацряжений Пи й 027О =К Д(Ы 25 Огде К - коэ 4 фициен 1 преобразоваЯния линейного фазового детектора 25.При воздействии суммарного испы тательного напряжения постоянное напряжение пропорционально разности фаэ напряжений У 1 и У 2-,О=К 2 (Д -Переменная составляющая выходногонапряжения линейного фазового детектора 25 пропорциональна разности постоянных напряжений 02 и Усоздаваемых на его выходе поочередноПолученное переменное напряжениеОг затем усиливается усилителем 15переменного напряжения, выпрямляется фазочувствительным вкпрямителем23 и фиксируется на индикаторе 26мнимой составляющей погрешности,показания которого пропорциональныугловой погрешности на частоте (Юотносительно частотыЮ 3 р и не зависит от дополнительных фазовых сдвигов, вносимых индуктивным делителем9 и согласующим усилителем 11. Изменением частоты испытательного напря-.жения относительно опорной (50 Гц)можно определить приращения угловойпогрешности в рабочем и расширенном диапазоне частот, Полярностьвыходного напряжения фаэочувствительного. выпрямителя 23 дает информациюо знаке угловой погрешности,Устройство пбзволяет существен. но повысить точность измерения частотных составляющих комплексно)3погрешности измерительных трансформаторов в широком диапазоне частотза счет исключения влияния нестабильности параметров измерительной схемы,а также амплитудных и фазовых погрешностей, вносимых элементами измеерительной схемы, на результат измерения.формула изобретенияУстройство для измерения частот- ных составляющих комплексной погрйаности измерительных трансформаторов, содержащее два генератора, выход одного из которых соединен с одним из входов смесителя, а выход другого - через первый делитель напряжения соединен с другим входом смесителя, выход которого соединен с входами параллельно включенных фильтра низких и фильтра высоких частот, последовательно соединенные автоматический переключатель, входные клемма которого соединейы с выходами соответственно Фильтра низких частот непосредственно и через второй делитель напряжения с выходом фильтра высоких частот, индуктивный делитель, переключатель пределов и согласующий усилитель, выход которого соединен с соответствующей клеммой первич" ной обмотки контролируемого трансформатора, клемма вторичной обмотки которого соединена с входом индикатора действительной составляющей погрешности через последовательно соединеннце амплитудный детектор,усилитель переменного напряжения йфазочувствительный выпрямитель, дели 5 тель частоты, вход которого соединенс выходом Фильтра низких частот, авыход - с управляющим входом автоматического переключателя, о т л и -ч а ю ш е е с я тем, что, с целью16 повышения точности измерения частот-.ных приращений угловой погрешностии кОэффициента трансформации в широком диапазоне, частот, оно снабженодополнительным амплитудным детекто 15 ром, дополнительным фазочувстви-.ель- .ным выпрямителем, дополнительнымусилителем переменного напряжения,усилителем постоянного напряжения,элементом сравнения, источником стабилизированного напряжения и цепочкой,состоящей из последовательно соединенных линейного Фазового детектора,усилителя переменного напряжения,Фазочувствительного.выпрямителя ииндикатора мнимой составляющей погрешности, инФормационные входы которой соединены соответственно склеммой вторичной обмотки и с соответствующей клеьыой первичной обмотки контролируемого трансформатора,30 к которой подключен вход дополнительного амплитудного детектора, выходкоторого соединен с входами соответственно дополнительного усилителяпеременного напряжения и усилителя35 постоянного напряжения, выход кото 1 рого соединен с одним йэ входов элемента сравнения, другой вход которогосоединен с вйходом источника стабилизированного напряжения, а выход -с управляющим входом первого делителя напряжения, при этом управляющийвход второго делителя напряжениясоединен с выходом дополнительного Фазочувствительного выпрямителя, опорный вход которого соедин нен с опорными входами фазочувствительных выпрямителейкоторые соединены с выходом делителя частоты,а выход дополнительного усилителяпеременного напряжения соединен с0 соответствующим входом дополнительного фазочувствительного выпрямителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР55 9 4 б 9104, кл. 2 0 01 В 31/06,17,03.74 (аналог).2, Авторское свидетельство СССРР 312213, кл, 2 С 01 В 29/20,27.05.71 (прототип)Филиал ППП Патентф, г,Ужгород, ул,Проектна Заказ 2657/27 ЦНИИПИ Гос ло дела 13.3035, Уоскваж 2019арственного киэобретений иЖ, Раушск Подпис но еитета СССткрытийНаб., д, 4/