Устройство для измерения мощности индуктора

 

Изобретение относится к области электроизмерений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит делители напряжения 2 и 3, самоинтегрирующий пояс Роговского 4, магнитные пояса 5 и 6, фазочувствительные выпрямители 7 и 8 с выводами 13 и 14 сигнальной входной цепи, выводами 15 и 16 управляющей входной цепи и выводами 17 и 18 вы- i ходной цепи, выпрямитель 9, сумматор 10, ваттметр 11 и резистор 12. Магнитные пояса 5 и 6 отличаются от пояса Роговского сопротивлением нагрузки . Пояс Роговского шунтирован низко омным безындукционным резистором 12. Нагрузкой поясов 5 и 6 являются входные сопротивления фазочувствительных выпрямителей 7 и 8 соответственно . 1 ил . с О) ьо со со о ел «Jb

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

15114 С 01 К 2! 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3750039/24-21 (22} 07.06..84 (46) 23.05.86. Бюл. № 19 (72) И.Т.Шпанько (53) 621,317.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 978061, кл. G 01 R 21/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹- 1013877, кл. G 01 R 33/12, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЬП .РЕНИЯ 1"10ЩНОСТИ ИНДУКТОРА (57) Изобретение относится к области электроизмерений. Цель изобретения повышение точности измерения. Устройство содержит делители напряжения

„.SU„„1233057 А1

2 и 3, самоинтегрирующий пояс Роговского 4, магнитные пояса 5 и 6, фазочувствительвые выпрямители 7 и 8 с выводами 13 и 14 сигнальной входной цепи, выводами 15 и 16 управляющей входной цепи и выводами 17 и 18 вы-ходной цепи, выпрямитель 9, сумматор

10, ваттметр 11 и резистор 12. Магнитные пояса 5 и 6 отличаются от пояса Роговского сопротивлением нагрузки. Пояс Роговского шунтирован низко омным безындукционным резистором 12.

Нагрузкой поясов 5 и 6 являются входные сопротивления фазочувствительных выпрямителей 7 и 8 соответственно. 1 ил.

1233О57

Изобретение относится к электроизмерениям, а именно к измерению электрической мощности в диапазоне радиочастот, и может быть использовано при построении измерителей выходной мощности генераторов, предназначенных для индукционного нагрева.

Цель изобретения — повышение точности измерения, достигаемая. за счет снижения погрешности фазочувствительного выпрямления.

На фиг.l представлена общая схема измерителя; на фиг.2 — векторная диаграмма токов и напряжений в измерителе.

Устройство для измерения мощности индуктора. 1 содержит делители 2 и 3 напряжения, самоинтегрирующий пояс

Роговского 4, первый 5 и второй 6, магнитные пояса, фазачувствительные выпрямители 7 и 8, выпрямитель 9, сумматор 10, ваттметр ll, резистор

12, выводы 13 и 14 сигнальной входной цепи фазочувствительных выпрямителей 7 и 8, выводы 15 и 16 управляющей входной цепи и выводы 17 и 18 выходной цепи.

Входы делителей 2 и 3 напряже— ния соединены с входом устройства> первый вход фазочувствительного выпрямителя 7 соединен с первым выводом пояса Роговского 4, второй вывод которого через магнитный пояс 5 соединен с общим проводом. Первый вход фазочувствительного выпрямителя 8 подключен к выходу магнитного пояса 6. Вторые входы фазочувствительных выпрямителей 7 и 8 подключены к выходу делителя 3 напряжения,. а выходы к соответствующим входам сумматора 10, выход которого соединен с первой обмоткой ваттметра 11, вторая обмотка которого через выпрямитель 9 подключена к выходу делителя 2 напряжения.

Магнитные пояса 5 и 6 конструктивно аналогичны поясу Роговского 4, отличаясь от него сопротивлением нагрузки: пояс Роговского 4 шунтирован низкоомным безындукционным резистором 12, а нагрузкой поясов 5 и 6 являются входные сопротивления фазочувствительных выпрямителей 7 и 8 соответственно, которые значительно больше сопротивления резистора 12.

Устройство работает следующим образом.

При включении генератора с делителей 2 и 3 поступают напряжения:

U, = К,11 sinu t, (2) Ток i на выходе самоинтегрирующего пояса Роговского 4 сдвинут по фазе относительно тока индуктора 1 на

Т и равен:

И

=: I sin (zt-q — ) — > (3)

Щ L где И и 1. — коэффициенты взаимо- и самоиндукции соответственно.

Напряжение U> на резисторе 12 с сопротивлением R равно:

35

U = - — - R sin (иŠ— с(— и ). (4}, :И

»

Напряжение U4,. на выходе первого магнитного пояса 5 по закону электро40 магнитной индукции равно: и

U ==- 1 =- -gL I sin(g t-p--)t (5) rn 2 где У вЂ” поток, сцепленный с поясом, 45

L — индуктивность пояса.

Знак минус в (5) означает отставаlI ние на.— — от 1.

6l

Суммарное напряжение U поясов 4 и 5 равно;

:-U»+U,=I sin(td е ф — и ) + я?» 1.» (7

+ — — — — ° sin (cat - с1 — — — ) (6)

И К г )

Если выполняется условие:

NR (аь1 к (7) 5 где К. — коэффициент пропорциональности.

Алгоритм преобразования мощности состоит в перемножении в электродинамическом ваттметре 11 двух сигналов постоянного тока, пропорциональных напряжению и активному току индуктоPG м

Сигнал с выхода первого емкостного делителя 2 поступает на вход выпрямителя 9.

После выпрямления и сглаживания сигнал, подаваемый на параллельную цепь ваттметра 11, пропорционален действующему значению напряжения на индукторе U:

1233057 то

53,7)-45,23

49 )

Ы, > (6...7) U, и

Ц (6 ° . ° 7) 0 9861-0„9793

0,9827

=12 К Е -..in ((gt ()t ) =

5. 4 (> t g 4 ) (8) 3 11

Ток I (фиг. 2) пропорционален напряжению U, т.е.

10 (-(I 4

Пояс 6 охватывает шину, по которой протекает ток Х . Аналогично (5) напряжение U< па выходе пояса 6 равно:

О б 6

5» (10) 20

Равенство (9) справедливо при чисто активном сопротивлении фазочувствительного выпрямителя 7. .Напряжения U u Us поступают на соответствующие сигнальные входы фазочувствительных выпрямителей 7 и 8.

На их управляющие входы с емкостного делителя 3 подается сигнал U, Если то выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя пропорционально 35 значению I на косинус фазового угГ1> ла между входными напряжениями.

Для фазочувствительного выпрямителя 7 справедливо л

Ц К Х соЯ )>1()5 К> Х со ((f +

+ ---) = К ° I c(>s ((g — 45 ) ()2) .

31 о

4 У а для фазочувствительного выпрями теля 8:

Х) — К ° Х соз U U — К I cos(q +

+ -4-) = Кз Х соЯ ((р + 45 ). ()3)50

Выходные сигналы выпрямителей 7 и 8 поступают на входы сумматора ID, Выходное напряжение сумматора 10 равно:

Ф 55

U = К Е сОЯ (() + ---) +

9 п1 4

СОВ (V — — "-)) = К cos р, (15>

В ваттметре )1 перемно>каются сигналы U9 и U,, его вращающий момент

)) пропорционален мощности:

И = К1, Е) ° K, = K U I C(>s()t= — К P э где U u I — действующие значения на пряжения и тока индуктора, а Р— активная мощность.

Предлагаемое устройство отличается от известного более высокой точностью. Это объясняется тем, что общая -погрешность измерения существенно снижена за счет погрешности фазочувствительного выпрямителя. Несмотря на введение дополнительных элементов, общая погрешность оказывается ниже. Действительно, как показывает опыт, при индукционном нагреве фазовый угол в течение цикла меняется в стационарных условиях на несколько десятых долей градуса. При углах 88 44 — 88 50, характерных для высокочастотного индукционного плазменного разряда, погрешность, пропорциональная tg ($, для известного устройства составила

В предлагаемом устройстве фазочувствительные вып)>ямители работа((1т IlpH углах около 45 (от 44 24 до 44 36 ).

Суммарная погрешность составляет

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

7cTPQHcTH0 PPII1 измеРениЯ 11Q HocTH индуктора, содержащее два делителя напряжения, входы которых соединены с входом устройства, ваттметр, выпряв митель, первый фазочувствительный вы прямитель и самоинтегрирующий поя"

Роговского, охватывающий токовую шину индуктора и шунтированный резистором, первый вывод которого подключен к первому входу первого фазочунствительного выпрямителя, второй вход которого соединен с выходом первого делителя напряжения, а выход с первой обмоткой ваттметра, вторая обмотка которого через выпрямитель подключена к выходу второго делителя напряжения, о т л и ч а 1о шийся тем, что, с целью повышения точности

1233057 го равны.

Составитель С.Кабиков

Техред О.Сопко

1(о рр ек тор А. О 6ручар

Редактор P.Öèöèêà

Заказ 27б4/46 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 измерения, в него введены второй фазочувствительный выпрямитель, сумматор и два магнитных пояса, первый из которых охватывает токовую шину индуктора, а второй — токовую шину первого магнитного пояса, выводы которого соединены соответственно с вторым выводом самоинтегрирующего пояса

Роговского и общим проводом, причем выход первого фазочувствительного выпрямителя соединен с первой обмоткой ваттметра через сумматор„ другой вход которого подключен к выходу второго фазочувствительно го выпрямителя, первый вход которого соединен с выходом второго магнитного пояса, а второй вход — c. в bы х оoд оoм M п еeр в оoг о o д еeлителя напряжения .

2. Устройство по п. l о т л и — ° IQ ч а ю щ е е с я тем, что коэффициенты перецачи первого магнитного пояса и самоинтегрирующего паяса Роговско