Устройство для измерения угла сдвига фаз трансформаторов тока

 

Использование: в электроизмерительной технике, в фазометрах, предназначенных для измерения угла сдвига фаз в измерительных трансформаторах тока, используемых , в частности, в ваттметрах и варметрах, где допустимая величина угла сдвига фаз может быть менее 0,1°. Сущность изобретения: с целью повышения точности измерения при малых углах сдвига фаз, устройство содержит источник 1 тока/ соединенный с входной клеммой измеряемого 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 управляющим входом, ключа 7, выходная 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 усилителя 9, выход усилителя 9 соединен с индикатором 10. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (st)s G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4?79903/21 (22) 08.01.90 (46) 07.01.93, Бюл. № 1 (71) Производственное объединение "Краснодарский ЗИП" (72) Ю.И.Гантимуров (56) Авторское свидетельство СССР . ¹ 1061061, кл. G 01 R 25/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

СДВИГА ФАЗ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА (57) Использование: в электроизмерительной технике, в фазометрах, предназначенных для измерения угла сдвига фаз.в измерительных трансформаторах тока, используемых, в частности; в ваттметрах и варметрах, где допустимая величина угла сдвига фаз может быть менее 0,1 . СущИзобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в фазометрах, предназначенных для измерения угла сдвига фаз в измерительных трансформаторах тока используемых в частности в ваттметрах и варметрах, где допустимая величина угла сдвига фаз может быть менее 0,1 в зависимости от класса точности ваттметра или варметра.

Известно устройство, предназначенное для измерения фазовых характеристик четырехполюсников. Однако оно не позволяет с необходимой точностью измерять малые углы сдвига фаз (р 10), в частности между токами, Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство, предназначенное для измерения угла сдвига фаз в энергетических установках. Однако указанное устройство позволяет определить фазо Ы „1786447 А1

2 ность изобретения: с целью повышения точности измерения при малых углах сдвига фаз, устройство содержит источник 1 тока, соединенный с входной клеммой измеряемого трансформатора 2 така и шунта 3, выход последнего соединен с ах»дом фаэосдвигающего интегратора 4, выход которого соединен с входом компаратора 5, выход компаратора 5 соединен с входом инвертора 6 и управляющим входом ключа

7, выходная клемма трансформатора 2 тока соединена со входбм первого ключа 7, выход шунта 3 соединен с входом ключа 8, выходы ключей 7 и 8 соединены с входом усилителя 9, выход усилителя 9 соединен с индикатором 10. 1 ил. вый сдвиг трансформаторов тока только косвенным путем при этом с низкой точностью не выше 5 .

Целью изобретения является повышение точности измерения при малых углах сдвига фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угла сдвига фаз трансформаторов тока, состоящего из входа устройства. соединенного с входом трансформатора, фазосдвигающего устройства, выход которого соединен с входом компаратора и усилителя, 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

1786447

2 01

U = sinp входом инвертора и управляющим входом первого ключа, выход инвертора соединен с управляющим входом второго ключа. выходы ключей соединены с входом усилителя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается 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 ключа и входом фазосдвигающего устройства, выход компаратора соединен с входом инвертора и управляющим входом первого ключа, выход инвертора ключей соединен с входом усилителя, Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна", Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изобра>кена функциональная схема устройства, содержащая 1 источник тока, трансформатор 2 тока, в котором производится измерение угла сдвига фаз (не входит в состав заявляемого устройства), шунт 3, фазосдвигающее устройство 4, компаратор 5, инвертор 6, первый и второй ключи 7 и 8, усилитель 9, индикатор 10.

Источник тока 1 соединен с входами проверяемого 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 управляющим входом ключа

7, Выход инвертора 6 соединен с управляющим входом ключа 8, выходы ключей 7 и 8 соединены с.входом усилителя 9, выход усилителя соединен с индикатором 10.

Устройство работает следующим обра: зом, Со входа источника тока 1 подается калиброванная величина переменного тока.

На выходе шунта получаем напряжение, пропорциональное величине калиброванного тока. В качестве шунта 3 используется без реа кти вн ый ш унт. Сдвиг фазы, вносимый безреактивным шунтом н зависимости от конструкции шунта, мо>кет колебаться от десятых долей до единиц минут и не сказы-, вается на точность измерения. Сигнал с вы5

1 хода шунта 3 подается на фазосдвигак>щее устройство 4, обеспечивающее сдвиг 90 . С помощью компаратора 5 вырабатывается прямоугольный импульс, который подается на управляющий вход ключа 7. Сигнал с выхода трансформатора 2 подается на вход ключа 7.

При отсутствии сдвига в трансформаторе 2 постоянная составляющая сигнала на выходе ключа 7 будет равна нулю. При сдвиге фаз трансформатора 2 средняя составляющая на выходе ключа 7 будет равна: где U1 —.амплитуда напряжения, получаемая на выходе трансформатора 2. Сигнал, получаемый на выходе ключа 7, усиливается усилителем и отображается на индикаторе

10. Таким образом, на индикаторе будет отображаться величина, пропорциональная сдвигу фаз.

В случае погрешности р1 получения 90 в интеграторе 4 появится погрешность измерения.

Для повышения точности измерения устройства используется сигнал получаемый на шунте. Он подается на ключ 8, который управляется инвертором 6 в противофазе по отношению к ключу 7. В этом случае веЛичина сигнала U2, подаваемый на усилитель 9 будет равна:

02 = sin (p+ р1) — sin p1 (2)

2U1, 20з где 0з — амплитуда синусоидального напряжения, получаемого на выходе шунта, Минус у второго элемента правой чЭсти формулы (2) получается благодаря работе ключей 7 и 8 в противофазе. Из выра>кения (2) следует, что при р и р1 малых величИнэх, меньших 2О, мы имеем

U2 = sin p cos p1 +

2 U1

+ sin p1 cos p — — или (4) 2U1 U2

2 U1 . 2 tU1 — Ug)

02 = $!и p + — — — - sin

Формула изобретения

Устройство для измерения угла сдвига фаз трансформаторов тока, содержащее клеммы для подключения первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, последовательно соединенные фазосдвигающий интегратор и компаратор, Составитель Ю.Гантимуров

Техред M.Moðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 246 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производсгвенно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рения угла сдвига фаз токового трансформатора, При р (2" (диапазон измерения заявляемого устройства) и разности между Ui u

Оз не более 1.0% величина погрешности, определяемая разностью выражений (1) и (3) не будет превышать 0,1%, Использование заявляемого технического решения позволяет ввести технологический контроль измерительных трансформаторов тока перед сборкой приборов, что снижает трудоемкость, а также повышает надежность прибора. последовательно соединенные усилитель и индикатор, от л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения малыхх углов сдвига фаз трансформаторов тока, 5 в него дополнительно введены источник тока, шунт, инвертор и два ключа, причем первая клемма источника тока соединена с первой клеммой первичной обмотки трансформатора тока, вторая клемма упомянутой

10 обмотки соединена с входом фазовращающего интегратора и через шунт с второй заземленной клеммой источника тока, выход компаратора соединен с управляющим входом первого ключа и входом инвертора, 15 выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого соеди" нен с входом фазосдвигающего интегратора, а выход — с входом усилителя и выходом первого ключа, вход которого соединен с

20 клеммой для подключения вторичной обмотки трансформатора тока,