Цифровой автокомпенсатор для измерения комплексных параметров переменного тока

310388

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ боюз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Хе

Заявлено 16.Х.1969 (№ 1367377/18-24) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 26.VII.1971. Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 11.Х.1971

МПК Н 03k 13/17

G 06j 3/00

Комитет йо делам

Изобретений и открытий йри Совете Министров

СССР

УДК 681.325(088.8) ВСЕСОЮЗНАЯ . -! TI> хHi . Н «р р

Автор изобретения

Н. Г. Бабаев

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбеков

Заявитель

ЦИФРОВОЙ АВТОКОМПЕНСАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к преобразованию комплексных параметров переменного тока в цифровую форму.

В настоящее время для измерения комплексных параметров используются мостовые и компенсационные методы измерения на переменном токе. Однако почти все известные приборы работают на одной частоте или имеют возможность переключаться на некоторые фиксированные частоты. Обычно применяют промышленную частоту 50, 400 и 1000 гц. B отдельных разработках используется повышенная частота в килогерцах и мегагерцах.

Работа на одной фиксированной частоте препятствует широкому применению мостовых и компенсационных приборов переменного тока. В последние годы в научных исследованиях и в разработках методов автоматического контроля возникают вопросы измерения комплексных параметров исследуемых объектов в ди а п азоне частот.

Предл агается цифровой автокомпенсатор для измерения комплексных параметров переменного тока в диапазоне частот, содержащий цепь измерения, цепь сравнения, цифровой делитель напряжения, опорный генератор переменной частоты, усилитель разбаланса, два формирователя прямоугольных импульсов, схемы совпадения, генератор импульсов, инвертор, два триггера, реверсивный счетчик, регистр кода числа, два накопительных счетчика с цифровыми индикаторами, реле с двумя переключающими контактами.

Для расширения диапазона частот преобразуемого сигнала выход опорного генератора переменной частоты подключен одновременно к цифровому делителю, источнику измерения и входу первого формирователя, выход послед10 него соединен с одним из входов первой схемы совпадения, к другим входам которой через второй формирователь подключены выход усилителя разбаланса и выход генератора импульсов; выход первой схемы совпадения под15 ключен ко входу вычитания реверсивного счетчика, выход второй схемы совпадения соединен со входом сложения реверсивного счетчика через последовательно включенные триггеры, причем второй триггер блокирован н.з.

20 контактом реле, через второй переключающий контакт которого выход реверсивного счетчика соединен с регистром кода числа и накопительным счетчиком.

На фиг. 1 изображена блок-схема цифрового

25 автокомпенсатора; па фиг. 2 — эпюра напряжений процесса уравновешивания; на фиг, 3— векторная диаграмма.

Источник измерения 1 и цифровой делитель напряжения 2 питаются от одного источникаЗ0 генератора 8 переменной частоты. Схема срав310388

3 нения выявляет сигнал разбаланса AU=

= U — U, который после усиления усилителем 4 подается на формирователь 5 прямоуголь ых импульсов, Одновременно сигналы генератора переменной частоты формируются в прямоугольные формы вторым формирователем б и подаются параллельно на две схемы совпадения 7 и 8.

Схема совпадения 7 имеет три входа, На первый вход подаются формированные сигналы усилителя разбаланса, а на второй — сигналы генератора переменной частоты. На третий вход подаются импульсы высокой частоты генератора импульсов 9, с помощью которых разностный сигнал модулируется по фаз и преобразуется в число-импульсный код.

Вторая схема совпадения 8 имеет два входа. На первый вход подаются инвертированные инвертором 10 выходные сигналы формирователя 6 от генератора переменной частоты, а на второй вход подаются импульсы генератора 9. Таким образом, полупериод опорного сигнала генератора переменной частоты преобразуется в число-импульсный код и с помощью триггера 11 делится на два. Выходные импульсы триггера 11 пропорциональны

1/4 периода опорного сигнала или 90 значению периода. Выход триггера 11 подключен через н.з. контакт реле 12 ко входу сложения реверсивного счетчика 18. Ко второму входу вычитания реверсивного счетчика подключен выход схемы совпадения 7, где число импульсов пропорционально фазовому сдвигу между векторами напряжения разбаланса и опорного сигнала генератора переменной частоты.

Момент компенсации характеризуется ортогональностью векторов фазовой чувствительности и разбаланса напряжения.

Следовательно, при 90 сдвиге указанных векторов ко входам сложения и вычитания реверсивного счетчика последовательно в каждом периоде опорного сигнала будет поступать одинаковое число импульсов. Вдали от равновесия ко входу вычитания реверсивного счетчика будет поступать меньшее число импульсов, и разность чисел импульсов в двух каналах будет накапливаться реверсивным счетчиком.

Скорость накопления импульсов зависит ог расположения разностного вектора в координатной плоскости.

Следовательно, вдали от равновесия скорость накопления импульсов высока, а с наступлением равновесия она уменьшается и приближается к нулю.

Выход реверсивного счетчика подключен параллельно ко входу счетчика импульсов 14, являющегося регистром кода числа цифрового делителя напряжения, и «о входу накопительного счетчика 15 с цифровым индикатором, для цифрового представления и запоминания синфазной составляющей измеряемого вектора.

Таким образом, цифровой делитель квантует компенсирующее напряжение до тех пор, 55

5

4 пока вектор разностного напряжения не будет перпендикулярен к вектору опорного напряжения. Процесс уравновешивания протекает критически, т. е. с наступлением равновесия шаги квантования компенсирующего напряжения по времени постепенно увеличиваются. Эпюра напряжений процесса уравновешивания приведена на фиг. 2.

Определение квадратурной составляющей измеряемого напряжения осуществляется включением тумблера В„, с помощью которого реле 12, получив питание, срабатывает, и через переключающий контакт 16 импульсы реверсивного счетчика направляются ко второму накопительному счетчику с цифровым индикатором 17 для цифрового представления и запоминания квадратурной составляющей измеряемого вектора.

Вторым контактом 18 реле 12 одновременно подключает к выходу триггера 11 второй триггер 19, с помощью которого импульсы делятся дополнительно на два.

Таким образом, ко входу сложения реверсивного счетчика в каждом периоде опорного сигнала поступают импульсы, пропорциональные 1/3 периода или 45 значения полного периода. При этом ко входу вычитания будет поступать в два раза больше импульсов, чем ко входу сложения, и реверсивный счетчик снова будет накапливать импульсы.

В этом случае импульсы с общего выхода реверсивного счетчика поступают дополнительно к счетчику импульсов 14 и ко второму накопительному счетчику 15. Цифровой делитель дополнительно квантует компенсирующее напряжение до тех пор, пока вектор разностного напряжения не приобретает расположение в координатной плоскости по отношению к опорному вектору 45 .

При этом значение дополнительно введенного напряжения в цепь компенсации будет пропорционально синфазной составляющей измеряемого напряжения. Это видно из приведенной векторной диаграммы на фиг. 3.

Для повторных измерений предусмотрен общий сброс содержания накопительных счетчиков и счетчика регистра.

Перестройка частоты работы компенсатора осуществляется с помощью общей ручки управления, которая одновременно изменяет частоты опорного генератора и генератора импульсов. Это делается с целью обеспечения постоянства чувствительности фазометра в диапазоне частот работы компенсатора.

Предмет изобретения

Цифровой автокомпенсатор для измерения комплексных параметров переменного тока в диапазоне частот, содержащий цепь измерения, цепь сравнения, цифровой делитель напряжения, опорный генератор переменной частоты, усилитель разбаланса, два формирователя прямоугольных импульсов, схемы сов310388 падения, генератор импульсов, инвертор, два триггера, реверсивный счетчик, регистр кода числа, два накопительных счетчика с цифровыми индикаторами, реле с двумя переключающими контактами, отличаюшийся тем, что, с целью расширения диапазона частот преобразуемого сигнала, выход опорного генератора переменной частоты подключен одновременно к цифровому делителю, источнику измерения и входу первого формирователя, выход последнего соединен с одним из входов первой схемы совпадения, к другим входам которой через второй формирователь подключены выход усилителя разбаланса и выход гснератора импульсов, выход первой схемы совпадения подключен ко входу вычитания реверсивного счетчика, выход второй схемы совпадения соединен со входом слохкения реверсивного счетчика через последовательно включенные триггеры, причем второй триггер блокирован н.з. контактом реле, через второй переключающий

10 контакт которого выход реверсивного счетчика соединен с регистром кода числа и накопительным счетчиком.

310388 Риг 2

Фиг.,у

Составитель Н. А. Козлов

Редактор Б, С. Нанкина Техред А. А, Камышникова Корректоры; Л. В. Орлова и В. И. )Колудева

Заказ 2627/7 Изд. № 1056 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2