Устройство для измерения колебательной мощности генератора для электротехнологии

Устройство для измерения колебательной мощности генератора для электротехнологии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ МОТ1НОСТИ ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, содержащее масштабные преобразователи тока и напряжения, перемножитель, сумматор и потенциометрический регулятор, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены фильтр низких частот и термоэлектрический квадратор, причем выходы масштабных преобразователей подключены к входам перемножителя , выводы нагревателя термоэлектрического квадратора подключены параллельно последовательно соединенным фильтру низких частот и масштабному преобразователю тока, а выход термоэлектрического квадратора - к входу потенциометрического регулятора, входы сумматора соединены с выходами потенциометрического регулятора и перемножителя, а выход (Л является выходом устройства. s| со :О О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОь|ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (19) (! 1) Ф

4(sI) С 01 R 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABiOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3568252/24-21 (22) .24.03.83 (46) 30.03.85. Бюл. Ф 12 (72) И.Т.@панько (53) 621.317. 38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 240839, кл. С 01 R 21/06, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

В 239438, кл. С 01 R 21/06, 1967.

3 ° Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3477086/ 18-21, кл. G 01 R 21/06, 1982. .(54)(52) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, содержащее масштабные преобраэователи тока и напряжения, перемножитель, сумматор и потенциометрический регулятор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в него введены фильтр низких частот и термоэлектрический квадратор, причем выходы масштабных преобразователей подключены к входам перемножителя, выводы нагревателя термоэлектрического квадратора подключены параллельно последовательно соединенным фильтру низких частот н масштабному преобразователю тока, а выход термоэлектрического квадратора — к входу потенциометрического регулятора, входы сумматора соединены с выходами потенциометрического регулятора и перемножителя, а выход. является выходом устройства.

1147996

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам:для измерения мощности, в диапазоне высоких частот, и может быть использовано, например, для 5 измерения колебательной мощности генератора в электротермической или

Ъ ультразвуковой установке.

Известно устройство для измерения колебательной мощности генерато — 10 ра, содержащее индикатор (электродинамический ваттметр), токовая катушка которого включена в цепь катода генераторной лампы, а параллельная цепь соединена с выпрямительным 15 блоком, включенным на выходе делителя напряжения, подключенного к коле бательному контуру (1) .

Показания,индикатора пропорцио-. нальны произведению величин постоян-- щ ной составляющей анодного тока лампы и напряжения на колебательном контуре.

Однако точность такого устрой-. ства недостаточна вследствие нели.нейной зависимости между постоянной составляющей и первой гармоникой анодного тока и падает с увеличением фазового сдвига между анодным током и напряжением на контуре.

Известно также устройство для измерения колебательной мощности генератора, содержащее делитель напряжения, шунт и индикатор (электроди-намический указатель), причем токовая 35 обмотка индикатора с помощью шунта включена в цепь источника питания, а параллельная обмотка соединена с делителем напряжения, включенным на выходе колебательного контура )2) .40

Недостатками устройства являются ограниченный частотный диапазон и низкая точность измерения..

Первый недостаток обусловлен тем, что в качестве перемножителя исполь- 45 зован электродинамический ваттметр, верхняя грайица частотного диапазона которого не превышает 20 кГц.

Точность устройства дополнительно снижается при увеличении фазового сдвига между током и напряжением на контуре, если изменяют его,параметры.

Другим источником погрешности измерения является то, что*через токовую цепь ваттметра пропускают полный 55 ток, а не его первую гармонику, которая и определяет колебательную мощность.

Наиболее близким к предложенному является устройство для измерения мощностй, содержащее масштабные преобразователи тока и напряжения, выходы которых подключены к входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу перемножителя, а второй вход — к второму входу перемножителя и через последовательно соединенные потенциометрический регулятор н выпрямитель — к выходу масштабного преобразователя тока (3) .

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения. Это объясняется следующими прнчинами.

Как известно, погрешность фазочувствительного выпрямления пропорциональна egg. Для изменения режима генератора и его согласования с меняющейся нагрузкой приходится, как правило, изменять параметры колебательной системы. При этом частота генерации может отличаться от.собственной резонансной частоты контуров на 10 — 153. Можно показать, что угол сдвига фаз между напряжением на контуре и током в фидере, соединяющем колебательный контур с актив-. ным элементом генератора, при этом о достигает 20 . Следовательно, погрешность фазочувствйтельного выпрямления становится недопустимо

;большой, Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения колебательной мощности, генератора для электротехнологии, содержащее масштабные преобразователи тока и на- пряжения, перемножитель, сумматор и потенциометрический регулятор, дополнительно введены фильтр низких частот и термоэлектрический квадратор, причем выходы масштабных преобразователей подключены к входам перемножителя, выводы нагревателя термоэлектрического квадратора.подключены параллельно последовательно соединенньич фильтру низких частот и масштабному преобразователю тока, а выход термоэлектрического квадратора — х входу потенциометрического регулятора, входы сумматора соединены с выходами потенциометрического

11479 (2) (s) вР Ф 5 а ) регулятора и перемножителя, а выход является выходом устройства.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства применительно к ламповому генератору °

Устройство содержит масштабные преобразователи 1 и напряжения 2, выходы которых соединены с входами перемножителя 3, фильтр 4 10 низких частот, включенный в катодную цепь генераторной лампы 5 последовательно с преобразователем тока 1.

Параллельно преобразователю 1 и фильтру 4 подключены выводы нагрева- 15 теля термоэлектрического квадратара 6, содержащего последовательно . соединенные термоэлектрический преоб-. разователь 7 и дифференциальный усилитель 8 постоянного тока, выход ко1 торого через потенциометрический регулятор 9 подключен к первому входу сумматора 10, второй вход которого соединен с выходом перемножителя 3, а выход является выходом устройства. 2S

Предложенное устройство рабо1ает следующим образом.

Колебательная мощность лампового

Генератора измеряется как разность между мощностью выпрямителя и мощностью потерь на аноде лампы 5 и в элементах генератора, т.е.

P РО РяФ (1) где Р— колебательная мощность генератора, кВт;

Р— мощность выпрямителя, кВт.;

Ро Па То о0

Р— мощность потерь на аноде

0 и в контурах,:кВт;

Р— I ° R.a a 10

I - действующее значение анода ного тока генераторной лампы, А;

I . — постоянная составляющая

50 анодного тока, А;

Π— напряжение источника анодного питания, кВ;

R — - -- полное сопротивление потерь на аноде генераторной лампы и в элементах колебательного контура, Ом.

Сигнал постоянного тока, пропорциональный Р„, вырабатывается на выходе перемножителя 3, на первый вход которого поступает напряжение:с выхода преобразователя 2 напряжения, пропорциональное Оо, а на второй вход — выходное напряжение преобразо96

Ю вателя 1. В цепи катода лампы 5 проI исходит разделение анодного тока.

Через нагреватель преобразователя 7 проходит полный анодный ток, представляющий собой в общем случае сумму постоянной составляющей Хо, пер" о вой и высших гармоник. Благодаря введению в цепь катода фильтра 4 низких частот, препятствующего прохождению через преобразователь 1 переменных составляющих анодного тока, выходной сигнал преобразователя тока пропорционален I< о

Часть постоянной составляющей анодного тока, проходящей через преобразователь 1, равна ян

Г пт ао о +я 4я

IIr Ф и где R — сопротивление нагревателя преобразователя 7, Ом;

R — сопротивление преобразова-.

Цт теля 1, Ом;

R — активное сопротивление фильтра 4, Ом.

Падение напряжения на цреобраэова. теле .! тока

< . -а„Rnr

0 — К,-то, (3) у н

R н где М,= — — — — — - коэффициент про" ф " порциональности.

Напряжение на выходе перемножителя 3

О„=к 0> 0 -ki. 1 г Ua о, ."зло у (4) где 1-„,k3 — коэффициенты пропорциональности.

Выходное напряжение квадратора 6 с достаточной для практики точностью можно считать пропорциональнъак квадрату тока в нагревателе, т.е.

UN k4 IQ где 1с — коэффициент пропорциональности

Tom I„, проходящий через потеициометрический регулятор 9, вызываег падение напряжения U которое по-.

IIP в дается на первый вход сумматора 10 где k< — коэффициент передачи регулятора 9.

1147996

Составитель С.Кабиков

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Микеш Корректор В.Гирняк

Заказ 1571/38 . Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

На выходе сумматора 10, который представляет собой дифференциальный операционный усилитель с усилением разности входных сигналов, возникает напряжение Ущ„„

rpe k — коэффициент передачи сум6 матора 10.

В режиме холостого хода генератора, т.е. когда нагрузка отключена от колебательного контура генератора, мощность Р полностью равна потерям на аноде и в контуре, следовательно, разность между ними.в этом режиме равна нулю.

Если за счет выбора величины k< добиться нулевого показания индикатора, т.е.

Вне "Ь(М,Ро "e 1 S „)= можно считать, что величина

k k

1(o пропорциональна мощности потерь Р .

В рабочем режиме генератора прй неизменной величине Р„ эта величина всегда пропорциональна мощности потерь Ра и, следовательно, выi k6k3 (Po "Pa ) -k6ksP2

Значит, показания индикатора при ,неизменном положении движка регулятора 9 в любом режиме генератора.пропорциональны его колебательной мощности.

Предложенное устройство можно использовать также для измерения колебательной мощности транзисторных генераторов, которые в электротехнологии применяются только в ультразвуковых установках (в связи с заменой лампы транзистором речь должна ,идти о коллекторе вместо анода, масштабные преобразователи могут быть выполнены иначе). В ионных преобразователях частоты устройство использовать нельзя, так как на практике обычно применяют преобразователи со скрытым звеном постоянного тока.

Предложенное устройство имеет более высокую точность по сравнению с прототипом, так как вследствие изменения алгоритма преобразования исключается необходимость выявления фазового угла между напряжением на контуре и током в фидере, соединяющем контур с активным элементом. При изменении связи между контурами (в многоконтурном генераторе), согласовании генератора с нагрузкой, 30 регулировании энергетического режима за счет изменения параметров колебательной системы этот угол изменя„о ется на 15, расчетное значение максимальной погрешности измерения cosY при этом 27Х . В предложенном устройстве погрешность измерения, вызванная изменением указанного фазового угла, устраняется полностью.