Патент ссср 152506
Иллюстрации
Реферат
Класс G Olr; 21е, 36„
Яо 152506
СССР
° F.ъ -,).д1 « }1,"71Т "; „; м, ТЕЛМИс1-;.1..< ,1
1 БИБ„".Р Ц 1,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Подписная группа М 95
Ю. А. Скрипник, В. И. Скрипник и lo. М. Туз
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Заявлено 20 октября 1961 г. за Хе 748631/24-7 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений» М 1 за 1963 г.
В исследовательской практике часто возникает необходимость измерения эффективных значений напряжений в широком диапазоне частот с точностью до десятых долей процента. На низких частотах эта задача решается просто с помощью образцового прибора переменного тока (миллиамперметра) класса 0,2 — 0,1 и набора безреактивных сопротивлений, подогнанных на постоянном токе методом компенсации.
На повышенных частотах свыше 1 — 5 кги задача усложняется как из-за отсутствия образцовых приборов высоких классов точности, так и из-за резкого возрастания частотных погрешностей образцовых проволочных сопротивлений.
В основу предлагаемого устройства для измерения эффективных значений электрических переменных напряжений повышенной и высокой частоты положен широко известный прием сравнения двух переменных электрических напряжений с помощью двухканального электронного переключателя, периодически с низкой частотой переключений подключающего сравниваемые электрические величины к входу одного и того же измерительного канала, на выходе которого при неравенстве сравниваемых напряжений возникает переменное напряжение с частотой коммутации.
Особенностью устройства, составляющего предмет изобретения, является наличие в нем малоинерционного термопреобразователя, подключенного к выходу электронного переключателя и введенного в цепь глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей электронный переключатель совместно с усилителем несущей частоты.
Этим достигается уменьшение асимметрии каналов электронного переключателя и, как следствие, повышение точности измерения. № 152506
C целью подавления постоянной составляющей термо-э.д.с. указанного малоинерционного термопреобразователя, последовательно с ним включается инерционный термопреобразователь, потенциальные зажимы которого включены встречно зажимам первого преобразователя.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
Измеряемое напряжение U и эталонное напряжение частоты 50 гц
U подаются на автоматический переключатель, частота переключения которого (1 — 2 гц) значительно меньше частоты эталонного напряжения. В качестве автоматического переключателя используется двухканальный электронный коммутатор на лампах Л, — J7<, каналы которого охвачены глубокой отрицательной обратной связью. Сравниваемые напряжения U и UÄ поступают на управляющие сетки коммутирующих ламп J7, и Л4, управление которыми осуществляется с помощью двух ламп Л и Лз, шунтирующих цепи экранных сеток ламп Л, и Л4. На сетки управляющих ламп Л и Л подаются два противофазных напряжения от мультивибратора М. В течение положительного полупериода внутреннее сопротивление управляющей лампы J7> (или Л,) мало по сравнению с сопротивлением R, (или R>), через которое на экранную сетку подается положительное напряжение. Поэтому потенциал экранной сетки уменьшается и становится ниже потенциала катода. В течение отрицательного полупериода напряжения управляющая лампа заперта и на экранных сетках восстанавливается нормальное напряжение.
Так как частота переключений значительно меньше частоты измеряемого и эталонного напряжений, то напряжение на общей анодной нагрузке, состоящее из пакетов сравниваемых напряжений, можно приближенно рассматривать как напряжение, промодулированное по амплитуде с частотой Q.
Модулированное напряжение с общего выхода коммутирующих ламп J7, и J7, поступает на усилительную лампу Л.- и затем на согласующую лампу Л, частью катодной нагрузки которой является общая катодная нагрузка R3 — R4 коммутирующих ламп. Такое включение обеспечивает глубокую отрицательную обратную связь по обоим каналам переключателя при минимальном количестве междукаскадных RCсвязей. Последнее необходимо для обеспечения устойчивости переключателя при наличии глубокой замкнутой связи между каскадами.
В катодную цепь согласующей лампы Л включен малоинерционный термопреобразователь Т77-1, термоэлектродвижущая сила (т.э.д,с.) которого является выходной величиной двухканального переключателя.
Если пренебречь переходными процессами в момент коммутации, ток в цепи термопреобразователя будет изменяться по такому же закону, что и напряжение на общей анодной нагрузке.
При периодическом изменении тока нагревателя по прямоугольной огибающей т.э.д.с. соответственно изменяется по экспоненциальному закону. При идентичности коэффициентов преобразования обоих каналов переключателя во всем диапазоне частот, которая обеспечивается глубокой отрицательной обратной связью, т.э.д.с. термопреобразователя ТП-1 может быть представлена в виде: е, = и й (Un,q (1 — е )F (t) + (/х,ю (1 — е ) F,(i)) +I где: k, — постоянный коэффициент пропорциональности при квадратичной характеристике термопреобразователя ТП-1;
М 152506
l4 — коэффициент преобразования каналов переключателя; т — постоянная времени термопреобразователя;
1ю — катодный ток лампы Jfo, U „ и Е/х,,4 — эффективные значения сравниваемых напряжений;
F> (t) и F, (t) — прерывные функции, удовлетворяющие условию: () + F () = 1 p < g <2
F,(1) F,(Î = 0
Это выражение можно приближенно рассматривать как промодулированное по треугольной огибающей постоянное напряжение е, =, 1, Ucp 1 + lг,.(япй — — япЗ Ы вЂ” — sin51)t +1
2Г 8т . 1, 1
О ) где: U, №Ф х:)г)
2 среднеквадратичное значение эффективных напряжений; коэффициент амплитудной модуляции;
<>ь
Й,, = 1 — е — (— динамический коэффициент передачи
l термопреобразователя.
Таким образом, в результате наличия низкочастотной огибающей в токе термопреобразователя, кроме постоянной составляющей т.э.д.с., появляется переменная составляющая с частотой коммутации Q. Полезным сигналом является переменная составляющая э.д.с., пропорциональная разности эффективных значений сравниваемых напряжений: е, k4 1 — е (U ä,,ð — U õ-.ф) sin42t
С целью подавления постоянной составляющей встречно с безынерционным термопреобразователем ТП-1 включен инерционный термопреобразователь ТП-2, т.э.д.с. которого е, равна постоянной составляющей т,э.д.с. малоиперционного термопреобразователя и направлена встречно. Переменная составляющая т.э.д.с. e. - инерционного преобразователя ТП-2 значительно меньше е,, так как динамический коэффициент передачи преобразователя ТП-2 значительно меньше соответствующего коэффициента преобразователя ТП-1.
Переменная составляющая т.э.д.с., усиленная усилителем постоянного тока УПТ, поступает на фазочувствительный выпрямитель ФЧВ, который питается от того же генератора прямоугольных колебаний (мультивибратора М), что и электронный переключатель.
Выпрямленное напряжение подается на вход дифференциального магнитного усилителя ДМУ, нагрузкой которого является управляющая обмотка асинхронного реверсивного двигателя РД. Вал двигателя через редуктор P связан с ротором бесконтактного сельсина БС. Напряжение с роторной обмотки сельсина (потенциал-регулятор) поступает на вход коммутатора.
Вал двигателя РД вращается до тех пор, пока разность эффективных значений измеряемого и эталонного напряжений не будет равна нулю, т. е. пока не исчезнет амплитудная модуляция. № 152506
В этом случае измеряемое напряжение, поданное на вход электронного переключателя, уравновешивается эталонным напряжением (50 гц), вырабатываемым бесконтактным потенциал-регулятором, По показаниям электродинамического миллиамперметра Пр и величине эталонного сопротивления (R.- — R>) судят о величине эффективного значения напряжения U
Выбор пределов измерения осуществляется с помощью сдвоенного переключателя П-1 и П-2.
Предмет изобретения
1. Устройство для измерения эффективных значений электрических переменных напряжений повышенной и высокой частоты путем их сравнения с переменным напряжением низкой частоты, содержащее образцовый прибор переменного тока, набор образцовых сопротивлений и двухканальный электронный переключатель, осуществляющий поочередное с низкой частотой переключений подключение к измерительной схеме измеряемого и эталонного напряжений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения асимметрии каналов электронного переключателя, на выходе последнего включен малоинерционный термопреобразователь, введенный в цепь глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей электронный переключатель совместно с усилителем несущей частоты.
2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью подавления постоянной составляющей т.э,д.с, малоинерционного термопреобразователя, последовательно с ним включен инерционный термопреобразователь, потенциальные зажимы которого включены встречно зажимам малоинерционного термопреобразователя. п-г