Устройство для измерения реактивного сопротивления

Устройство для измерения реактивного сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

3 се с

О П И С А""Я- -К -

Союз Советскик

Социалистические

Республик 736024

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (6l ) Дополнительное к dBT. свил-ву (22) Заявлено 09. 11.77 (21) 2541494/18-2 (51) М. Кл.

Q 01 Р 27/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет по делам иэооретений и открытий

Опубликовано25.05.80. Бюллетень №19

Дата опубликования описания 28.05.80 (53) УДК621 317. 332.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Е. Синдаловский и С. С. Березин

Ленинградское ордена Октябрьской Революции высшее инженерное морское училище им. адм С. О. Макарова (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электрическим измерениям и может найти применение при автоматическом контроле и измерении реактивных сопротивлений нагруженных цепей с сигналами сложной

5 формы.

Известно устройство для измерения реактивного сопротивления, содержащее датчик ЭДС Холла, помещенный в воздушный зазор дросселя на сердечнике которого е (з 1о размещены две управляюшие обмотки (11.

По одной обмотке протекает ток, пропорциональный току нагрузки, а по gpyгой — ток, пропорциональный напряжению нагрузки. Последовательно со второй обмоткой включено переменное реактивное сопротивление.

Индукция в воздушном зазоре дроссе ля определяется намагничиваюшими силами обеих обмоток.

Изменяя величину переменного реактивного сопротивления, добиваются равенства нулю постоянной составляющей

ЭДС Холла. В этом случае величина переменного реактивного сопротивления пропорциональна измеряемому реактивному сопротивлению нагрузки.

К недостаткам этого устройства относятся погрешности, вносимые преобразователем Холла (температурная чогреш ность, напряжение неэквипотенциальности, нестабильность параметров во времени и т.д) и обмоткой дросселя, ток «торой пропорционален напряжению нагрузки.

Воэможности устройства при работе с сигналами сложной формы ограничены.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для измерения активной мощности, содержащее резистор, идентичные вычислительные блоки, выходы которых соединены с входами сумматора, регистрируюшие блоки, которые подключены к выхо« дам вычислительных блоков, два модульных анализатора спектра, входы которых соединены параллельно, один — к резис тору, другой — к исследуемому участку

3 7360 цепи, а их однопорядховые выходы соединены с одним из вычислительных блоков соответственно 2, Недостатком таких устройств является низкая точность измерения активной мош5 ности, обусловленная нестабильностью напряжения вспомогательного генератора модульного анализатора спектра, неидентичностью характеристик квадраторов вы.числительного блока и отклонением характеристик квадраторов от чисто квадратичных. Устройство не позволяет измерять реактивное сопротивление .

11елью изобретения является автоматизация процесса измерения и повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения реактивного сопротивления, содержащее два квадратурных анализатора спектра, параллель- 0 но входам первого анализатора спектра подключен резистор, а входы второго анализатора спектра соединены с зажимами цля подключения исследуемого реактивного сопротивления, два блока вычисления и реги- z5 стратор, введены два коммутатора и блок деления, причем выходы первого анализатора спектра соединены с одними из входов первого коммутатора и с входами второго коммутатора, выходы которого gp соответственно соединены с входами опного из блоков вычисления, выходы второго анализатора спектра соединены с другими входами второго коммутатора, выходы последнего соответственно соединены с входами другого блока вьгчисления, выходы одного и другого блоков вычисления соответственно соединены с входами блока деления, выход которого соединен с регистратором. 40

Кроме того один блок вычисления содержит два перемножителя, выходы которых соединены с входами сумматора, а другой блок вьгчисления содержит два перемножителя, выходы которых соедн- 45 иены с входами блока вычитания.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из резистора 1, включенного последовательно с исследуемым реактивным сопротивлением 2, двух анализаторов 3 и 4 спектра, которые выполнены квадратурными, вычислительного блока 5, состоящего из сумматора 6 с подключенными к нему перемно-5

55 жителями 7 и 8, и вычислительного блока 9, включающего в себя блок вычитания 10 и перемножители 11, 12,блока

24 ф деления 13, связанного с вычислительными блоками 5 и 9 регистратора 14, и двух коммутаторов 15 и 16 с блоком упр авления 1 7.

Входы каждого из перемнбжителей 7 и 8 вычислительного блока 5 закорочены и поочередно подключаются через коммутатор 15 к однопорядковым выходам анализатора 3, а входы вычислительного блока 9, соответственно входам блоха 5, через коммутатор 16 соединяются с разноименными выходами рассматриваемой гармоники обоих ана. лизаторов спектра 3 и 4. С помощью устройства реактивное сопротивление к -ой гармоники х вычисляется, исходя из вьгражения lc.

«(9.

K. где Q» — реактивная мощность х-с>й гармоники;

1» — действующее значение тока х-ой гармоники.

Исследуемые сигналы в процессе анализа дискретизируются с шагом Е а = —

К где Т вЂ” длительность исследуемого сигнала;

М = к + 1 — объем анализируемого массива выборок.

Шаг дискретизации может изменяться в широких пределах.

Каждый анализатор спектра 3 и 4 имеет N пар выходов. Результаты анализа с анализаторов выдаются в виде пар постоянных напряжений, характеризующих квадратурные составляющие членов разложения в ряд Фурье сигналов, приложенных к входам анализаторов

3 и 4 спектра.

С анализатора 3 спектра снимаются квацратурные составляющие вектора

- el сов,ц) и l iin Ю,, а

«»l « » км j« с анализатора 4 спектра — составляю—, шие вектора 0 -U соь ) и Ч1 у, «rn клм ик цк ) i» начальные фазы напряжения и тока х-ой гармоники; r — - активное сопротивление резистора 1.

Квадрат действующего значения 1-ой гармоники то а вьгчисляется в аналоговом аиде в блоке вычисления 5 по формуле

Реактивная мощность к-ой гармоники вычисляется в аналоговом виде в

-36OZ4

30 блоке вычисления 9, исходя иэ соотношения — U 1 SlnR =

2. к ъ кто к

0 in% el се%. -0 со % г1

ИЮ ЦК KAl iK К1Т U КЮ Ъ

2r

-v =% где ук 1к к

Устройство работает следующим образом.

С зажимов исследуемого реактивного сопротивления 2 и резистора 1 сигналы, пропорциональные напряжению и току нагрузки, подаются на входы анализаторов

4 и 3 спектра. С выхода анализатора 3 спектра снимаются два постоянных напряжения, соответствующие квадратурным составляющим гармоники тока, на которой производится измерение сопротивления.

Далее эти напряжения возводятся в квад20 рат (перемножаются сами на себя) перемножителями 7 и 8. В сумматоре 6 выходные сигналы устройств перемножения складываются, образуя сигнал, пропорциональный квадрату действующего значения тока гармоники. Затем этот сигнал поступает на вход блока деления 13. Одновременно результаты анализа обоих анализаторов в виде постоянных напряжений, соответствующих разноименным сос36 тавляюшим однопорядковых напряжения и тока, попарно перемножаются перемножителями 11 и 12. В блоке вычитания 10 выходные сигналы перемножителей вычитаются, образуя сигнал, пропор35 циональный реактивной мощности соответствующей гармоники.

Деление реактивной мощности к-ой гармоники на квадрат действующего значения ее тока осуществляется блоком деления 13, сигнал с которого, пропорциональный реактивному сопротивлению, может быть подан на регистратор 14 (осциллограф, цифровой вольтметр, цифропечатаюшее устройство) либо в сторонке 43 вычислительные блоки.

Поскольку сигналы на входе анализаторов 3 и 4 спектра запоминаются, можно вычислить значение реактивных сопротивлений всех гармоник спектра разложения.

С целью автоматизации процесса измерения в предлагаемое устройство введены два синхронно работающих коммутатора 15 и 16, управляемые блоком управления 17, которые обеспечивают одновременную подачу на блок деления 13 квадрата действующего значения тока и реактивной мошности к-ой гармоники.

Число выходных каналов анализатора спектра определяется требуемой точностью измерений.

Период первой гармоники разложения определяется шагом дискретизации анализируемого сигнала. Установка шага дискретизаыш производится исследователем, исходя из конкретных условий эксперимента.

Калибровка и масштабирование предлагаемого устройства производятся путем последовательной подачи на входы анализаторов спектра постоянного напряжения и синусондального сигнала от образцовых источников, Формула изобретения

1. Устройство для измерения реактивного сопротивления, содержащее два анализатора спектра, параллельно входам первого анализатора спектра подключен резистор, а входы второго анализатора спектра соединены с зажимами для подкшочения исследуемого реактивного сопротивления, два блока вычисления, регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматизации процесса измерения и повышения точности измерения, в него введены два коммутатора и блок деления, причем выходы первого анализатора спектра соединены с одними из входов первого коммутатора и с входами второго коммутатора, выходы которого соответственно соединены с входами одного из блоков вычисления, выходы второго анализатора спектра соединены с другими входами второго коммутатора, выходы последнего соответственно соединены с входами другого блока вычисления, выходы одного и другого блоков вычисления соответственно соединены с входами блока деления, выход которого соединен с регистратором.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что один блок вычисления содержит два перемножителя, выходы которых соединены с входами сумматора, а другой блок вычисления содержит два перемножителя, выходы которых соединены с входами блока вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 130576, кл. G 01 R 27/04, 1968. .

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 534698 кл. Г 01 Г 21/10 .

1975 (прототип);

736024

Составитель Л. Сотникова

Редактор Т. Иванова Текред Ж. Кастелевнч Корректор И. Муска

Заказ 2419/37 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам тюбретжчий и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушскаи нао, д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4