ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА И МОЩНОСТИ

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА И МОЩНОСТИ


RU (11) 2302010 (13) C1

(51) МПК
G01R 17/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.06.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2006104421/28 
(22) Дата подачи заявки: 2006.02.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.02.15 
(45) Опубликовано: 2007.06.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2076328 С1, 27.03.1997. SU 1668997 A1, 07.08.1991. RU 2241238 C1, 27.11.2004. SU 220358 A, 28.06.1968. SU 847033 A, 15.07.1981. JP 60-064267 A, 12.04.1985. CN 1480706 A, 10.03.2004. CA 1065441 A, 30.10.1979. 
(72) Имя изобретателя: Нефедьев Алексей Иванович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Нефедьев Алексей Иванович (RU) 
(98) Адрес для переписки: 442960, Пензенская обл., г. Заречный, ул. Строителей, 10, кв.38, А.И. Нефедьеву 

(54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА И МОЩНОСТИ

Предложенное изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при эталонных измерениях напряжения, тока и мощности в широком диапазоне измеряемых величин и частот. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение реактивности неподвижной и подвижных катушек электродинамического компаратора, а также повышение чувствительности компаратора. Предложенный электродинамический компаратор содержит подвижную систему в виде двух катушек на общей оси, элементы крепления подвижной системы, неподвижные катушки, устройство для обеспечения идентичности электродинамических преобразователей, указатель нуля и флажки фотоэлектрического преобразователя угла поворота подвижной системы в электрический сигнал. При этом подвижная система выполнена в виде поперечной горизонтальной балки, по краям которой укреплены подвижные катушки двух электродинамических преобразователей, в которых две неподвижные и одна подвижная катушки выполнены плоскими проводниками, подвижная катушка помещена между неподвижными катушками, один из витков неподвижных катушек выполнен подвижным, при этом места изменения направления проводников неподвижных катушек электродинамических преобразователей выполнены отогнутыми на 90 градусов от горизонтальных проводников, а элементы крепления подвижной системы выполнены в виде четырех растяжек с каждой стороны оси подвижной системы. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при эталонных измерениях напряжения, тока и мощности в широком диапазоне измеряемых величин и частот.

Известны электродинамические компараторы напряжения, тока и мощности вида ЭД/МЭ, состоящие из двух преобразователей разного вида - электродинамического (ЭД) и магнитоэлектрического (МЭ), подвижные части которых укреплены на общей оси [1]. При этом ток в магнитоэлектрическом преобразователе регулируется вручную или автоматически до равенства моментов указанных преобразователей.

Недостатком электродинамических преобразователей ЭД/МЭ является низкая точность измерения напряжения, тока и мощности и низкий частотный диапазон измеряемых величин.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению (прототипом) является электродинамический компаратор одновременного сравнения ЭД/ЭД [1], предназначенный для эталонных измерений напряжения, тока и мощности.

Указанный компаратор содержит подвижную систему в виде двух катушек на общей вертикальной оси, которая укреплена на подвеске, две неподвижные катушки, которые укреплены на корпусе компаратора, устройство для обеспечения идентичности электродинамических преобразователей и указатель нуля.

Недостатком прототипа является недостаточная точность и узкий частотный диапазон, что обусловлено реактивностью (индуктивностью, взаимной индуктивностью и емкостью) неподвижной и подвижных катушек электродинамического компаратора [1]. Поэтому, несмотря на существенные достоинства электродинамических преобразователей - большой вращающий момент, надежность и стабильность, они применяются в метрологической практике для передачи размера единиц электрических величин - напряжения, тока и мощности от эталонов постоянного тока эталонным средствам измерений переменного тока в диапазоне частот 50?3000 Гц.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение реактивности (индуктивности, взаимной индуктивности и емкости) неподвижной и подвижных катушек электродинамического компаратора, а также повышение чувствительности компаратора, что обеспечивает повышение точности измерения напряжения, тока и мощности в широком диапазоне частот.

Для реализации поставленной задачи в предложенном электродинамическом компараторе напряжения, тока и мощности подвижная система выполнена в виде поперечной горизонтальной балки по типу весов, по краям которой укреплены подвижные катушки двух электродинамических преобразователей, в которых две неподвижные и одна подвижная катушки выполнены плоскими проводниками по типу печатных резисторов, при этом подвижная катушка помещена между неподвижными катушками, а один из витков неподвижных катушек выполнен подвижным с возможность обеспечения идентичности электродинамических преобразователей, при этом места изменения направления проводников неподвижных катушек электродинамических преобразователей выполнены отогнутыми на 90° от горизонтальных проводников, при нулевом положении подвижной системы компаратора плоские проводники подвижной катушки наполовину перекрывают аналогичные проводники неподвижной катушки, и флажки фотоэлектрического преобразователя угла поворота подвижной системы в электрический сигнал, который через усилитель постоянного тока подсоединен к указателю нуля, при этом ширина проводников и расстояние между ними в электродинамических преобразователях равна ширине полос и расстоянию между ними в маске фотоэлектрического преобразователя угла отклонения подвижной системы в электрический сигнал, элементы крепления подвижной системы, которые выполнены в виде четырех растяжек с каждой стороны оси подвижной системы, растяжки расположены попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях, одна пара из них прикреплена к оси подвижной системы и к амортизаторам, а другая - через кольцо прикреплена к оси подвижной системы и к амортизаторам.

На фиг.1 изображен схематически электродинамический компаратор напряжения, тока и мощности, на фиг.2 изображен схематически электродинамический преобразователь напряжения, тока и мощности.

Электродинамический компаратор напряжения, тока и мощности (фиг.1) содержит подвижную систему в виде поперечной горизонтальной балки 1 по типу весов, по краям которой укреплены подвижные катушки 2 и 3 двух электродинамических преобразователей 4 и 5. Неподвижные катушки 6 и 7 электродинамических преобразователей 4 и 5 жестко соединены с основанием компаратора.

Элементы крепления балки 1 выполнены в виде пар растяжек 8, 9 и 10, 11, попарно расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и под углом одна к другой. Внешние концы указанных растяжек прикреплены соответственно к амортизационным пружинам 12, 13 и 14, 15. Внутренние концы растяжек 8, 9 прикреплены к оси 16 балки, а растяжек 10, 11 - к кольцам 17.

На концах балки 1 укреплены также флажки 18, 19 фотоэлектрических преобразователей угла поворота подвижной системы компаратора в электрический сигнал, которые содержат осветительную лампу с конденсором 20, 21 и мосты 20, 23, в которые входят резисторы, фоторезисторы и источники постоянного напряжения. Сигнал с мостов 22, 23 суммируется, усиливается при помощи усилителя постоянного тока и подается на нулевой индикатор равновесия (на фиг.1 не показан).

Каждый из двух идентичных электродинамических преобразователей 4 и 5 (на фиг.2 изображен электродинамический преобразователь 4) содержит подвижную катушку 2 и неподвижную катушку 6, которая состоит из двух катушек, симметрично расположенных с двух сторон подвижной катушки 2. Катушки 2 и 6 выполнены плоскими проводниками по типу печатных резисторов. Места изменения направления проводников неподвижных катушек 6 электродинамических преобразователей выполнены отогнутыми на 90 градусов от горизонтальных проводников. При нулевом положении подвижной системы электродинамического компаратора плоские проводники подвижной катушки 2 наполовину перекрывают аналогичные проводники неподвижной катушки 6. При этом ширина проводников катушек 2 и 6 и расстояние между ними в электродинамических преобразователях равна ширине полос и расстоянию между указанными проводниками равно ширине полос в маске фотоэлектрического преобразователя угла отклонения подвижной системы в электрический сигнал.

Для обеспечения идентичности электродинамических преобразователей 4 и 5 один из витков неподвижных катушек выполнен подвижным с возможностью изменения расстояния между витком подвижной катушки 2 и витком неподвижной катушки 6 (на фиг.2 не показано).

Поскольку оба электродинамических преобразователя 4 и 5 идентичны, то выражение вращающего (Dcp) и противодействующего (D0) моментов имеют одинаковый вид:

Dcp=kfp f 2х2,

D0=k0p 0 2х0 2,

где: kf и k 0 - коэффициенты преобразования электродинамического преобразователя на переменном и постоянном токе соответственно;

p f и р0 - коэффициенты преобразования приемного преобразователя на переменном и постоянном токе соответственно, зависящие от значений добавочного резистора или шунта, если таковые имеются;

х и x0 - измеряемая величина, соответственно на переменном и постоянном токе.

Если коэффициент преобразования не зависит от частоты, то есть

k fpf=k0p 0, то при равенстве моментов Dcp=D 0 получаем результат в виде: x0=x. Это возможно при коаксиальных добавочных резисторах и шунтах.

В электродинамическом преобразователе перемещение подвижной катушки 2 вызывает изменение энергии поля системы, состоящей из неподвижной 6 и подвижной катушек 2. Поэтому подвижная катушка электродинамического преобразователя всегда стремится расположиться так, чтобы энергия указанной системы была наибольшей. При компарировании напряжения последовательно соединены подвижная и неподвижная катушки электродинамических преобразователей и добавочный резистор. При компарировании тока последовательно соединены подвижная и неподвижная катушки электродинамических преобразователей. При увеличении тока параллельно указанным катушкам подключают шунт. При компарировании мощности последовательно с подвижной катушкой подключают добавочный резистор, а параллельно неподвижной катушке - шунт.

Подвижную катушку подключают к другим элементам электродинамического преобразователя через безмоментные токоподводы.

Электродинамический компаратор напряжения, тока и мощности работает следующим образом. При помощи механического и электрического корректоров (на фиг.1 не показаны) устанавливают нуль электродинамического компаратора напряжения, тока и мощности. При этом на входы электродинамических преобразователей 4 и 5 сигналы не подаются. Далее добиваются идентичности электродинамических преобразователей 4 и 5 путем подачи на них одного и того же постоянного или переменного напряжения (тока, мощности) и плавного изменения расстояния между подвижным витком катушки 6 и витком катушки 2. Идентичность указанных преобразователей определяют по нулевому показанию нулевого индикатора.

Затем на один из электродинамических преобразователей подается переменное напряжение (ток, мощность), а на другой электродинамический преобразователь подается постоянное напряжение (ток, мощность), которое регулируется таким образом, чтобы нулевой указатель показывал нуль. Далее постоянное напряжение (ток, мощность) измеряется компенсационным методом с применением компенсатора постоянного тока непосредственно или с делителем напряжения (шунтом). Указанные средства измерений на фиг.1 и 2 не показаны. Поскольку электродинамический компаратор напряжения (тока, мощности) выполнен по типу весов, а растяжки крепления подвижной системы имеют малый противодействующий момент, то указанный компаратор является весьма чувствительным средством измерений. Это обеспечивает возможность иметь малое количество витков в каждом электродинамическом преобразователе 4 и 5, и, следовательно, малую индуктивность, что обеспечивает широкий диапазон измеряемых величин и частот при эталонных измерениях. Применение растяжек 8, 9 предотвращает поперечные колебания подвижной системы. Для предотвращения крутильных колебаний подвижной системы применяют воздушный успокоитель (на фиг.1 не показан).

Источники информации

1. Рождественская Т.Б. Электрические компараторы для точных измерений тока, напряжения и мощности. - М.: Издательство стандартов, 1964, с.30-45, с.50-81.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Электродинамический компаратор напряжения, тока и мощности, содержащий подвижную систему в виде двух катушек на общей оси, элементы крепления подвижной системы, неподвижные катушки, которые жестко укреплены на корпусе компаратора, устройство для обеспечения идентичности электродинамических преобразователей и указатель нуля, отличающийся тем, что в нем подвижная система выполнена в виде поперечной горизонтальной балки по типу весов, по краям которой укреплены подвижные катушки двух электродинамических преобразователей, в которых две неподвижные и одна подвижная катушки выполнены плоскими проводниками по типу печатных резисторов, при этом подвижная катушка помещена между неподвижными катушками, а один из витков неподвижных катушек выполнен подвижным с возможностью обеспечения идентичности электродинамических преобразователей, при этом места изменения направления проводников неподвижных катушек электродинамических преобразователей выполнены отогнутыми на 90° от горизонтальных проводников так, что при нулевом положении подвижной системы электродинамического компаратора плоские проводники подвижной катушки наполовину перекрывают аналогичные проводники неподвижной катушки, и флажки фотоэлектрического преобразователя угла поворота подвижной системы в электрический сигнал, который через усилитель постоянного тока подсоединен к указателю нуля, при этом ширина проводников и расстояние между ними в электродинамических преобразователях равна ширине полос и расстоянию между ними в маске фотоэлектрического преобразователя угла отклонения подвижной системы в электрический сигнал, элементы крепления подвижной системы, которые выполнены в виде четырех растяжек с каждой стороны оси подвижной системы, растяжки расположены попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях, одна пара из них прикреплена к оси подвижной системы и к амортизаторам, а другая через кольцо прикреплена к оси подвижной системы и к амортизаторам.




РИСУНКИ

,





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru