Спосіб визначення початкових фаз напруг електричних ланцюгів

Реферат: UA 86696 U UA 86696 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі техніки, а саме до вимірювальної техніки, та може бути використана для визначення початкових фаз напруг в ланцюгах змінного струму при вирішенні задач розробки електротехнічних пристроїв, аналізу роботи електричних ланцюгів, діагностуванні і т.і. Відомий спосіб визначення різниці фаз двох синусоїдальних сигналів, який полягає в вимірюванні миттєвих значень синусоїдальних сигналів, відфільтровуванні від постійної складової, зміщенні кожного з них по фазі на кут у бік випередження без зміни амплітуди, а різницю фаз визначають за формулою [1].     U12 U22       signU11 arccos  signU21 arccos   2 2   U11  U12  U2  U2  , 21 22     де U11 , U12 - миттєві значення відповідно першого й зсунутого стосовно нього на кут  / 2 сигналів, що отримані в один момент часу; U21 , U22 - миттєві значення відповідно другого й зрушеного стосовно нього на кут  / 2 сигналів, що вимірювались одночасно зі значеннями U11 і U12 . Відомий також, вибраний як прототип, спосіб непрямого визначення кута зсуву фаз між напругою та струмом ділянки ланцюга із використанням амперметра, вольтметра та ватметра, причому кут зсуву фаз визначають через коефіцієнт потужності ділянки електричного ланцюга за формулою [2] P   arccos IU , де P - потужність, яка вимірюється ватметром; I - сила струму, виміряна амперметром; U - напруга, виміряна вольтметром. Загальними суттєвими ознаками відомого способу й того, що заявляється, є вимірювання напруги на ділянці електричного ланцюга. Недоліками відомого способу є необхідність розриву ланцюга для підключення амперметра та струмової обмотки ватметра, обмежений діапазон частот більшості ватметрів. В основу корисної моделі поставлена задача визначення початкових фаз напруги на ділянках електричного ланцюга змінного струму із використанням поширених приладів при мінімальному втручанні до електричного ланцюга (ЕЛ). Поставлена задача вирішується тим, що визначення початкових фаз напруги на довільній ділянці електричного ланцюга (ДЕЛ) здійснюється вольтметрами на штучно створеному контурі, за умовою, що їх внутрішні опори значно більші опору ділянки, при цьому один вольтметр (В1) вимірює напругу на затискачах довільної ділянки електричного ланцюга, другий (В2) - на затискачах джерела напруги (ДН), початкова фаза і величина напруги якого відомі, третій (В3) між затискачем ділянки електричного та затискачем джерела напруги. Суть корисної моделі, пояснюється кресленнями, на яких зображено: - фіг. 1 - ділянка електричного ланцюга зі штучно створеним контуром; - фіг. 2 - векторна діаграма створеного контуру. Визначення початкових фаз напруг електричних ланцюгів здійснюється в такий спосіб. Значеннями напруг, які вимірюють трьома вольтметрами на штучно створеному замкненому контурі, визначаються шляхом геометричних обрахунків. Так як за другим законом Кірхгофа сума напруг замкненого контуру дорівнює нулю, а вектори напруг складають трикутник, то є можливість визначення кутів між векторами за теоремою косинусів. Векторна діаграма створеного контуру наведена на фіг. 2. Якщо параметри електричного ланцюга незмінні, можливе використання одного вольтметра для почергового вимірювання всіх трьох напруг. Обчислення початкової фази може виконуватись в автоматичному режимі із використанням давачів напруг та обчислювальним приладом із подальшою індикацією початкових фаз (в разі потреби також і величин напруг) Як джерело напруги може бути використане джерело напруги, що є частиною електричного ланцюга. Початкова фаза напруги на елементі ланцюга із відомим характером електричного опору дозволяє також визначати початкову фазу струму. Так відомо, що початкова фаза на чисто активному опорі співпадає із фазою струму. Таким чином, обчислене значення початкової фази напруги дорівнює значенню початкової фази струму. 1 UA 86696 U Приклад здійснення способу визначення початкових фаз напруг електричних ланцюгів. За показаннями трьох вольтметрів визначалися діючі значення напруг U1 , U2 , U3 . Початкова фаза джерела напруги дорівнювала нулю. Тоді величина початкової фази на ділянці ланцюга визначається наступним чином: 2 2 U2  U3  U1 2 2  U1  U2 . Застосування пропонованого способу визначення початкових фаз напруг електричних ланцюгів дозволяє вимірювати величину початкових фаз довільної ділянки електричного ланцюга за допомогою вольтметрів. Джерело інформації: 4 1. А.с. СРСР № 1503025, МПК G01R 25/00, 1987. 2. Электрические измерения. Панфилов В.А., Москва: Академия, 2008, ISBN: 978-5-76955652-4. 12  arccos 5 10 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб визначення початкових фаз напруг електричних ланцюгів, що полягає у вимірюванні напруги на ділянці електричного ланцюга, який відрізняється тим, що визначення початкових фаз напруги на довільній ділянці електричного ланцюга здійснюють вольтметрами на штучно створеному контурі, за умовою, що їх внутрішні опори значно більші опору його ділянки, при цьому один вольтметр вимірює напругу на затискачах довільної ділянки електричного ланцюга, другий - на затискачах джерела напруги, початкова фаза і величина напруги якого відомі, третій - між затискачем ділянки електричного та затискачем джерела напруги. 25 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2