УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВЕКТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области измерения комплексных величин в цепях переменного тока.

Известны устройства для измерения составляющих вектора напряжения переменного тока, содержащие помещенный в воздушный зазор электромагнита датчик Холла, к токовым электродам которого подведен исследуемый сигнал, вторичный прибор и фазовращатель.

В предлагаемом устройстве в отличие от известных датчик Холла прикреплен к внутренней поверхности ферромагнитного цилиндра, внутри которого с зазором размещен постоянный магнит, жестко связанный с осью синхронного двигателя. Ферромагнитный цилиндр выполнен поворотным и имеет шкалу.

Кроме того, устройство снабжено помещенным в магнитное поле неподвижного постоянного магнита вторым идентичным датчиком Холла, токовые электроды которого подключены последовательно с вторичным прибором и регулируемым сопротивлением к источнику постоянного тока, а выходные электроды обоих датчиков Холла последовательно соединены с магнитоэлектрическим гальванометром. Это позволяет повысить точность измерения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - размещение датчиков Холла в магнитных полях.

К токовым электродам датчика Холла 1 (фиг. 1) подводится исследуемый сигнал I_x. Токовые электроды датчика Холла 2 подключены последовательно с регулируемым сопротивлением R_p и миллиамперметром 3 к источнику постоянного тока. Разность э.д.с. Холла датчиков подается к магнитоэлектрическому гальванометру 4.

Датчик Холла 1 укреплен на внутренней поверхности ферромагнитного цилиндра 5 (фиг. 2), который изготавливается либо шихтованным, либо методом порошковой металлургии. Внутри ферромагнитного цилиндра; размещен постоянный магнит 6, жестко сидящий на оси 7 синхронного двигателя 8. Ферромагнитный цилиндр выполнен поворотным и снабжен отсчетным устройством.

Датчик Холла 2 укреплен в воздушном зазоре неподвижного постоянного магнита 9 (фиг. 3).

При вращении постоянного магнита синхронным двигателем в зазоре между ним и ферромагнитным цилиндром создается вращающееся магнитное поле. Питание синхронного двигателя осуществляется таким образом, что частота изменения магнитного поля датчика Холла 1 равняется частоте изменения исследуемого сигнала. На выходных электродах датчика Холла 1, помещенного в это магнитное поле, появляется э.д.с. Холла , постоянная составляющая которой определяется значением составляющей вектора измеряемого тока, совпадающей по фазе с напряженностью магнитного поля датчика Холла. Постоянная составляющая э.д.с. Холла , датчика 2, размещенного в поле неподвижного постоянного магнита, зависит от регулируемого тока I_p.

Перемещая движок потенциометра 10, т.е. меняя величину I_p, добиваются нулевого отклонения гальванометра. При этом =, и величина тока I_p будет определять измеряемую величину.

Э.д.с. обоих датчиков Холла в одинаковой степени зависят от приходящих факторов (изменение свойств постоянного магнита, изменение постоянной датчика Холла), поэтому они и не влияют на результат измерения.

Процесс измерения легко автоматизировать, если для регулирования тока второго датчика Холла использовать фотогальванометрический усилитель, включенный на разность э.д.c. датчиков Холла.

Предлагаемая конструкция устройства для измерения составляющих вектора напряжения переменного тока обеспечивает возможность измерения составляющих вектора как в прямоугольной, так и в полярной системах координат. В первом случае достаточно повернуть ферромагнитный цилиндр на угол π/2, тогда фаза напряженности магнитного поля датчика Холла 1 изменится на 90° и при нулевом отклонении гальванометра значение тока I_p будет определять ортогональную составляющую измеряемого вектора тока. Во втором случае поворот ферромагнитного цилиндра производится до того момента, пока фаза напряженности магнитного поля датчика Холла 1 не совпадает с фазой измеряемого вектора тока I_x. При нулевом отклонении гальванометра значение тока I определяет модуль вектора тока I_x, а по шкале отсчетного устройства ферромагнитного цилиндра определяется угол его поворота, который и будет фазой измеряемого вектора тока I_x.

Величина I_p устанавливается по миллиамперметру 3.