RU145162U1

RU145162U1 - ELECTRODYNAMIC THREE-PHASE POWER COMPARATOR

Info

Publication number: RU145162U1
Application number: RU2014111687/28U
Authority: RU
Inventors: Алексей Иванович Нефедьев
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-09-10

Abstract

Электродинамический трехфазный компаратор мощности, содержащий закрепленную на оси подвижную часть с параллельно расположенными электродинамическими преобразователями, создающими вращающий и противодействующий моменты, включающими подвижные катушки электродинамических преобразователей, каждая из которых помещена между неподвижными катушками, элементы крепления подвижной части и фотоэлектрический преобразователь угла отклонения подвижной части в электрический сигнал, при этом одна подвижная и две неподвижные катушки выполнены плоскими ленточными проводниками так, чтобы при нулевом положении подвижной части плоские ленточные проводники неподвижной катушки были наполовину перекрыты аналогичными проводниками подвижной катушки, один из витков неподвижных катушек выполнен подвижным с возможностью обеспечения идентичности электродинамических преобразователей, а места изменения направления ленточных проводников неподвижных катушек электродинамических преобразователей выполнены отогнутыми на 90° от горизонтальных проводников, ширина проводников и расстояние между ними в электродинамических преобразователях равны ширине полос и расстоянию между ними в маске фотоэлектрического преобразователя угла отклонения подвижной части в электрический сигнал, отличающийся тем, что подвижная часть выполнена в виде балки, разветвляющейся по обоим концам на три равных по длине параллельных ветки, на каждой из которых расположены подвижные катушки электродинамических преобразователей.A three-phase electrodynamic power comparator containing a movable part mounted on an axis with electrodynamic transducers parallel to each other, creating rotating and counteracting moments, including moving coils of electrodynamic transducers, each of which is placed between the fixed coils, fastening elements of the moving part and a photoelectric transducer of the angle of deviation of the moving part into an electric signal, while one movable and two fixed coils are made flat ribbon conductors so that when the movable part is in the zero position, the flat ribbon conductors of the fixed coil are half overlapped by similar conductors of the movable coil, one of the turns of the stationary coils is movable with the possibility of ensuring the identity of the electrodynamic transducers, and the places of changing the direction of the ribbon conductors of the stationary coils of the electrodynamic transducers are bent 90 ° from horizontal conductors, width of conductors and distance the distance between them in the electrodynamic transducers is equal to the width of the strips and the distance between them in the mask of the photoelectric transducer of the angle of deviation of the moving part into an electrical signal, characterized in that the moving part is made in the form of a beam branching at both ends into three parallel branches equal in length to each of which are moving coils of electrodynamic transducers.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для использования при эталонных измерениях мощности в трехфазных цепях в широком диапазоне измеряемых значений и частот.The utility model relates to electrical engineering and is intended for use in standard measurements of power in three-phase circuits in a wide range of measured values and frequencies.

Известен электродинамический компаратор мощности одновременного сравнения ЭД/ЭД, предназначенный для эталонных измерений мощности в однофазных цепях [Патент на изобретение RU 2302010. МПК G01R 17/08. Опубл. 27.06.2007. Бюл. №18]. Указанный компаратор содержит подвижную часть 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, два фотоэлектрических преобразователя угла по ворога подвижной части в электрический сигнал, который через усилитель постоянного тока присоединен к указателю нуля, а также элементы крепления подвижной части, которые выполнены в виде четырех растяжек с каждой стороны оси подвижной части, при этом растяжки расположены попарно во взаимно-перпендикулярных плоскостях, одна пара из них прикреплена к оси подвижной части и к амортизаторам, а другая - через кольцо к оси подвижной части и к амортизаторам.Known electrodynamic power comparator for simultaneous comparison of ED / ED, designed for reference measurements of power in single-phase circuits [Patent for invention RU 2302010. IPC G01R 17/08. Publ. 06/27/2007. Bull. No. 18]. The specified comparator contains a movable part in the form of a transverse horizontal beam according to the type of scales, along the edges of which are movable coils of two electrodynamic transducers, in which two stationary and one movable coils are made of flat conductors, two photoelectric angle converters through the threshold of the movable part into an electrical signal, which through a DC amplifier is attached to the zero indicator, as well as fastening elements of the moving part, which are made in the form of four extensions on each side s moving part axis, the extensions are arranged in pairs in mutually perpendicular planes, one pair of which is attached to the moving part axis and the isolators and the other - through the ring to the movable part of the axis and the isolators.

Недостаток данного электродинамического компаратора мощности заключается в возможности измерения мощности только в однофазных цепях переменного тока.The disadvantage of this electrodynamic power comparator is the ability to measure power only in single-phase AC circuits.

Известен электродинамический трехфазный компаратор мощности, который содержит подвижную часть с компарирующими преобразователями на общей оси, которые создают вращающий и противодействующий момент, неподвижные элементы компарирующих преобразователей, которые жестко закреплены на корпусе компаратора, элементы крепления подвижной части и фотоэлектрический преобразователь угла отклонения подвижной части в электрический сигнал [Векслер М.С., Попов М.В. Проблемы метрологического обеспечения средств измерений мощности и энергии переменного тока в широком диапазоне частот.- М.: Машиностроение, 1983, с. 33-34]. Подвижные элементы компарирующих преобразователей расположены на одной оси, которая укреплена на растяжках. Неподвижные элементы компарирующих преобразователей укреплены на корпусе компаратора. В режиме измерения активной мощности подвижные и неподвижные элементы компарирующих преобразователей включены по схеме двух ваттметров, в режиме преобразователя реактивной мощности - по схеме с искусственной нейтральной точкой.Known electrodynamic three-phase power comparator, which contains a movable part with comparing transducers on a common axis, which create a torque and a counteracting moment, stationary elements of comparing converters that are rigidly mounted on the comparator housing, fastening elements of the moving part and a photoelectric transducer of the angle of deviation of the moving part into an electrical signal [Veksler M.S., Popov M.V. Problems of metrological support of measuring instruments for power and energy of alternating current in a wide range of frequencies.- M.: Mechanical Engineering, 1983, p. 33-34]. The movable elements of the comparing transducers are located on one axis, which is mounted on braces. The fixed elements of the comparators are mounted on the comparator housing. In the active power measurement mode, the movable and fixed elements of the comparing converters are turned on according to the two-wattmeter circuit, in the reactive power converter mode - according to the artificial neutral point circuit.

Недостаток известного электродинамического трехфазного компаратора мощности заключается в недостаточной точности и узком частотном диапазоне, что обусловлено реактивностью неподвижных и подвижных катушек электродинамического компаратора.A disadvantage of the known electrodynamic three-phase power comparator is the lack of accuracy and a narrow frequency range due to the reactivity of the fixed and moving coils of the electrodynamic comparator.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению (прототипом) является электродинамический трехфазный компаратор мощности, предназначенный для эталонных измерений мощности в трехфазных цепях [Патент на изобретение RU 2361224, МПК G01R 17/08. Опубл. 10.07.2009. Бюл. №19]. Электродинамический трехфазный компаратор мощности содержит подвижную часть в виде трех балок, которые закреплены на общей оси параллельно друг другу, по краям которых укреплены подвижные катушки электродинамических преобразователей, а неподвижные катушки жестко соединены с основанием компаратора. Подвижная часть электродинамического трехфазного компаратора мощности закреплена на растяжках.The closest technical solution to the claimed invention (prototype) is an electrodynamic three-phase power comparator, designed for reference measurements of power in three-phase circuits [Patent for invention RU 2361224, IPC G01R 17/08. Publ. 07/10/2009. Bull. No. 19]. The electrodynamic three-phase power comparator contains a moving part in the form of three beams that are mounted on a common axis parallel to each other, along the edges of which are movable coils of electrodynamic transducers, and fixed coils are rigidly connected to the base of the comparator. The movable part of the electrodynamic three-phase power comparator is mounted on braces.

Недостаток данного электродинамического трехфазного компаратора мощности заключается в недостаточной точности измерения, вызванной недостаточной чувствительностью подвижной части.The disadvantage of this electrodynamic three-phase power comparator is the lack of measurement accuracy caused by the insufficient sensitivity of the moving part.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение массы подвижной части.The task to which the invention is directed is to reduce the mass of the moving part.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности измерения мощности в трехфазных цепях в широком диапазоне измеряемых величин и частот.The technical result of the claimed utility model is to increase the accuracy of measuring power in three-phase circuits in a wide range of measured quantities and frequencies.

Технический результат достигается при использовании электродинамического трехфазного компаратора мощности, содержащего закрепленную на оси подвижную часть с параллельно расположенными электродинамическими преобразователями, создающими вращающий и противодействующий моменты, включающими подвижные катушки электродинамических преобразователей, каждая из которых помещена между неподвижными катушками, элементы крепления подвижной части и фотоэлектрический преобразователь угла отклонения подвижной части в электрический сигнал, при этом одна подвижная и две неподвижные катушки выполнены плоскими ленточными проводниками так, чтобы при нулевом положении подвижной части плоские ленточные проводники неподвижной катушки были наполовину перекрыты аналогичными проводниками подвижной катушки, один из витков неподвижных катушек выполнен подвижным с возможностью обеспечения идентичности электродинамических преобразователей, а места изменения направления ленточных проводников неподвижных катушек электродинамических преобразователей выполнены отогнутыми на 90° от горизонтальных проводников, ширина проводников и расстояние между ними в электродинамических преобразователях равны ширине полос и расстоянию между ними в маске фотоэлектрического преобразователя угла отклонения подвижной части в электрический сигнал, причем подвижная часть выполнена в виде балки, разветвляющейся по обоим концам на три равных по длине параллельных ветки, на каждой из которых расположены подвижные катушки электродинамических преобразователей.The technical result is achieved by using an electrodynamic three-phase power comparator containing a movable part mounted on an axis with electrodynamic transducers parallel to each other, creating rotating and counteracting moments, including moving coils of electrodynamic transducers, each of which is placed between the stationary coils, fastening elements of the moving part and a photoelectric angle transducer deviations of the moving part into an electrical signal, p and one movable and two fixed coils are made of flat tape conductors so that when the movable part is in the zero position, the flat tape conductors of the fixed coil are half overlapped by similar conductors of the moving coil, one of the turns of the fixed coils is made movable with the possibility of ensuring the identity of electrodynamic transducers, and the places of change the directions of the tape conductors of the fixed coils of the electrodynamic transducers are bent 90 ° from horizontal conductors, the width of the conductors and the distance between them in the electrodynamic transducers are equal to the bandwidth and the distance between them in the mask of the photoelectric transducer of the angle of deviation of the moving part into an electrical signal, the moving part being made in the form of a beam branching at both ends into three parallel branches equal in length , on each of which are moving coils of electrodynamic transducers.

На фиг. 1 изображен электродинамический трехфазный компаратор мощности, вид сверху. На фиг. 2 изображен электродинамический трехфазный компаратор мощности, вид сбоку.In FIG. 1 shows an electrodynamic three-phase power comparator, top view. In FIG. 2 shows a three-phase electrodynamic power comparator, side view.

Электродинамический трехфазный компаратор мощности содержит подвижную часть в виде балки 1, закрепленной на оси 2 и разветвляющейся по обоим концам на три равных по длине параллельных ветки, на каждой из которых закреплены подвижные катушки 3, 4, 5 и 6, 7, 8 электродинамических преобразователей соответственно. Неподвижные катушки 9, 10, 11 и 12, 13, 14 электродинамических преобразователей жестко соединены с основанием компаратора.The electrodynamic three-phase power comparator contains a movable part in the form of a beam 1, mounted on an axis 2 and branching at both ends into three parallel branches of equal length, each of which has movable coils 3, 4, 5 and 6, 7, 8 of electrodynamic transducers, respectively . The fixed coils 9, 10, 11 and 12, 13, 14 of the electrodynamic transducers are rigidly connected to the base of the comparator.

Элементы крепления балки 1 выполнены в виде пар растяжек 15, 16 и 17, 18, попарно расположенных во взаимно-перпендикулярных плоскостях и под углом одна к другой. Внешние концы указанных растяжек прикреплены соответственно к амортизационным пружинам 19, 20 и 21, 22. Внутренние концы растяжек 15, 16 прикреплены к оси 2, а растяжек 17, 18 - к кольцам 23.The fastening elements of the beam 1 are made in the form of pairs of stretch marks 15, 16 and 17, 18, pairwise arranged in mutually perpendicular planes and at an angle to one another. The outer ends of the said stretch marks are attached respectively to the damping springs 19, 20 and 21, 22. The inner ends of the stretch marks 15, 16 are attached to the axis 2, and the stretch marks 17, 18 to the rings 23.

На концах обоих средних веток балки 1 укреплены флажки 24, 25 фотоэлектрических преобразователей угла отклонения подвижной части компаратора в электрический сигнал, которые содержат осветительную лампу с конденсором 26, 27 и мосты 28, 29, в которые входят фоторезисторы, резисторы и источники постоянного напряжения. Сигнал с мостов 28, 29 суммируется, усиливается при помощи усилителя постоянного тока и подается на нулевой индикатор (на фиг. 1, 2 не показан).At the ends of both middle branches of the beam 1, the flags 24, 25 of the photoelectric converters of the angle of deviation of the moving part of the comparator into an electrical signal are fastened, which contain a lighting lamp with a capacitor 26, 27 and bridges 28, 29, which include photoresistors, resistors and constant voltage sources. The signal from the bridges 28, 29 is summed up, amplified by a DC amplifier and fed to a zero indicator (not shown in Fig. 1, 2).

Каждый из шести идентичных электродинамических преобразователей содержит подвижную катушку и неподвижную катушку, которая состоит из двух катушек, симметрично расположенных с двух сторон подвижной катушки. Подвижные катушки 3-8 и неподвижные катушки 9-14 выполнены плоскими ленточными проводниками. Места изменения направления проводников неподвижных катушек 9-14 электродинамических преобразователей выполнены отогнутыми на 90 градусов от их горизонтальных проводников. При нулевом положении подвижной части электродинамического компаратора плоские проводники всех подвижных катушек наполовину перекрывают аналогичные проводники неподвижных катушек. При этом ширина проводников подвижных и неподвижных катушек электродинамических преобразователей и расстояние между ними равна ширина полос и расстоянию между ними в маске фотоэлектрического преобразователя угла отклонения подвижной части в электрический сигнал. Для обеспечения идентичности электродинамических преобразователей ленточные проводники 30, 31, 32 неподвижных катушек 9, 11, 13 соответственно выполнены подвижными с возможностью изменения расстояния между проводником подвижной катушки 3, 5, 7 и подвижными проводниками 30, 31, 32 неподвижных катушек 9, 11, 13. Поскольку при проведении измерений все электродинамические преобразователи идентичны, а шунты и добавочные резисторы электродинамических преобразователей выполнены коаксиальными, т.е. их сопротивления в широких пределах не зависят от частоты, то показания электродинамического компаратора мощности на постоянном и переменном токе будут идентичными, т.е. мощность на постоянном токе будет равна мощности на переменном токе.Each of the six identical electrodynamic transducers contains a movable coil and a fixed coil, which consists of two coils symmetrically located on both sides of the movable coil. Moving coils 3-8 and fixed coils 9-14 are made of flat ribbon conductors. Places of changing the direction of the conductors of the fixed coils 9-14 of the electrodynamic transducers are bent 90 degrees from their horizontal conductors. When the movable part of the electrodynamic comparator is in the zero position, the flat conductors of all the moving coils half overlap the similar conductors of the fixed coils. The width of the conductors of the movable and fixed coils of the electrodynamic transducers and the distance between them is equal to the width of the strips and the distance between them in the mask of the photoelectric transducer of the angle of deviation of the moving part into an electrical signal. To ensure the identity of the electrodynamic transducers, the tape conductors 30, 31, 32 of the fixed coils 9, 11, 13 are respectively movable with the possibility of changing the distance between the conductor of the moving coil 3, 5, 7 and the moving conductors 30, 31, 32 of the fixed coils 9, 11, 13 Since all the electrodynamic transducers are identical during the measurements, and the shunts and additional resistors of the electrodynamic transducers are made coaxial, i.e. their resistance over a wide range does not depend on frequency, then the readings of the electrodynamic power comparator for direct and alternating current will be identical, i.e. DC power will be equal to AC power.

Для исключения влияния электродинамических преобразователей друг на друга они помещены в экраны из пермаллоя (на фиг. 1, 2 не показаны). Применение системы из четырех растяжек 15, 16, 17, 18 предотвращает поперечные колебания подвижной части. Для предотвращения крутильных колебаний подвижной части применен жидкостный успокоитель (на фиг. 1, 2 не показан).To exclude the influence of electrodynamic transducers on each other, they are placed in screens made of permalloy (not shown in Fig. 1, 2). The use of a system of four stretch marks 15, 16, 17, 18 prevents lateral vibrations of the moving part. To prevent torsional vibrations of the moving part, a liquid damper was used (not shown in Fig. 1, 2).

Электродинамический трехфазный компаратор мощности работает следующим образом. При помощи механического и электрического корректоров (на фиг. 1, 2 не показаны) устанавливают горизонтальное положение подвижной части электродинамического трехфазного компаратора мощности. При этом на катушки электродинамических преобразователей 3-8 сигналы не подаются. Далее поочередно добиваются идентичности пар электродинамических преобразователей путем подачи на них последовательно одного и того же значения мощности на постоянном или переменном токе, и плавного изменения расстояния между витком подвижной катушки 3, 5, 7 и подвижным витком 30, 31, 32 неподвижной катушки 9, 11 и 13 одного из электродинамических преобразователей соответственно. Идентичность электродинамических преобразователей определяется по нулевому показанию нулевого индикатора при подаче на левые и правые электродинамические преобразователи (в соответствии с фиг. 1, 2) одной и той же мощности. Затем на левые электродинамические преобразователи подается мощность на переменном токе, а на правые электродинамические преобразователи подается мощность на постоянном токе, которая регулируется таким образом, чтобы нулевой индикатор показывал нуль. Далее мощность на постоянном токе измеряется компенсационным методом с применением компенсатора постоянного тока, делителя напряжения и эталонной катушки сопротивления. Указанные средства измерений на фиг. 1, 2 не показаны.Electrodynamic three-phase power comparator operates as follows. Using mechanical and electrical correctors (not shown in FIGS. 1, 2), the horizontal position of the moving part of the electrodynamic three-phase power comparator is established. At the same time, no signals are fed to the coils of electrodynamic transducers 3-8. Then, alternately, the pairs of electrodynamic transducers are identified by applying to them in sequence the same power value on direct or alternating current, and gradually changing the distance between the coil of the movable coil 3, 5, 7 and the movable coil 30, 31, 32 of the stationary coil 9, 11 and 13 of one of the electrodynamic transducers, respectively. The identity of the electrodynamic transducers is determined by the zero reading of the zero indicator when applying to the left and right electrodynamic transducers (in accordance with Fig. 1, 2) of the same power. Then, alternating current power is supplied to the left electrodynamic converters, and direct current power is supplied to the right electrodynamic converters, which is regulated so that the zero indicator shows zero. Further, DC power is measured by the compensation method using a DC compensator, a voltage divider and a reference resistance coil. These measuring instruments in FIG. 1, 2 are not shown.

Таким образом, в предложенном электродинамическом трехфазном компараторе мощности использована одна балка, разветвляющаяся по обоим концам на три равных по длине параллельных ветки, на каждой из которых расположены подвижные катушки электродинамических преобразователей, при этом масса подвижной части значительно снижена, что приводит к снижению усилия натяжения системы растяжек и обеспечивает снижение их суммарного противодействующего момента, что в свою очередь приводит к увеличению чувствительности и точности компарирования мощности в широком диапазоне значений и частот в трехфазных цепях переменного тока при эталонных измерениях.Thus, in the proposed electrodynamic three-phase power comparator, one beam is used, branching at both ends into three parallel branches of equal length, each of which has movable coils of electrodynamic transducers, while the mass of the moving part is significantly reduced, which leads to a decrease in the tension of the system stretch marks and provides a decrease in their total opposing moment, which in turn leads to an increase in the sensitivity and accuracy of comparing power a wide range of values and frequencies in three-phase AC circuits for reference measurements.

Claims

A three-phase electrodynamic power comparator containing a movable part mounted on an axis with electrodynamic transducers parallel to each other, creating rotating and counteracting moments, including moving coils of electrodynamic transducers, each of which is placed between the fixed coils, fastening elements of the moving part and a photoelectric transducer of the angle of deviation of the moving part into an electric signal, while one movable and two fixed coils are made flat ribbon conductors so that when the movable part is in the zero position, the flat ribbon conductors of the fixed coil are half overlapped by similar conductors of the movable coil, one of the turns of the stationary coils is movable with the possibility of ensuring the identity of the electrodynamic transducers, and the places of changing the direction of the ribbon conductors of the stationary coils of the electrodynamic transducers are bent 90 ° from horizontal conductors, width of conductors and distance the distance between them in the electrodynamic transducers is equal to the width of the strips and the distance between them in the mask of the photoelectric transducer of the angle of deviation of the moving part into an electrical signal, characterized in that the moving part is made in the form of a beam branching at both ends into three parallel branches equal in length to each of which are moving coils of electrodynamic transducers.