УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ИАИРЯЖЕННОСТИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения амплитудных параметров вращающихся электрически полей, преимущественно промышленной частоты под линиями электропередачи, на подстанциях и открытых распределительных устройствах высокого и сверхвысокого напряжения.
Известно устройство для измерения напряженности электрического поля 1, содержащее последовательно соединенные трехкоординатный датчик, блок формирования квадрата модуля мгновенного значения вектора напряженности, состоящий из трех квадраторов мгновенных значений и сумматора мгновенных значений, амплитудный детектор и корнеизвлекатель. Устройство предназначено для измерения максимальной напряженности, соответствующей большой полуоси эллипса поляризации вращающегося поля.
Недостатком устройства является невозможность измерения минимальной напряженности, соответствующей малой полуоси эллипса поляризации вращающегося поля и действующего значения этого поля.
Известно также устройство 2, позволяющее измерять действующее значение эллиптически поляризованных полей. Но оно не пригодно для измерения минимальной и максимальной напряженности этих полей.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения напряженности вращающегося электрического поля 3, содержащее трехкоординатный датчик, блок формирования квадрата модуля мгновенного значения вектора напряженности, два амплитудных: детектора, селектор переменной составляющей, масщтабный усилитель, ключ, генератор, сумматор и корнеизвлекатель. Причем трехкоординатный датчик, блок формирования квадрата модуля мгновенного значения вектора напряженности и
2-- ;U , .l-- -VV---:1- .-8  V,7..,- . V--vМ.кл.О01К 29/08
первый амплитудный детектор соединены последовательно. Кроме того, между выходом блока формирования квадрата модуля мгновенного значения вектора напряженности и входом корнеизвлекателя включены последовательно селектор переменной составляющей, масштабный усилитель, второй амплитудный детектор, ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора, и сумматор, второй вход которого подключен к входу первого амплитудного детектора.
Однако это устройство позволяет измерять только минимальное и максимальное значения напряженности вращающегося поля, соответствующие малой и большой полуосям эллипса поляризации, и не позволяет измерять действзпющее значение этого поля.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности одновременного измерения минимального, максимального и действующего значения напряженности вращающегося электрического поля.
Указанная задача достигается тем, что в известное устройство для измерения напряженности вращающегося электрического поля, содержащее последовательно соединенные трехкоординатный датчик, блок формирования квадрата модуля мгновенного значения вектора напряженности, селектор переменной составляющей и амплитудный детектор, а также сзпУ1матор, второй вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, генератор и корнеизвлекатель, дополнительно введены два вьгаитателя и трехпозиционный коммутатор, причем выход и управляющий вход коммутатора соответственно соединены с входом корнеизвлекателя и выходом генератора, при этом выход первого вычитателя соединен с первым входом сумматора, первым входом второго вычитателя и первым входом трехпозиционного коммутатора соответственно, а первый и второй входы первого вычитателя соответственно соединены с выходом блока формирования квадрата модуля мгновенного значения вектора напряженности и с выходом селектора переменной составляющей, при этом второй вход второго вычитателя соединен с выходом амплитудного детектора, а выходы сумматора и вычитателя соот w
ветственно соединены со вторым и третьим входами трехнозиционного коммутатора.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом.
Устройство для измерения напряженности вращающегося электрического поля содержит трехкоординатный датчик 1, блок 2 формирования квадрата модуля мгновенного значения вектора напряженности, селектор 3 переменной составляющей, первый 4 и второй 7 вычитатели, амплитудный детектор 5, сумматор 6, трехпозиционный коммутатор 8, генератор 9 и корнеизвлекатель 10.
Устройство для измерения напряженности вращающегося электрического поля работает следующим образом.
При размещении трехкоординатного датчика 1 во вращающемся электрическом поле его выходные сигналы, пропорциональные трем составляющим напряженности поля, поступают на входы блока 2, на выходе которого формируется напряжение Ui соответствующее квадрату модуля мгновенного значения вектора напряженности электрического поля, равное
f/l  )-()-Co.2a,
где Е - модуль мгновенного значения вектора напряженности электрического поля;  максимальное значение вектора напряженности электрического
поля, соответствующее большой полуоси эллипса поляризации;  минимальное значение вектора напряженности электрического поля, соответствующее малой полуоси эллипса поляризации.
При этом на выходе селектора 3 переменной составляющей формируется напряжение U2 , равное
U2  (El -El -Cos2a t, а на выходе амплитудного детектора 5 - напряжение Us равное
Далее напряжение Ui с блока 2 и напряжение U2 с выхода селектора переменной составляющей 3 одновременно поступают на вход первого вычитателя 4, на выходе которого формируется напряжение U4
г/4  )
пропорциональное квадрату действующего значения напряженности вращающегося поля.
Напряжение с выхода первого вычитателя 4 U4 одновременно поступает на первые входы, а напряжение с выхода амплитудного детектора 5 Us одновременно поступает на вторые входы сумматора 6 и второго вычитателя 7 соответственно.
При суммировании этих напряжений, на выходе сумматора 6 формируется напряжение
(/6  t/4+  A()+()  L,
пропорциональное квадрату максимального значения напряженности, соответствзтощей большей полуоси эллипса поляризации.
При вычитании этих напряжений, на выходе вьиитателя 7 формируется напряжение
f/7    ()-()  L,
пропорциональное квадрату минимального значения напряженности, соответствующей малой полуоси эллипса поляризации.
Сформированные таким образом напряжения U4, U6 и U7 одновременно поступают на первый, второй и третий входы трехпозиционного коммутатора 8 соответственно.
Па выходе генератора 9 формируются прямоугольные импульсы, периодически коммутирующие трехпозиционный коммутатор 8 с низкой частотой повторения, достаточной для визуального съема информации с регистратора (например, 0,05 Гц). При поступлении импульсов на управляющий вход трехпозиционного коммутатора 8, в нем происходит поочередное соединение входов с выходом. Предположим, что в исходном состоянии импульс на выходе генератора 9 отсутствует. Трехпозиционный коммутатор 8 находится в первом положении, т.е. его выход соединен с первым входом. При этом на выходе трехпозиционного коммутатора 8 появляется напряжение U4  kE. Па выходе корнеизвлекателя 10 формируется напряжение, которое пропорционально действующему значению эллиптически поляризованного поля д. Через половину периода автоколебаний (10 с), после включения устройства, на выходе генератора 9 формируются импульс длительностью 10с., поступающий на управляющий вход трехпозиционного коммутатора 8. Коммутатор 8 переключается во второе положение и его второй вход соединяется с выходом. При этом на выходе трехпозиционного коммутатора 8 появляется напряжение U5  kEl. Па выходе корнеизвлекателя 10 формируется напряжение, которое пропорционально максимальной полуоси эллипса поляризации Е. Далее через 10 с второй импульс с генератора 9 переключает Трехпозиционный коммутатор 8 в третье положение и его третий вход соединяется с выходом. Па выходе трехпозиционного коммутатора 8 появляется напряжение U7  kE, при этом на выходе корнеизвлекателя 10 сформируется напряжение, пропорциональное минимальной полуоси эллипса поляризации . Третий импульс с генератора 9 через 10 с переключит Трехпозиционный коммутатор 8 в исходное состояние. В дальнейшем работа устройства циклически повторяется с периодом 30 с, определяемым генератором 9. Па выходе устройства в течение 10 с регистрируется амплитудные параметры эллиптически поляризованного электрического поля, соответствующие действующему значению Е, большой и малой полуосям эллипса
поляризации вращающего поля Е и Е.
Устройство позволяет измерять напряженность также в пульсирующих невращающихся электрических полях, характеризующихся линейной поляризацией вектора напряженности („;„ 0). В этом случае на выходе корнеизвлекателя 10 периодически с частотой коммутации трехпозиционного
коммутатора 8 будут соответственно появляться напряжения пропорциональные E  -f-, Е Е„ 1Л Е. 0, где Е„- амплитуда линейно поляризованного электрического поля.
Таким образом заявляемое техническое решение позволяет измерять амплитудные параметры эллиптически поляризованного вращающегося поля, а именно действующее, максимальное и минимальное значения напряженности эллиптически поляризованного электрического поля.
ЛИТЕРАТУРА
1.А.с. .№718807 СССР, МКИ G 01 R 29/08. Устройство для измерения напряженности электростатического поля/ Бирюков С.В., Дьяков Е.П., Ложников В.Я. и др. - Опубл. 28.02.80, Бюл. JVb 8.
2.Патент №37500017 США, МКИ G 01 г 31/02,1ЖИ 324/72. Electromagnetic field measuring device. - 1973.
3.А.с. №1166018 СССР, МКИ G 01 R 29/08. Устройство для измерения напряженности вращающегося электрического поля/ Немировский А.Б. - Опубл. 07.07.85, Бюл. № 25.