[其他]強電流通斷條件下的數字相位測試儀

無效

• 申請號: 85200721
• 申請日: 1985-10-10
• 公開（公告）號: CN85200721U
• 公開（公告）日: 1987-06-10
• 發明（設計）人: 盧銀全;方鴻發;鐘旭高;康知敏;陳堂敏;楊劍非
• 申請（專利權）人: 長城精密電表廠
• 主分類號: G01R25/08
• 分類號: G01R25/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于測試類。

長期以來普遍流行的穩態條件下的相位角測試儀根本無法解決強電流通斷條件下的相位角測試。電器行業對強電流通斷條件下相位角測試的傳統方法是靠光線示波器拍照，然后通過計算進行相位標定。該方法測量速度慢，誤差大（±3～4°），不直觀。

上海電器技術研究所主刊的《電器技術》一九八二年第四期文：“電器強電流通斷試驗中相位的精密測量”（作者：方鴻發），介紹了強電流通斷條件下工頻相位角的測試原理和基本方案，強調了相位前推原理。但是，電網實際工作頻率并非單一固定頻率（50HZ或60HZ）。而是變化著的頻率。特別是強電流通斷條件下，極強的干擾常常會導致上述基本原理的失敗，儀器無法正常工作。

本實用新型將上述相位前推原理改為相位前推頻率跟蹤原理，排除各種電、磁干擾影響，為瞬態測試電壓電流間相位角提供快速、精密的測試手段。

本實用新型的基本原理是這樣的：

參看原理波形示意圖1和主框圖2。接通試驗電流前的電壓U₁從負半波變到正半波的過零瞬間，計數門開啟，直到試驗電流接通后經過七個周波，其直流分量已基本衰減完，試驗電流在儀器輸入端所產生的電壓U₂從負半波變到正半波的過零瞬間，使計數門關閉。從計數門開啟到關閉的時間內通過計數門的鐘脈沖個數為：

N＝3600×7＋ΔN????????（1）

而ΔN＝△t·f₀

∵ (φ)/(360°) ＝ (△t)/(T) ＝△t·f

∴△N＝N－3600×7＝ (φ)/(360°f) ·f₀（2）

φ＝ (360°f)/(f₀) ·△N （3）

式中，f為電壓U₁、U₂的頻率，f₀為鐘脈沖頻率，二者可視為常數。由于3600進制計數器具有自動復零、自動計數的功能，所以，計數器輸出被顯示的數值是△N。從式（3）知，被測相位角φ正比于△N。

這里出現一個問題，即f₀取值為多少才合適？對f為50HZ，△N為1（φ＝0.1°）時，f₀應該取180KHZ，對應φ為2π，顯示正好為3600，取一位小數，可直接表示出的相位角為360.0°。但是，對f為49.9HZ，若f₀仍為180KHZ，還是對應φ為2π，顯示數就不再為360.0，而是360.72°。如果f為49HZ、48HZ┈，誤差就將更大。采用3600倍頻鎖相技術，可得到f₀等于3600f₀由式（3），即使f偏離50HZ，所顯示的相位角誤差總是滿足要求的（因為式（3）的比例系數為1）。

在圖1和圖2中，U₁為被測回路端電壓，U₂為通斷電流在取樣回路產生的端電壓，U₃為雙電源系統供電回路端電壓。由于強電流接通以后，U₁幾乎為零，所以，圖1中U₁以虛線表示。

發明的實施由圖3所示的具體結構框圖和圖4通道圖實現。

儀器由三個通道（18）、（19）、（20，門控電路（4）、（11），3600進制計數器（6），計數門（5），譯碼門顯示器（7），3600倍頻鎖相環（17）等主要部分組成。

第一個通道，即U₁通道，又稱為電壓通道（18），包括干擾抑制器（13）、衰減器（14）、低通濾波器（15）和放大整形器（16）。其中干擾抑制器是一種π型LC低通濾波器，上截止頻率1MHZ，電感線圈雙線并繞在鐵氧體磁芯上，要求盡可能減少分布電容。衰減器按測量范圍比例衰減，其輸出電壓歸一到0.2V（滿量程）。低通濾波器實際上是由同相比例放大器構成的低通有源濾波器，其閉環增益為10，上截止頻率為200HZ。放大整形器閉環增益為30，目的在于提高整形波形的質量。

第二個通道，即U₂通道，又稱為電流通道（19）。它除了包括U₁通道的內容外，還包括U₃通道開始計數和關閉計數門的控制電路門1（4）。它的輸入信號是由電流互感器取得。U₂從出現到直流分量衰減為零，大約要經過七個周波的時間。