Способ определения характеристических параметров симметричных четырехполюсников

 

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано для определения вторичных параметров таких электрических объектов, как трансформаторы , фильтры, линии электропередач и электросвязи, различные кабели. Способ позволяет обеспечить определение характеристических параметров четырехполюсников при измерении модулей входных сопротивлений в режимах холостого хода, короткого замыкания и двух нагрузочных режимов на известные активные сопротивления только со стороны входных зажимов без использования каких-либо фазовых измерений . По результатам измерений вычисляются параметры четырехполюсников по приведенным формулам, 4 ил. ч Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (sl>s С 01 R 27/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ IlATFHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ай

I !

| )|кз И4хх с

4къ х.

Ч -а с5 и агсИ ||, f+N (2) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 (21) 4763662/21 (22) 27.11.89 (46) 30.12.92. Бюл. N. 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) Л.Е.Виноградова, З.Е.Каганов и Е.А.Ястребов (56) Атабеков Г.И. Теоретические основы . электротехйики, ч.1. Линейные электрические цепи. М.-Л., Госэнергоиздат, 1962, с.127 — 128.

Авторское свидетельство СССР

N 1691777, кл, G 01 R 27/28, 1988. . (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХФ PAKTEPNСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИММЕТРИЧНЫХ ЧЕТЪ|РЕХПОЛЮСНИКОВ

Ф

Изобретение относится к об .асти элек- трических измерений и может бь ть использовано для определения характеристических пзраметрсв симметричных четырехполк сников, эких, как трансформаторы, фил тры, лини передач и электросвязи, различн le кабел

Известен способ с ределенья характеристических парамет|.ов четыр хполюсников, который заключается в 1змерении модулей и аргументов комплекс Iblx co0poтивлений четь.рехполлсников в р.жимах холостого хода и корсткого замыкания со стороны первичных и втори ных зажимов и последующем определении постзянной передачи и характеристических с)противлений llo и=-вестным фор .улам, Недостатками это"о метод; являются необходимость приме ения сп зциальной аппаратуры для фазовь х измерений, а так> БЫ „, 1784926 А1 (57) Изобретение относится к электриче. ским измерениям и мойет быть использовано для определения вторичных параметров таких электрических объектов. как трансформаторы, фильтры, линии электропередач и электросвязи, различные кабели.

Способ позволяет обеспечить определение характеристических параметров четырехпо.люсников при измерении модулей входных сопротивлений в режимах холостого хода, короткого замыкания и двух нагрузочных режимов на известные активные сопротив-. ления только со стороны входных зажимов без использования каких-либо фазовых измерений. По результатам измерений вычисляются параметры четырехполюсников по приведенным формулам. 4 ил. же погрешность аппаратурного определения фазовых углов, величина которых существенно зависит от частоты прикладываемого напряжения.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения характеристик симметричных четырехполюсников, принятый за прототип, включающий подачу на вход четыр хполюсника гармонического напряжения, измерении модулей токов и напряжений в режимах холостого хода, короткого замыкания и нагрузки на активное сопротивление и расчет характеристик по формулам

1784926 только модулей входных сопротивлений при различных нагрузочных режимах является существенным недостатком способа-прототипа.

5 Цель изобретения — определение характеристических параметров симметричных четырехполюсников при проведении измерений только со стороны входа последних.

Цель достигается тем, что в способе

10 определения характеристических параметров симметричных четырехполюсников, основанном на . подаче на вход четырехполюсника гармонического напряжения, измерении модулей входных сопро15 тивлений в режимах холостого хода 2о, короткого замыкания Ек и нагрузки на активное сопротивление и определении постоянных ослабления А и фазы В, модуля Z» и аргумента ф с характеристического со- 20 противления Z<, согласно изобретению, измеряют модули входных сопротивлений Z» и Z>g четырехполюсника в режимах нагрузки на активные сопротивления R» и ЯН2 соответственно и определяют параметры

25 четырехполюсника:

ch2,Д= К {1+т } (3) со52Ь = k { -Т 1 р (4) (5) Т=

2 (- » (Я вЂ” О н ) . Gal 2 A

l, ?,„-и „, . з1П д. Ь (8)

f-Т соб 1 с с)1 ЯД ° у (+т

Е = 1» :2 (10) Ru z» {2с 7щ 0вЯЬ, где Zc, p c — - модуль и аргумент характери стического сопротивления;

А. — постоянные ослабления и фаэь четырехполюсника;

U>xx, 01кз — модули напряжений на вхо де четырехполюсника в режимах холостого хода и короткого замыкания; .

I>», !май — модули токов на входе четырехполюсника в режимах холостого хода и короткого замыкания;

U2xx модуль напряжения на выходе четырехполюсника в режиме холостого хода;

Ui>,1ü — модулИ напряжения и тока на входе четырехполюсника, наруженного на сопротивление RH, N,M,Т,К вЂ” расчетные коэффициенты.

При использовании этого способа необходимо измерить модули токов и напряжений на входе четырехполюсника в трех режимах: холостого хода, короткого замыкания и нагрузки на активное сопротивление. Измерение данных модулей токов и напряжений необходимо для определения модулей входных сопротивлений, которые можно измерить и другими способами, кроме способа вольтметра-амперметра. Однако в данном способе необходимо также измерить модуль напряжения на выходе че- тырехполюсника в режиме холостого хода..

Бывают ситуации, когда нужно измерить параметры четырехполюсника, входные и выходные зажимы которого разнесены территориально, например геофизического кабеля в процессе каротажа, т.е. когда имеется доступ для измерйтельной аппаратуры только с одного конца, а на другом конце можно лишь создавать различнь.е нагрузочные режимы, Невозможность определения характеристических параметров симметричных четырехполюсников при измерении

-и - 1П -4тр и:

Сл2А=

4 cas25ic; с42А

×»

40 в" " s " > (11)

Че гл =(ага,) (1+т ®Ь,+т )сф ц (1 ) l+ a (1+т ) -(-т ) ) ((I„-Ц(т ), (с»-с Н +т )) 2a;(a;a,). (1 т щ.(< ð)

"с«"т )H(k-bl.(l- (с,-,)(ь,тц . (12)

+ (T ))+(<- i) (t+T ) f(b, Ü,) (<-т ) (с, с}„

"(1 )) - а, (а;а,).(1+т )» (Ь,(-т )+с, (с т Д (13)

"I(h,-Ч (- ) (с,-с,)(. 1, 50 P=(

55 г /2д/, q щ OSI

В известном способе f23 определения характеристических параметров необходимо измерение модуля или действующего

: 1784926

{24) (16) 2н+2с йГ

2н1 = 2с1 — Т

2 сов1В = ch2A

1+Т2 (18) 2о = Uo/lo (21) sh2 A (" = з(пгв

2» = U»/l» значения напряжения на выходе четырехполюсника в режиме холостого хода. В предлагаемом способе . определение комплексных вторичных параметров четырехполюсников.производится посредством 5 измерения модулей только входных сопротивлений, которые можно легко осуществить способом вольтметра-амперметра, и отсутствуют какие-либо измерения на выходе четырехполюсника. 10

Математические выражения, используемые в предлагаемом способе, получаются из следующих соображений: входное сопротивление симметричного четырехполюсника, нагруженного на произвольную 15 нагрузку 2н, определяется как н с

20 где Г = A+JB — постоянная передачи

2с=2с . е(— характеристическое сопро(Ч тивление, Если сопротивление нагрузки ZH будет чисто активным, т е. 2н = RH, тогда выраже- 25 ние (16) после преобразований можно привести к виду .

sin рс — N . .cos po = M, (17)

30 решением которого будет выражение (2), а расчетные коэффициенты N u M вычисляются по (6), (7).

В уравне (ии (17) не известны три параметра: А, В и pc . Модуль2схарактеристи- 35 ческого сопротивления 2с определяется по (1) при использовании режимов К;3. и Х.Х, : т..е. 2с = 2к/2О, а также параметр Т из(5):

Т = 172 72о .

Из(3), (4) можно найти зависимость А от 40

В:

Если произвести измерения в нагрузочном режиме при двух значениях активного

НаГРУЗОЧНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ йн1 И Ян2, МОжно записать систему уравнений: 50

sin у, — й1 cos р =M>, . (19) sin фс — N2. соз рс - M2, (20)

55 где аналогично (6), (7) cos2 B +Ñ1 sh2A (22) з!п2 В sin2 B где i = 1,2, а коэффициенты аь b(, ci вычисляются по (15).

После преобразований систем уравнений (19), (20) получается выражение: (Ni-N2) .(М1 -1)+(М2-М 1),(М 1 -1)+2М1. К1 .(N N2).(М2-M1)= 0 (23)

Подставив (21), {22) в (23) и C учетом (18), получается уравнение:

m ° ch 2A+n.ch 2А+ р = О, решением которого будет один истинный корень из (8). а вспомогательные параметры

m; n, р определяются из (12)-(14).

Далее рассчитывается постоянная фазы

В из (9) и аргумент рс из (11). Выражение (11) является решением уравнений (19), (20), причем йеважно, каким иэ этих уравнений пользоваться .

На фиг.1 — 4 показаны схемы реализации операций способа. Здесь показаны исследуемый четырехполюсник 1 с входными 2-2 и выходными 3-3 зажимами; вольтметр 4, ам3 перметр 5. Кроме того; на фиг.3-4 показан резистор 6 с известным активным сопротивлением.

Изобретение реализуется в следующей временной последовательности, Гармоническое напряжение йодается на входные зажимы 2-2 четырехполюсника

1, включенного в режиме холостого хода, и измеряются модули или. действующие значения напряжения Uo вольтметром 4 и тока

lo амперметром 5 со стороны входных зажимов 2 — 2 (фиг.1).

Определяется модуль входного сопротивления Zo четырехполюсника 1 в режиме холостого хода: .

Гармоническое напряжение подается на входные зажимы 2-2 четырехполюсника

1, включенного в режиме короткого замыкания, и измеряются модули или действующие значения напряжения U» вольтметром 4 и тока I» амперметром 5 со стороны входных зажимов 2-2 (фиг.2), Определяется модуль входного сопротивления Z» четырехполюсника 1 в режиме короткого замыкания .

1784926

Далее по (10) определяют модуль Z< характеристического сопротивления Z< и вспомогательный параметр Т из (15), Гармоническое напряжение подается на входные зажимы 2 — 2 четырехполюсника

1, к выходным зажимам 3-3 которого подключают резистор 6 с известным активным сопротивлением R<«. Измеряют модули или действующие значения напря>кения U» вольтметром 4 и тока 1«1 амперметром 5 со стороны входных зажимов 2-2 . (фиг.3).

Определяют модуль входного сопротивления Z» четырехполюсника 1 в этом режиме, Z<« = U<«/l«1

Далес определяют по (15) коэффициенты а1, b1, с1.

Гармоническое напряжение подается на входные зажимы 2-2 четырехполюсника

1, к выходным зажимам 3-3 которого подt ключают резистор 6 с известным активным сопротивлением RHz. Измеряют модули илй действующие значения напря>кения Он2 вольтметром 4 и тока 1<2 амперметром 5 со стороны входных зажимов 2-2 (фиг.4).

Определяют модуль входного сопротивления Z«z четырехйолюсника 1 a ýòîì режиме:;

Z«2 0н2/!н2

Далее определяют иэ (15) коэффициенты а2, b2, с2, из (12)-(14) коэффициенты m, n, р и из (8) — постоянную ослабления А.

Затем из (9) определяют постоянную фазы В, а из (11) вычисляют аргумент rp< ха-. рактеристического сопротивления Zc, причем безразлично, какие коэффициенты применять: а1, b1, с1 или а2. bz, с2.

Формула изобретения

Способ определения характеристических параметров симметричных четырехполюсников, основанный на подаче на вход

5 четырехполюсника гармонического напря- женил, измерении модулей входных сопротивлений в режимах холостого хода-2> и короткого замыкания Z«и нагрузки на активное сопротивление и определении постоян10 ных ослабления А и фазы В, модуля Z<: и . аргумента характеристического сопротивленияZ<:,отл ичаю щийс ятем,что,с целью обеспечения измерения параметров только со стороны входа четырехполюсни15 ка, измеряют модули входных сопротивле- . ний Z«1 и Z«2 четырехполюсника в режимах нагрузки на активные сопротивления Рн1 и

Й <2 соответственно и определяют

-и+ 2-4

20 С)12Д т

<-Т соо2Ь ehRA — — /

1+Т

z,= z. Т., l>1 со52Ь<С; сИ2Д а. 1,д«

<.а„с, S гаЕ rn=(a,-а,) (4+т ) ((Ь,. (j т ),С,(1+т ф

+(< т ) Яо < (<+т ) -(1-т ) ) ((l, Ь,).((т )+

+(са с,) (<<т )) 4Ra;(a<-а Öl ò ßl,,(!т )+ с<("т )Ю4-Ч (4-т ) (,-с,)(44т ))

" -(<-Щ (1+т ) ф, (<-т )< с< (1+т )1 +

+2,(< т4))+(1 az).(r+T ) ((b -b,).(l-тй) (; р

"(1 т Л -«, (а,-%). (1 i ) (Ь,(1-т )+Сг(1.т Я

"((4-Ц (1-т )+(с -c,)(1+т )), Р=(1 т ) (-М, 1784926

Составитель А.Ястребов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор

Редактор

Заказ 4363 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101