[其他]同步旋转发光二极管测量工频相位

说明书

本发明涉及测量工频相位的方法，属于电工测量技术。

现有的工频相位测量技术分两类：一类运用电磁原理，另一类运用电子技术，测量两个正脉冲的时间差。以上两类技术都只能每次测量两个电量之间的相位。多电量的相位测试只能选定某一电量为基准，逐一与之测量，然后将结果汇总，经计算或作图，才能得出各电量的相位。

电力系统是三相制，常常需要测量各相电压、各相电流间的相位。用以上两类仪器都不能作同时的直接测量。

对比文件：WPI

8107    DE    2929-262

F    0823B/23    SU-618696

84-145017/23    SU1041883

本发明的目的是提出一种能同时测量两个及以上工频电量相位的方法，以及应用此方法构成的多输入工频相位计。

本发明的解决方案如下：将各被测工频电量转变为方波，取其正半周，用滑环导入各个发光二极管。这些发光二极管依次排列在一个圆盘的直径一端，圆盘由同步电动机转动。同步电动机的转速选为3000转/分钟，故圆盘转动一周所需时间为20毫秒，与被测信号一个周波的时间相同。发光二极管在被测信号的正半周内通电发光，历时10毫秒，在人眼中留下180°的弧形光迹，发光二极管在被测信号的负半周内不发光，故其余180°无光迹。由于圆盘转速与被测信号同步，故每次发光都在同一空间角度上开始，看起来弧形光迹是连续的且恒定不动。如各被测电量相位相同，则各弧形光迹出现在同一空间角度上;如它们的相位不同，则各弧形光迹出现在不同的空间角度上。圆盘外圈有一个可以用手转动的刻度盘，可以以任一弧形光迹的起点为零度，直接读出其余各光迹起始点的角度。由于圆盘在空间转动360°的时间与被测信号一个周波的时间相同，故刻度盘的一度就是电相位的一度。

本发明和现有技术相比，具有能同时测量两个及以上工频信号相位的优点。仪器构造简单，显示直观，能在360°范围内直接读出相位的邻前或滞后，故也可作为相序指示。仪器的测量精度不低于现有技术中电磁式相位计的精度。

本发明的实施实例是一台三输入工频相位计，现以附图作进一步说明。

附图一，机械结构示意图。

附图二，电路示意图。

参看附图一，三个发光二极管〔1〕，按所对应的输入信号的序号固定在圆盘〔2〕的直径的一端，一般从外向内序号是1，2，3。圆盘用有机玻璃或其它轻质绝缘材料制成，其正面漆成不反光的黑色。为了平衡三个发光二极管及其导线的重量，在圆盘上设置了配重〔3〕。圆盘下面固定着一组滑环〔4〕，它和圆盘一起转动。滑环组〔4〕共有四层，其中三层每层和一个发光二极管的正极相连，最下一层作为公共回路，其电路见附图二。在滑环旁安装着一组碳刷〔5〕，碳制〔5〕固定在机座上，不随滑环转动。碳刷也共有四层，和滑环对应。在弹片的压力下，每一碳刷和一层滑环保持良好接触，用以向转动着的发光二极管导入电流。圆盘〔2〕和滑环〔4〕组成的组件紧固在同步电动机〔6〕的轴〔7〕上。同步电动机〔6〕固定在机座上。

离开圆盘不远的上面还有一层固定在仪器外壳上的面板，用以防止人或外物触及转动着的部件，也用于防尘。面板上光迹所经区域是透明的，其余区域是不透明的。紧贴在面板上有一个可以用手转动的刻度盘〔8〕，也是用透明材料制成，用以读出光迹的角位置。为了简明，图中没有画出全部刻度。

附图二是电路示意图，被测电压或电流经三个变换器〔1〕，实现电的隔离并转换为适合仪器工作的电压，然后送至三个方波形成器〔2〕。方波形成器〔2〕将正弦波变成±15伏方波，且具有陡峭的前沿和后沿，以提高显示的质量和精度。三个整流二极管〔3〕削去方波的负半波，经三个限流电阻〔4〕，使流入发光二极管的电流一般不超过20毫安。电流经碳刷〔5〕和滑环〔6〕导入三个发光二极管〔7〕。

图中示意滑环〔6〕与同步电动机〔8〕同轴旋转。同步电动机的功率为3～4瓦。方波形成器所需电源由交流整流的稳压直流电源〔9〕供给，其电压为±15伏。

M₁，M₂，M₃是三个被测量，可以是不同量程的电压，也可以是不同量程的电流。V_S是同步电动机的电源，它取自被测信号同一电力网络。