Фазоповоротные и частотно-зависимые схемы

  Фазоповоротные схемы. С помощью фазоповоротных схем про­изводят линейные преобразования напряжения (тока) в напряже­ние (ток). При этом напряжение на выходе схемы смещается по фазе относительно напряжения на ее входе на некоторый угол α. В процессе преобразования может измениться и значение величины.

Одна из возможных фазоповоротных схем показана на рис. 1.12, а. Схема содержит две одинаковые резисторно-конденсаторные цепи, соединенные параллельно, к которым подводится напря­жение Ů₁. Преобразованное напряжение Ů₂ = ke^jαŮ₁ замеряют между точками в и д. Электрическая цепь из последовательно сое­диненных резисторов R1, R2 и конденсаторов Cl, C2 с сопротивле­ниями R и Х_C дает возможность получать напряжения Ů_R = İR и Ů_C = — jİX_C , пропорциональные подведенному напряжению Ů₁ , но смещенные относительно него по фазе на некоторые углы в сторо­ны опережения (Ů_R) и отставания (Ů_C), которые определяются со­отношением R и Х_C , а угол между Ů_R  и Ů_C во всех случаях остает­ся равным π/2. Таким образом, напряжения Ů₁, Ů_R и Ů_c образуют прямоугольный треугольник, опирающийся на диаметр окружности — вектор напряжения Ů₁ с вершиной, скользящей по дуге ок­ружности при

Рис. 1.12. Схемы линейного преобразования напряжения Ů₁ в Ů₂ и тока İ₁ в İ₂ фазоповоротными схемами, векторные диаграммы

изменении соотношения R и Х_C. На этой основе по­строена векторная диаграмма фазоповоротной схемы (рис. 1.12, 6). Фазоповоротная схема, преобразующая ток İ₁ в ток İ₂ = ke^jα İ'₁, показана на рис. 1.12, в. Ее векторная диаграмма (рис. 1.12, г) не требует пояснений. Изменение угла α достигается изменением со­противления резистора R..

В ряде случаев на выходе того или иного элемента необходимо иметь величину вида A= k ₁Ů – k ₂İ. Если это ток, то для получе­ния k ₂İ используют рассмотренную фазоповоротную схему. Преоб­разовать напряжение в ток k ₁Ů можно путем включения в цепь сопротивления Z >> Z _н. На рис. 1.13, а показана схема, состоящая из двух цепей. На вход одной подается напряжение Ů, а на вход другой — ток İ. Цепи соединены параллельно, и этим достигается получение в нагрузке Z _н суммарного тока İ_н = k ₁Ů + k ₂İ'. На рис. 1.13, б показана схема для получения величин A= k ₁Ů + k ₂İ и B = k ₁Ů— k ₂İ, являющихся напряжениями. При этом напряже­ние k ₂İ получено с помощью трансреактора TAV.

Рис. 1.13. Схема для получения тока и напряжения суммированием состав­ляющих, пропорциональных току и напряжению на входе устройства

Частотно-зависимые схемы. В ряде автоматических устройств используется изменение частоты синусоидального напряжения (то­ка). Составной частью измерительных органов этих устройств яв­ляются так называемые частотно-зависимые схемы. Изменение частоты напряжения (тока) на входе преобразуется ими в измене­ния амплитуды или фазы напряжения (тока) на выходе.

На рис. 1.14, а показана частотно-зависимая схема, преобразую­щая изменение частоты в изменения фазы. Ее используют, напри­мер, для выполнения измерительного реле частоты РЧ-1. Схема состоит из частотно-зависимого элемента (цепь LR, С, R3) и дели­теля напряжения (цепь RI —R2). На вход схемы подается напряжение Ů с изменяющейся частотой. Ток İ_R, проходящий по цепи делителя, и напряжение Ů _R

Рис. 1.14. Частотно-зависимая схема и векторные диаграммы

совпадают по фазе с напряжением Ů (рис. 1.14, б, в). Фаза тока İ_LC в цепи частотно-зависимого эле­мента относительно напряжения Ů определяется соотношением со­противлений x_LR и Х_C , которые зависят от частоты. При этом ток İ_LC может опережать, совпадать и отставать по фазе от напряжения Ů. Напряжение Ů_LC совпадает по фазе с током İ_LC . Таким образом, изменение частоты напряжения Ů сопровождается изменением уг­ла φ сдвига фаз между напряжениями Ů_LC и Ů_R. Схема выполнена так, что напряжение Ů'_LC отстает от напряжения Ů_R (рис. 1.14, б), если частота f ' напряжения Ů больше частоты действия реле (f ' > f_Д.Р), a Ů''_LC  опережает его (рис. 1.14, б), если f" < f_Д.