Устройство для измерения омических сопротивлений электрических цепей,находящихся под напряжением переменного тока

 

УСТТОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛШХТРИЧБСКИХ ЦЕПЕЙ, НАХОДШ4ИХСЯ ПОД йАПРЯХБННЕИ ПЕРШ4ЕИНОГО ТСЖА, солержацее пер&«еяыого тока, раэделительньй коидеясатор, мостовую нэм итепьную цепь, источник постояяного йз 1еЕ 1Тельного тока, блок зашиты источника от переменного тока и индикатор , причем ода и выхсп источника переменного тока соединен 4ep;es раэД1елительН1 1Й конденсатор с первым входнцм зажимом устройства и третьим плечсм уравновеш1вания мостовой цепи, Ш2ХОД источника переменного тока, соедаснен с общей шиной, входным зажимом устройства, образцовым резистором, образующим втсфое плечо мостовой измерительной цепи и источник х4 постоянного измерительного тока, другой выход которого через блок защиты от прохождения переменного тока соединен с третьим и четвертых плечги ш измерительн мостовой цепи, образованными резисторами уравновешивания, отличающееся тем, что, с целью повывюния точности и расишреиия функциональных воз южностей, в него введены ДВА ограничителя по напряжению, два измерительных ключа, два форми{мэаателя сигналов управления, счетчик циклов, два усилителя, блок вычитания , линия задержки, интегратор с запоминанию, причем первый входжм зажим устройства соединен с входом первого формирователя сигнгшов уп равления и через последовательно соединепиые первый ограничитепь по иапряжению, первый измерительный ключ и первый усилитель соединен 8 с nepBiM входом блока вычитания, второй вывод образцового резнстс а i через последовательно соединеннынг I второй ограничитель напряжения, второЛ измерительный ключ и второй усилитель соединен с вторьм вхощом блока вычитания, выход котсчюго соеди§ нен с первым вхсздом интегратора с запоминанием, выхол первого формирователя сигналов управления соединен с втсфыми входами измерительных сл ключей, с вторам входсм интегратора с запоминанием, а через счетчик циклов , второй формирователь сигналов оо управления - с входом индиО ) катора и линией задержки, выход когоеоЛ соединен с третьим входом 00 :иитегратора с запоминанием, первый и вторсА выходы которого соединены с вторым и третьим входаи и индикатора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NM

РЕСПУБЛИК

) I

В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н. АВТОРСНОМ\((!И»(ВТВ(ТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗ015РЕТЕЧИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф () ° 21 ) 3456593/18-21 22) 24.06.82 . (46) 30.12.83. Бал.В44: (72) Л.И. Достов, X.Â. Петров, А.А. Разумовская и Э.П. Тихонов (53..) 621.317.7(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В. 481846, кл. С ОХ к 13.02..73.

2, Авторское свидетельство СССР

В 773509, .кл. С 01 к 18.01.77 (ирототкп). (54 ) (57) УС2 РОИС2 ВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

ОИИЧЕСКИХ СОПРО2НВЛЕН ИЯ ЭЛЕКТРИЧЕС-

КНХ .ЦЕПЕЙ, ПАКОДЙЩ ХСЯ. ПОД ЯАП?ЯЖЕ»

HHRR ORPKHK88OX O Т0КА, содеряащее истсчкяк переменного тока, разделительный коядеясатор, мостовув измерительную цепь, источник постоянного измерительного тока, блок защиты источника от переиеикого тока я икдккатор, прячем адин выход источника переменного тока соединен через разделительный конденсатор с первым входным закимои устройства и третьим плечом .уравновешивания мостовой цепи, другой выход источника переменного тока. соединен с общей шиной, вторым

sxo saae захкмсм устройства, образцовым резистором, образующим второе плечо мостовой измерительной цепи и источником постоянного измерительного тока, другой выход которого через блок защиты от прохоядения переменного тока соединен с третьим и четвертым плечами измерительной мостовой цепи, обраэованнымн резистора„.Я0„„1057868 А ми уравновешивания, о т л и ч а ющ е в с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функцковальяых возиояяостей, в него введены два ограничителя по напряжению, два измерительных клвча, два фюрмирояателя сигналов управления, счетчик циклов, два усилителя, блок вычитания, линия задеряки, интегратор с запоминанием, причем первый входной заяви устройства соединен с входим первого формирователя сигналов управления и через последовательно соединенные первый ограничитель по иапряяенив, первый измерительный

«лвч и первый усилитель соедкнея с nepsiae входом блока вычитания, Я второй вывод образцового резистора

;через последовательно соединеннйе второй ограничитель напряхеиия, вто рой измерителей ключ я второй усилитель соеднкен с вторым входом бло ка вычитания, выход которого соедин- Я нен с первым входом интегратора с запоминанием, выход первого формироватаиж сигналов управления соеди- (© нен с вторыми вжщамк кзиернтелъяых цд ключей, с вторьм входои интегратора с запоминанием, а через счетчик цик- Д лов, второй формирователь сигналов 0 уяравленкя — с первым входом индикатора к линией эадеряки, выход ко- ОЪ торой соединен с третьим входом (©

:интегратора с запоминанием,,первый и второй выходы которого соединен с вторым и третьим входами индикатора.

1057868

Изобретение относится к электро. измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивления различных электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, например, обмоток электри- 5 ческих машин, В этом случае значения: измеряемых омнческих сопротивлений являются критерием температуры1обмоток электрической машины при ее работе под напряжением. t0

Известен мост,для измерения омических .сопротивлений электрических цепей, находящиМся под напряжением переменного тока, содержащий мосто-. вую измерительную цепь, два плеча которой образованы резисторами с переключателями, третье - дросселем, а четвертое - последовательно соединенными зажимами для подключен®я объекта измерения вторичной обмотки компенсирующего трансформатора, вторич" ной обмотки делителя напряжения, последовательно соединенные дополни.тельный дроссель и источник питания постоянным. нанряженвем, включенные в диагональ питания моста, параллель-25 но соединенные .нуль-индикатор, и конденсатор,.втснюченные в измерительную диагональ моста, источник питания пе-. ременным напряжением,.соединенный одним выводом с одним из зажимов для З0, подключения объекта измерения 11 3.

Недостатком известного устройства являются ограниченные точность взиере ния, ограниченный диапазон частоты переменного. напряжения, подаваемого 35 на .измеряемое сопротивление, и ограниченное быстродействие. Точность измерения, диапазон частоты переменного напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление,ибыстрьдейст- 40 вие в этом случае взаимосвязаны.

Огранйчевие точности измерения и диапазона частоты переменного напряжения обусловлены нарушением компенсации вредного воздействия переменно-45 го найряжевия, развиваемого на измеряемом сопротивлении, напряжением развиваемым в противофазе на последовательно соединенных вторичных обмотках компенсирукщего трансформатора и делителя напряжения при изменении частоты переМенного напряжения изэа изменения saaesss напряжения ва разделительном конденсаторе. Быстро.". действие моста ограничивается изза наличия в его измерительной цепи реактивных сопротивлений обмоток компенсирующего трансформатора, делителя напряжения, дроссвля, включенного

s измеряемое плечо моста, и кондевса» тора, включенного в измерительной 66 диагонали моста параллельно нуль-индикатору. Кроме того, для получения значения измеряемого сопротивления необходимо а3 каждого результата измерения вычитать постоянную поправ 5 ку, представляющую суммарное сопротивление вторичной обмотки компенсирующего трансформатора и делителя напряжения. В этом случае погрешность будет увеличиваться по мере уменьше- . ния величины измеряемого сопротивления испытуемой обмотки электрической машины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является мост для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока. Устройство для измерения оми-, ческих сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, содержит источник переменного тока, разделительный конденсатор мостовую измерительную цепь, источник постоянного измерительного гбка, блок защиты источника ат переменного тока и индикатор, причем один выход источника переменного тока соединен через разделительный конденсатор с первым"входным зажимом и третьим плечом уравновешивания мостовой цепи, другой выходс общей шиной, вторым входным зажимом, образцовым резистором, образукщим второе .плечо мостовой изме» рительной цепи, и источником постоянного измерительного тока, другой выход которого через блок защиты от прохождения переменного тока соединен с третьим и четвертым плеча ми измерительной яостовой цепи образованными резисторами уравновешивания 32).

Недостатками известного устройства являются ограничение точности, частотногб диапазона и быстродействия. Ограничение точности измерения и частотного диапазона обусловлено влиянием разделительных конденсаторов на нарушение компенсации переменного напряжения, развиваемого ва сопротивлении образцового плеча, мостовой измерительной цепи и в цепи источника питания мостовой измерительной цепи из-за изменения падения на» пряжения на разделительных конденсаторах и изменение фазы напряжения на выходах обоих фаэовращателей питавщих компенсирующие трансформаторы, включенные в образцовое плечо и цепь питания мостовой измерительной цепи, прв изменении частоты переменного напряжения, подаваемого наизмеряемое сопротивление Быстродействие моста ограничивается из-за наличия в его измерительной цепи реактивных сопротивлений вторичных обмоток компенсирующего,"грайСформатбра, -делителя напряжения и конденсатора, подсоединенного параллельно нуль-индикатору в измерительной диагонали моста, влвякщих на постоянную времени измерительной цепи моста.

1057868

Цель изобретения - повышение точности, расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения омических сопротивлений. электрических 5 цепей, находящихся под напряженнем переменного тока, содержащее источник переменного тока, разделительный конденсатор, мостовую измерительную цепь, источник постоянного измери«. Щ тельного тока, блок защиты источника от переменного тока и индикатор, при« чем одни выход источника переменного тока соединен через разделительный конденсатор с первым входным зажимом устройства и третьим плечом урав.новешивания мостовой цепи, другой выход источника переменного тока соединен с общей шиной, вторым входньэе заВй устрой ва образцо резисто-26 . ром, образующим второе плечо мостовой измерительной цепи и источником пос тоянного измерительного тока, другой йыход которого через блок защиты отпрохождения переменного тока соединен с третьим и четвертым плечами изме25 рительиой мостовой цепи, образованными резисторами уравновешивания, введены два ограничителя по напряжению, два измерительных ключа, два. формиро, вателя сигналов удравления, счетчик 30 циклов, два усилителя, блок вычита- . ния, линия задержки, интегратор,с запоминанием, причем первый входной зажим устройства соединен с входси первого формирователя сигналов удрав- 35

-ления и через последовательно соеди:ненные первый ограничитель по напряжению, первый ключ и первый усилитель соединен с дервым входом блока. вычита

«ия, второй вывод образцового реэисто-4О ра через последовательно соединенные второй ограничитель напряжения, вто рой измерительный ключ и второй усиусилитель соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого сое- 45 динен с первым входом интегратора с запоминанием, выход первого формирова-. теля сигналов управления соединен с вторьачн входами измерительных ключей, с вторым входом интегратора с запоми- нанием, а через счетчик циклов, вто- -5О рой формироватеНь сигналов управления - с первым входом индикатора и лйнией задержки, выход которой соединен с третьим входом интегратора с запоминанием, первый и второй выходы 55 которого соединены с вторык и третьим входами индикатора. на фиг.1 представлено устройство для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся 66 под напряжением переменного тока, на фиг.2 - циклограммы работы устройства.

Устройство содержит источник 1 пе ременного тока, разделительный кои- б5 денсатор 2, мостовую измерительную цепь, первое плечо которой образовано измеряемым -сопротивлением 3, второе - образцовым (опорным )сопротивлением 4, третье и четвертое плечи образованы сопротивлениями уравновешивания 5 и.б, источник 7 постоянного измерительного тока, блок 8 защиты этого источника от прохождения переменного тока., первый 9 н второй 10 ограничители по напряжению.два идентичных измерительных ключа 11 и 12, первый 13 и второй 14 формирователи сигналов управления, счетчик 15 цик".. лов, первый 16 и второй 17 усилители, блок 18 вычитания, линию 19 задержки, интегратор 20 с запоминанием, состояций нз ключа 21, интегратора

22, делителя 23, н,индикатор 24, например, самописец, при этом. источник

1 переменного рабочего тока соединен через разделительный конденсатор 2 с измеряемьи сопротивлением 3, включенйым в первое плечо мостовой измерительной цепи, второе плечо которой-o6pasgawo образцовым (опорным ) сопротивлением 4, а третье и четвертое плечо сопротивлениями уравновешивания 5 и б, последовательно соединенные источник постоянного измерительного тока 7 и блок 8- защиты этого источника от прохождения перемейного ра- бочего тока подсоединены к диагонали питания мостовой измерительной цепи, вход второго ограничителя 10 по найряженню соединен с образцовым

gопорным )сопротивлением 4, выход первого ограничителя 9 по .напряжению соединен с входом измерительного ключа 11, а выход второго ограничнтемя 10 по напряжению - с входом измерительного ключа 12, вход первого формирователя 13 сигналов управления соединен с измеряемым сопротивлением З,.выход первого формиро:вателя 13 соединен с измерительными ключами 11 и 12, управляющим входом интегратора 20 с.эапоминанием, состоящего из ключа 21, интегратора 22 и делителя 23, и счетчиком 15 циклов, выход измерительного ключа

11 соединен с входом первого усилителя 1б, выход измерительного ключа

12 соединен с входом второго усилителя 17, выходы усилителей 16 и 17 соединейы с первьва и вторым входами блока 18 вычитания, выход блока 18 вычитания подключей к входу ключа 21, выход ключа 21 соединен с входом интегратора 22, выход счетчика 15 циклов соединен с входом. второго формирователя 14 сигналов управления, выход .второго формирователя 14 сигиаяов управления соединен с входом линии 19 задержки, выход которой соединен с третьим входом интегратора

22, выход интегратора соединен с эхо

1057868 дом делителя 23, выход которого соединен с регистрирующим прибором 24, который также соединен с выходом второго формирователя 14 сигналов управления.

Устройство работает следующим 5 образом.

Сигнал переменного тока с выхода источника 1 переменного рабочего тока через разделительный конденса-. тор 2 поступает на измеряемое сопро-, тивление- 3 обмотки, включенное в пле-. чо измерения мостовой измерительной цепи, состоящей из сопротивления 4 образцового плеча, сопротивления 5 плеча выбора пределов измерения !5 и сопротивления 6 плеча уравновешивания. На диагональ питания мостовой измерительной цепи подается ток от источника 7 постоянного измерительного напряжения через заграждаю- ° щий дроссель. В зависимости от соотношений сопротивлений 3-6 мостовой измерительной цепи на измеряемом

3 и образцовом 4 сопротивлениях будет выделяться напряжение, равное сумме переменной и постоянной состав- 2з ляющих напряжения. Это суммарное напряжение, развиваемое на измеряемом сопротивлении 3, подается на вход первого ограничителя 9 по напряжению, а суммарное напряжение, -3О развиваемое на образцовом сопротивлении 4, подается на вход второго ограничителя 10 по напряжению. На идентичных ограничителям 9 и 10 по напряжению происходит выцеление поло-35 жительного напряжения (фиг, 2а,б )> которое в форме пульсирующего напряжения поступает на входы первого 11 и второго 12 идентичных измерительных ключей, которые открываются 40 сигналами, поступакщими с первого формирователя 13 сигналов управления. Последний формирует сигнал, который управляет ключами 11 н 12, интегратором 20 с запоминанием н 45 счетчиком 1S циклов в моменты времени, совпадакщие с отрицательными значениями переменной составляющей напряжения (фиг.2в,г ). При этом на входы первого 16 н второго 17 усилителей поступают в виде положительных импульсов напряжения с выходов первого 11 и второго 12 измерительных ключей соответственно, где усиливаются на один и тот же заранее установленный коэффициент усиления.

С выходов первого 16 и второго 17 усилителей совпадающие по фазе и усиленные импульсы поступают на блок

18 вычитания (фиг.2д >.

Так как амплитуда импульса, посту- вО пающего с первого усилителя 16, пропорциональна току, проходящему через измеряемое сопротивление 3, а амплитуда импульса, поступающего с второго усилителя 17, пропорциональна току, 6$ протекающему через опорное (образцовое } сопротивление 4, то на выходе блока 18 вычитания формируется импульс равный разности упомянутых импульсов и содержащий информацию об изменении сопротивления 3.

Чем больше отличается измеряемое сопротивление 3 от опорного сопротивления 4, тем больше разность амплитуды и наоборот, В принципе уже по одному раэностному импульсу можно измерить отклонение сопротивления 3 от сопротивления 4. Для того, чтобы устранить случайные помехи, неизбежно возникакщие в иэме-. рительнык цепях, разностные импульсы поступают на вход интегратора 20 с запоминанием. Интегратор с запомина- нием состоит яз ключа 21 и интегратора 22. Ключ 21 интегратора с запоминанием открывается сигналом управления, поступающим с выхода первого формирователя 13 сигналов,управления, на время, равное длительности раэкостного импульса. За это время интегратор,22 интегрирует поступивший раэностный импульс (фиг.2е J.

В течение времени между пОступле» ниями разноатных импульсов ключ 21 закрыт и на интеграторе 22 хранится напряжение, равное интегралу с установленным весом от поступивших раз» ностиых импульсов с начала измерения.

После того, как пройдет установленное число импульсов, счетчик 15 циклов выдает сигнал конца измерения, который через второй формирователь 14 сигналов управления и линию 19 задержки поступает на интегратор 22.

По этому сигналу интегратор 22 -с задержкой, необходимой для измерения напряжения на его выходе, устанавливается в исходное состояние и устройство готово для выполнения следукв его измерения. Напряжение с выхода интегратора 22 поступает на делитель 23, а с выхода последнего осуществляется измерение напряжения, пропорционального величине измеряемого сопротивления 3 регистрирующим прибором 24 по сигналу, поступающему с выхода второго формирователя 14 сигналов управления. Регистрирующий прибор мсекет быть выполнен в виде самопишущего прибора, а также обычного стрелочного или цифрового прибора °

Точность повышается на порядок за счет того, что синфазная помеха устраняется за счет вычитания сигналов с выхода образцового н .измеряемого сопротивлений. Случайная помеха ослабляется пропорционально количеству усредняемых циклов на выходе интегратора 22. Расширение частотного диапазона более чем на порядок обеспечивается за счет исключения влияния емкостного сопротивления разделитель1057868

ВНИИПИ Заказ 9578/47 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ного конденсатора 2 на результат измерения при изменении частоты напряжения питающего измеряемое сопротивление испытуемой обмотки. Быстродействие повышается на порядок за счет того что исключаются из измерительной цепи реактивные составляюшие сопротивлений устройства зациты. При этом время интегрирования в интеграторе 22 незначительно влияет на сум-, марное быстродействие, так как время интегрирования и, следовательно, быстродействие всего устройства может

5 быть уменьшено на порядок по сравнению с быстродействием прототипа при одновременном уменьшении погрешности.