Индуктивный делитель напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть йс пользовано при создании высокоточных масштабных измерительных преобразователей, в частности индуктивных делителей напряжения с возможностью самокалибровки. Цель изобретения состоит в упрощении эксплуатации путем упрощения процесса калибровки индуктивных делителей напряжения в расширенном диапазона частот. Индуктивный делитель содержит каскады, выполненные в виде двухступенчатых трансформаторов СЛ С 4 QD а ю го

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

А1

„„SU„„1249622

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3824586/24-07 (22) 11.12.84 (46) 07.08.86. Бюл. У 29 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском политехническом институте им. С.M. Кирова (72) Я.С. Ройтман, Н.П. Калиниченко и В.Л. Ким (53) 621.317.7.082.781 (088 ° 8) (56) Nakase Takahiro. Isolatedsectioq induktive divider and its

seff,-calibrations — IERE Trans.

Instrum. and Measur, ч. IN-19, Ф 4

November 1970, р. 312-317 .

Патент Великобритании В 1244212, кл. Н 01 F 31/00, 1969. (51) 4 Н 01 F 21/12, 0 01 3. 15/06 (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ. (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть ис-: пользовано при создании высокоточных масштабных измерительных преобразователей, в частности индуктивных делителей напряжения с возможностью самокалибровки. Цель изобретения состоит в упрощении эксплуатации путем упрощения процесса калибровки индуктивных делителей напряжения в расширенном диапазоне частот. Индуктивный делитель содержит каскады, выполненные в виде двухступенчатых трансформаторов

249622

1 на двух ферромагнитных сердечниках

2 и 4, на одном из которых намотана обмотка возбуждения. Делительные обмотки 3 и 7 намотаны на оба сердечника и выполнены из N проводов, предварительно размещенных вокруг изолированного провода равномерно, вдоль его поверхности, в последовательности, совпадающей с последовательностью соединения секции делительных обмоток. Таким образом, внутри жгута из N проводов, в его

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании высокоточных масштабных измерительных пре- . образователей, в частности индуктивных делителей напряжения с возможностью самокалибровки.

Цель изобретения — упрощение эксплуатации путем упрощения процесса калибровки индуктивных делителей напряжения в расширенном диапазоне частот.

На чертеже представлена.электрическая схема двухдекадного индуктивного делителя напряжения.

В предлагаемом индуктивном делителе обмотка 1 возбуждения выполнена на ферромагнитном сердечнике 2.

Предыдущая делительная обмотка 3 намотана равномерно по волновому закону на соосно установленные ферромагнитные тороидальные сердечники 2 и 4 и имеет число витков, равное числу витков обмотки 1. На" чала 5 и концы 6 обмоток 1 и 3 соединены соответственно между собой и используются в качестве входных зажимов устройства. Последующая (вторая) делительная обмотка 7 также намотана равномерно по волновому закону на соосно установ- . ленные сердечники 2 и.4. Обмотки 3 и 7 выполняются N проводами, предварительно расположенньеюи вокруг изолированного провода равномерно, вдоль по его поверхности, в последовательности,,совпадающей с последовательностью соединения секций геометрическом центре, размещены провода, образующие при намотке эталонные обмотки 8 и 9. Размещение эталонных обмоток в геометрическом центре жгутов калибууемых делитель" ных обмоток позволяет производить самоблокировку индуктивных делителей напряжения в расширенном диапазоне частот, так как емкостное влияние эталонной обмотки на отдельные секции калибруемых делительных обмоток одинаково. 1 ил. обмоток. Таким образом, внутри. жгута из Я проводов, в его геометрическом центре, размещены .провода, образующие при намотке эталонные обмотки 8 и 9. Кроме того, обозначены отводы 10-20 предыдущей 3 делительной обмотки, высокопотенциальные выводы 21 и 22 эталонных обмоток 8 и 9 соответственно, высоко10 потенциальные выводы 23 и 24 спаренных коммутационных элементов 25 и 26 соответственно, низкопотенциальные выводы 27 и 28 эталонных обмоток 8 и 9 и спаренных коммута15 ционных элементов 25 и 26 соответственно, начало 29 и конец 30 обмотки 7, нуль-индикатор 31 напряжения переменного тока, источник

32 напряжения переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Вывод наружу делителя высокопотенциальных 5 и 29 и низкопотенцнальных 6 и 30 входов делительных обмоток 3 и 7, высокопотенциальных выводов 21 и 22 эталонных обмоток

8 и 9, высокопотенциальных выво30 дов 23 и 24 спаренных коммутационных элементов 25 и 26 соответст- . ренно, низкопотенциальных выводов

27 и 28 эталонных обмоток 8 .и 9 и спаренных коммутационных элементов

25 и 26, а также размещение этаИ лонных обмоток 8 и 9 внутри делителя позволяет значительно упростить процесс калибровки индуктивного делителя напряжения.

Дпя калибровки, например, отводов делительной обмотки необходимо подсоединить данное устройство к источнику 32 напряжения переменного тока, а к высокопотенциальным вывод,"-". 21 и 23 высокочувствительный нуль-индикатор 31 напряжения переменного тока и произвести (в случае декадной обмотки 3) десять измерений, изменяя лишь положение спаренного коммутационного элемента 25.

Учитывая, что при калибровке индуктивных делителей напряжения поочередно определяют разность напряжений между напряжением каждой секции поверяемого делителя и фиксированным напряжением опорного источника с последующим расчетом ъ относительной погрешности любого отвода делительной обмотки, легко уяснить принцип работы устройства.

Примем У 10.

Перед калибровкой индуктивного делителя напряжения необходимо установить. выходное напряжение ис.точника 32, например, равное 10 В, частотой 1 кГц. Спаренный коммутационный элемент 25 подключают вначале к отводам 10 и 11 делительной обмотки 3. Измеряют с помощью нуль-индикатора 31 разностное напряжение дЦ между отводом 11 обмотки 3 и высокопотенциальньм выводом 21 эталонной обмотки 8, tu-. ю

U -= 5 U; = l 0U, =1

+ сЛ, (2) — напряжение i-й секции; — напряжение на эталонной обмотке, где U; о

Затем подключают спаренный ком-! мутационный элемент 25 к отводам

11 и 12 делительной обмотки З.и:: вновь производят измерение разностного напряжения AU между выводом

21 эталонной обмотки и отводом 12 делительной обмотки 3.

Повторяют измерения дБ; (i 1-10).

Система уравнений, определяющих напряжения отдельных секций, записывается следующим образом:

U„.= U. + дй, U, = U. + aU, (1)

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° \ ° ° U; =U, +д0; и В +

Для декадного делителя

1249622 дй; — разностное напряжение, измеряемое нуль-индикатором, U „ — напряжение источника 32.

Действительный коэффициент передачи определяется из выражения . (3) К D (1+г ) 10 и где В = — — номинальный коэффии циент n-ro отвода, т„ — относительная погрешность n-ro отвода.

Относительная ошибка опорного иапря15 жения U, эталонной обмотки

- — + (4)

U 01U 1 в !

20 Относительная ошибка i-й секции выражается

0,1 и,„ дВ;

0,1 П „ (5) 25

Относительная ошибка n-ro отвода определяется

1 (6), 4,-, Подставляя выражения (4) и (5) в выражение (6), получим окончательное выражение для определения относительной погрешности и го отвода

35

1 г

М=Ы (1o v, — v, р> и Бв„

На этом определение систематической составляющей погрешности коэффициента передачи, обусловленной погрешностью делительной обмотки в режиме холостого хода, заканчивается.

Изготавливают макет шестидекадного индукционного делителя напряжения ДИ-6. Рассмотрим вариант двухдекадного индуктивного делителя на50 пряжения с самокалибровкой. Для изготовления индуктивного делителя использованы ферромагнитные тороидаль- . ные сердечники .2 и 4 из высококачественного пермаллоя с толщиной ленты

55, 0,05 мм, размерами (70 30i15) мм, магнитной индукцией В = 4,5 тыс. Гс максимальной магнитной проницаемостью P „„„, = 110000.

1249622

Вначале на изолированный сердечник 2 наматывается намагничивающая обмотка 1 с числом витков 300 проводов ПЭВ-2 диаметром 0,55 мм в один слой. Сердечник с обмоткой помещен в экран со щелью из латуни. Толщина экрана 1 мм. Затем соосно с сердечником 2 устанавливается изолированный сердечник 4 с параметрами, аналогичными сердечнику 2. Делительные обмотки 3 и 7 наматываются на два соосно установленных тороидаль" ных сердечника совместно с обмотками 8 и 9 предварительно заготовленными жгутами из 11 проводов. Обмотка 3 содержит 300 витков, обмотка

7-30 витков.

Рассмотрим подготовку жгутов (пучков проводов). Длина жгутов выбирается такии образом, чтобы выполнить требуеиов число витков по волновому закону вокруг соосно расположенных сердечников 2 и 4 (в данном случае число витков, которое должно быть выполнено с омощыо жгутов, составляет 30 и 3 соответственно для обмоток 3 и 7). Затем подбирается изолированный провод, например про" вод ПИВ.

Наружный диаметр изолированного провода должен быть таким, чтобы

10 проводов (ф0,2 мм) делительной обмотки равномерно разместились вокруг него. Внутренние милы провода

ИПВ использованы для реализации эталонных обмоток 8 и 9 соответственно предыдущей 3 и последующей 7 делительных обмоток.

Провода, размещенные рядом вдоль a"â по поверхности изолированного провода, закрепляют по всей длине. Размещение секций делителя по волновому закону в двухдекадном делителе осуществляется следующим образом. Внутренний периметр сердечника разбивается на три части, чтобы в каждой части уложилось 1О витков основного подготовленного ранее жгута (изолированного провода с размещенными на нем 10 проводами делительной обмотки). Наматывая .все время основной жгут на сердечник в виде спирали, наносят первые три витка по границам участков, на которые разбит периметр сердечника. При этом после намотки трех витков возвращаются к начальному, первому витку. Новые три витка укладываются рядом с витками, намотанными при первом обходе по периметру сердечника. Затем на5 -вивают следующий ряд. Всего жгутом делают десять обходов по периметру сердечника. Таким образом выполняют

30 витков жгутом. Если учесть, что жгут состоит иэ размещенных вокруг

1О изолированного провода десяти проводов, из которых затем образуют секции делительной обмотки 3, то в конечном итоге секции делителя оказываются размещенными также по вол15 новому закону вокруг сердечника, а значит, нм присущи все преимущества волновых обмоток: пропорциональность между числами витков в секциях, индуктивностями рассеяния и их актив2О ными сопротивлениями.

После окончания намотки выбирают один из десяти проводов эа начальный (первый). Конец первого провода соединяют с началом второго рядом расположенного провода, затем конец второго провода соединяют с началом третьего рядом расположенного провода н т.д.

Места соединения являются отвоЗО дами 10-20 делительной обмотки 3.

Анадогичным образом выполняется последующая делительная обмотка 7, с той лишь разницей, что число витков всей делительной обмотки 7 рав35 ° но 30.

В качестве спаренных коммутационных элементов 25 и 26 между делительнмчи обмотками 3 и 7 использова- ны переключатели типа ПГМ-11П2Н.

Высокопотенциальные и низкопотенциальные выводы делительных обмоток, эталонных обмоток, выводы спарен-, ных коимутационных элементов выведе45 ны наружу для подключения внешних, средств измерения. К разъемными соединителям 5 и 6 подключается источник

32 напряжения переменного тока (например, генератор сигналов низкочастотных ГЗ"109). К разъеиньк соединителям 21 и .23 подключается нульиндикатор 31 напряжения переменного . тока. В качестве нуль-индикатора 31 применен дифференциальный указатель

ДУ-12Ì.

Разъемные соединители 23, 29 и

27, 30 соединяются между собой спомощью медных перемычек.

1249622

ВНИИПИ Заказ 4335/55 Тираж 643 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Аналогично выполняются следующие две магнитные системы, содержащие соответственно 3 и 4 делительные обмотки (декады) и 5 и 6 декады.

Калибровка всех отводов делительных обмоток шестидекадного индуктивного делителя напряжения ДИ-6 Р 001 произведена за 4,ч. Для калибровки же индуктивного делителя ДИ-6 (нуж- 10 ны сравнения с вспомогательным трансформатором делителем напряжения с коэффициентом передачи 0,1) потребовалось 16 ч (таким путем производилась калибровка известного уст- . 15 ройства).

Кроме того, такие "привязанные" эталонные обмотки дают ряд значительных преимуществ в плане достоверности получаемых результатов при 20 ,проведении как первичных, так и периодических аттестаций индуктивных делителей напряжения, так как эталонные обмотки размещены внутри делителя, в геометрическоМ центре 25 жгутов калибруемых делительных обмо ток, занимают стабильное постоянное место, один раэ и навсегда одними и теми же проводниками необходимые контрольные точки выведены наружу . для подключения средств измерения и контроля, отсутствие внешних соединительных цепей (кроме придаваемых к нуль-индикатору и источнику напряжения .переменного тока) позволяет любому поверителю собрать идентичную поверочную схему.

Размещение эталонных обмоток в геометрическом центре жгутов калибруемых делительных обмоток позволяет производить самокалибровку индуктивных делителей напряжения в расширенном диапазоне частот, так как емхостное влияние эталонной обмотки на отдельные секции калибруемых де- 4 лительных обмоток одинаково.

Таким образом, размещение. эталонных обмоток в геометрическом центре жгутов калибруемых делительных обмоток, вывод контрольных гнезд для подключения внешних средств измерения к опорным и калибруемым секциям, малое число ручных подготовительных операций при калибровке позволяет достаточно быстро и без особых трудозатрат производить самоблокировку индуктивных делителей напряжения.

Предлагаемое устройство найдет применение в поверочной практике,в частности при первичных и периодических поверках образцовых масштаб" ных измерительных преобразователей напряжения переменного тока " индуктивных делителей напряжения.

Формула из обре те ния

Индуктивный делитель напряжения

У содержащий каскады, выполненные в виде двухступенчатых трансформаторов на двух ферромагнитных сердечниках, на одном из которых намотана обмотка возбуждения, делительная обмотка намотана на оба сердечника жгутом из N изолированных проводов и имеет одинаковое число витков с обмоткой возбуждения, а между делительными обмотками включены спаренные коммутационные элементы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упроще-, ния эксплуатации путем упрощения процесса его калибровки в расширен" ном диапазоне частот, в него введены разъемные соединители, каждая делительная обмотка снабжена эталонной обмоткой выполненной в виде изолированного провода, размещенного внутри жгута из N изолированных проводов, в его геометрическом центре так, что провода жгута расположены равномерно в последовательности соединения секций делительных обмоток, каждая последующая делительная обмотка соединена с предыдущей через разъемные соединители и спаренные коммутационные элементы, одни из выводов эталонной обмотки и спаренного коммутационного элемента каждой делительной обмотки соединены между собой, а другие их выводы предназначены для подключения через разъемные соединители к внешним средствам измерения при калибровке.

Индуктивный делитель напряжения Индуктивный делитель напряжения Индуктивный делитель напряжения Индуктивный делитель напряжения Индуктивный делитель напряжения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для дистанционного контроля за параметрами тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем
Наверх