Индуктивный делитель напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании мостов и компенсаторов переменного тока, измерительных усилителей, а также при проведении аттестации и проверки электроизмерительных устройств. Целью изобретения является повышение точности деления в более широком диапазоне частот. Для достижения поставленной цели делитель снабжен двумя дополнительными обмотками, одна из которых намотана на сердечнике, охваченном делительной и вторичной обмотками, а (Л с сд ел IN5 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

52 А1 (19) ан

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3737508/24-21 (22) 08 ° 05.84 (46) 15.09.86. Бюл. Ф 34 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Ю.Ç.Братусь, В.П.Карпенко и З.Я.Г1онастырский (53) .621.316.722.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 909644, кл. С 01 R 15/06, 1980.

Cutkosky P.D. An automatic resistance thermometer bridge. IEEE Transactions on Instrumentation and

measuremert, 1980, VI Г1-29, Р 4, р.330-333. (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании мостов и компенсаторов переменного тока, измерительных усилителей, а также при проведении аттестации и проверки электроизмерительных устройств. Целью изобретения является повышение точности деления в более широком диапазоне частот. Для достижения поставленной цели делитель снабжен двумя дополнительными обмотками, одна из которых намотана на сердечнике, охваченном делительной и вторичной обмотками, а

1257529 вторая намотана на сердечник, ахва- "тельные обмотки 5 и 6, конденсатор 7. ченный всеми делительными обмотками. Количества сердечников (числа ступеДелитель содержит также первичную ней) выбирается из необходимости секционированную делительную оборотку обеспечения достаточно высокого вы1, первичные обмотки 2-1, 2-2,..., 2- ходиото сопротивления на низких час (n-1) возбуждения, сердечники 3-1, 3-2, татах и составляет обычно от 2 до 5. ..., 3-и вторичную обмотку 4, дополни- 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании мостов и компенсаторов переменного тока, .измерительных усилителей, а также при проведении аттестации и поверки элект роизмерительных устройств.

Цель изобретения — повышение точности дегечия в более широком диапазоне частот, t0

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого индуктивного делителя напряжения.

Он содержит первичную секционира-. ванную делительную обмотку 1, первич- 15 ные обмотки 2-1, 2-2,..., 2-(n-1) возбуждения, намотанные на сердечниках 3-1, 3-2,..., 3-и,вторичную обмотку 4, даполнительнь|е обмотки 5, 6 и конденсатор 7, Делительная обмотка 20

1 и вторичная обмотка 4 намотаны одновременно на всех и сердечниках. Обмотки возбуждения 2-1,..., 2-(n-1) содержат каждая такое же количества витков, как и делительная, однако намотаны на меньшем числе сердечников. Причем обмотка 2-1 охватывает сердечники 3-2,..., З-п, обмотка 2-2 сердечники 3-3,.„, 3-п и т.д. Каждая обмотка 2-тп возбуждения охватывает М серде.:ники 3-(ш+1),... З-и, т.е, (n-m) сердечников, обмотка 2-(п-1) намотана на одном сердечнике З-и.

Дополнительная обмотка 5 выполнена на первом сердечнике 3-1, а обмотка

6 — на последнем сердечнике 3-и„ Обмотки 5 и 6 саедчнены между собой последовательно встречно и подключены к конценсатару 7. При построении мнагакаскадных индуктивных делителей соединение каскадов производится любым из известных способов путем съема части напряжения с обмотки 1 либо при помощи вторичной обмотки 4. Каличе тво сердечников и (число ступеней) выбирается из соображений обеспечения достаточно высокого входного сопротивления на низких частотах и составляет обычно ат 2 да 5.

Индуктивный делитель напряжения работает следующим образом.

При подаче на входные зажимы 8 и

9 делительной обмотки 1 ат источника переменного тока либо с обмотки связи предыдущего каскада напряжения П -на отводах секций этой обмотки и на вторичной обмотке 4 наводится напряжение, пропорциональное числу витков.

Для павышения входного сопротивления обмотки 1 к зажимам первичных обмоток

2-1,..., 2-(n-1) подключают источники переменного тока с выходнь напряжеР нием, равным напряжению Ь „ основного источника..При этом основную энергетическую нагрузку несет источник, подключенный к зажимам абыотки 2-(и1), так как ток, протекающий в этой обмотке, создает основной магнитный поток в сердечнике 3-n. Ha этом сердечнике намотаны все остальные первичные обмотки,, поэтому токи, протекающие через эти обмотки, лишь компенсируют разность в приложенных к обмоткам напряжениях и погрешность трансформации напряжений из одной обмотки в другую. Так намагничивания, протекающий в каждой первичной обмотке, уменьшается в геометрической прогрессин с увеличением числа сердечников, которь1е охватывает данная обмотка. Минимальный так протекает в делительнай обмотке 1 и, следовательно, эта обмотка обладает максимальным входным сопротивлением, блаrîäàðÿ чему практически не нагружает основной источник. При этом поддерз 1257 живаются с высокой точностью заданные числами витков отношения выходного напряжения ка отводах секций обмотки

1 и на зажимах вторичной обмотки 4 к напряжению U„ основного источника.

Однако через этот источник, соединительные провода от него и контакты протекает паразитный -ок, обусловленный шунтирующей делительную обмотку межвитковой,емкостью, который возрас- 10 тает с повышением частоты напряжения

П„. Этот ток. вызывает падения напряжений на вкутреннем сопротивлении источника, сопротивлениях соединительных проводов и контактов и поэтому 15 может привести к возникновению погрешности индуктивного делителя. Для компенсации этой погрешности необходимо создать в цепи основного источника переменный ток, равный по амп- 20

\ литуде току I„ и противоположный ему по фазе. Генератором этого тока служат дополнительные обмотки 5, 6 и конденсатор 7.

На сердечнике 3-1 намотаны делительпая обмотка 1, вторичная обмотка

4 и дополнительная обмотка 5. В рабочем режиме делителя обмотка 4 нагружена, как правило, большим входным сопротивлением последующего, каскада

30 (режим близкий к холостому ходу), а оомотка подключена к источнику с низким выходным сопротивлением. Поэтому, если через обмотку 5 пропустить определенный ток I,.то обмотка 1 для к

Hего будет служить вторичной обмоткой. При этом сердечник 3-1, обмотки

1 и 5 образуют трансформатор тока с короткозамкнутой (через низкое выходное сопротивление источника) вторичной обмотки i.

Входное сопротивление трансформатора тока (со стороны обмотки 5) оп— ределяется в основном сопротивлением 45 меди обмотки 5 и может быть весьма незначительным (единицы и даже доли

Ома).

Следовательно, при выборе емкости

С„ конденсатора 7 из условия равенст-g0 ва паразитного тока и тока через конденсатор обеспечивается полная компенсация погрешности, обусловленной шунтирующим действием межвитковой емкости, и повышение входного сопротив-11 ления делителя. Условие компенсации частотокезависнмое, поэтому повьппение точности деления и входного сопротив529 ления делителя достигается в широком диапазоне частот. При этом усложнения конструкции делителя несущественны, поскольку числа витков дополнительных обмоток могут быть значительно меньшими, чем числа витков основных обмоток.

В реальных делителях полная компенсация влияния паразиткой емкости

С невозможна из-за влияния нестап бильности и погрешности подбора емкости С, а также погрешностей трансформации напряжения из обмотки 2-(n1) в обмотку 6 и тока из обмотки 5 в обмотку 1. На практике эти факторы могут вызывать погрешность компенсации тока I от 1 до 10%. Поэтому данный индуктивный делитель по сравнению с прототипом позволяет в 10-100 раз повысить входное сопротивление и вО столько же раз снизить погрешность деления, обусловленную шунтирующим действием паразитной межвитковой емкости.

В пятиступекчатом делителе напряжения погрешность деления при разорванной цепи компенсации составляла на частотах !О и 20 кГц, соответственно 0,03 и 0,06 . При замкнутой цепи компенсации эта погрешность не

-4 превышала 5. 10 в диапазоне. частот от 1 до 20 кГц.

Формула изобретения

Индуктивныи делитель напряжения, содержащий и первичных обмоток с одинаковым числом витков, из которых делительная обмотка намотана на и сердечниках, а каждая из осталЬных ш обмоток намотана на (и-тп) сердечниках, и одну вторичную обмотку, намотанную на и сердечниках, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности деления в более широком диапазоне частот, делитель снабжен двумя дополнительными обмотками, одна из которых намотана на сердечнике, охваченном делителькой и вторичной обмотками, а вторая, — на сердечнике, охваченном всеми обмотками делителя, и соединенными последовательно встречно и подключенными к конденсатору, емкость которого относится к паразитной межвитковой емкости делительной обмотки, как квадрат числа зитков этой обмотки к произведению чисел витков дополнительных обмоток.