Трансформаторный мост переменного тока

 

Изобретение может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных для высокочастотных измерений параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повьшгение точности измерения - достигается за счет исключения влияния остаточных параметров и паразитных связей между элементами моста. Для этого в устройство дополнительно введены вспомогательные ветви, каждая из которых состоит из потенциометра, конденсатора и коммутатора . На чертеже показаны источник 1 питания, первичная обмотка 2, вторичные обмотки 4 и 5 трансформатора 3, переключатель 6 диапазонов с контактами 6.1-6.6, объект 7 измерения , компаратор 8 токов с обмотками 9-11, вспомогательньм трансформатор 12 с обмотками 13 и 14, образцовые меры емкости 15, сопротивления 16, дополнительная обмотка 17, трансформатор 12, вспомогательные ветви, состоящие из потенциометров 18.1-18,п, конденсаторов 19.1-19.п и коммутаторов 20.1-20.п, детектор 21 равновесия . 1 ил. 1н

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 0) Б 17/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с .:ь

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬС ВУ чения влияния остаточных параметров и параэитных связей между элементами моста. Для этого в устройство дополнительно введены вспомогательные ветви, каждая из которых состоит из потенциометра, конденсатора и коммутатора. На чертеже показаны источник питания, первичная обмотка 2, вторичные обмотки 4 и 5 трансформатора 3, переключатель 6 диапазонов с контактами 6.1-6.6, объект 7 измерения, компаратор 8 токов с обмотками

9-11, вспомогательный трансформатор

12 с обмотками 13 и )4, образцовые меры емкости 15, сопротивления 16, дополнительная обмотка 17, трансформатор 12, вспомогательные ветви, состоящие из потенциометров 18.1 †!8.п, конденсаторов 19.1 — 19.п и коммутаторов 20.1-20.п, детектор 21 равновесия. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 39420)5/24-21 (22) 13.08.85 (46) !5.12.86. Бюл. Ф 46 (72) P.Д. Тучин (53) 621.317.733 (088.8) (56) Гриневич Ф.Б. и др. Трансформаторные мосты переменного тока. М.:

Энергия, 1970.

Мост переменного тока автоматический с цифровым отсчетом Р50!6.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации. )981. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение может быть использовано при построении мостов пере— менного тока, предназначенных для высокочастотных измерений параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения — повьш ение точности измерения — достига ется з а счет исклюÄÄSUÄÄ 1277002 А 1

1277002

Изобретение относится к электроизмеритецьной технике и может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных для высокоточных измерений параметроя комплексных сопротивлений.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения неравномерности погреш- . ности измерения по диапазонам и за счет исключения влияния остаточных параметров и паразитных связей меж— ду элементами моста.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. 1рансформаторный мост переменного тока содержит источник 1 питания, подключенный к первичной обмотке 2 трансформатора 3 напряжения с двумя вторичными обмотками и 5,, переключатель 6 диапазонов с контактами

6.1 -6.6, первые вьпзоцы переключате/ ля соеди»ены с секциями обмотки ч, а вторые — с зажимом для »одключения объекта 7 измерения, компаратор 8 токов с обмотками 9 — 11, обмотка 9 которого через переключатель 6 соединена с вторым зажимом для подключения обьекта 7 измерения, вспомогательный трансформатор 12 напряжения — с первичной обмоткой 13 и вторичной обмоткой 14, первичная обмотка-l3 которого соеди»е»а с образцовой мерой 15 емкости, а вторичная обмотка 14 — с образцовой мерой 16 сопротивления, дополнительная обмотка 17 вс»омогательного трансформатора 12 напряжения подключена к вспомогатепьным ветвям, состоящим из потенциометроя

18.!†- 18.п, конденсаторов 19.1 19.» и; оммутатороя 20.1 — 20,п, детектор

21 равновесия, подключенный к обмотке ll компаратора токов.

Устройство работает следующим об— разом.

При включении источника 1 питания на обмотках 4 и 5 трансформатора 3 напряжения возникают напряжения„ под действием которых я ветви объс.кта 7 измерения и в образцовой ветви соз— даются токи Т и Т, соответственно.

Эти токи, протекая »о обмоткам 9 и

10 ком»аратора 8 токов,. созда;вт в сердечнике последнего соответствую— щие магнитные потоки, результат сравне»ия которых воспринимается детектором 21 равновесия. Сигналы,:вырабатываемые детектором 21 равновесия,, используются для ур вновешивания моста.

Выбор диапазона измерений в процессе уравновешивания моста осущест5 вляется регулировкой числа витков обмотки 4 трансформатора 3 напряже— ния и числа витков обмотки 9 компаратора 8 токов при помощи контактов

6.1-6,6 переключателя 6 диапазонов.

Благодаря механической связи синхронно с контактами переключателя

6 диапазона включаю .ся коммутаторы

20.1-20.> вспомога- ельных ветвей таким образом, что после выбора диа— пазона измерений включенной остается только та вспомогательная ветвь, которая соответствует выбранному диапазону измерений, 1

2О

Каждая из вспомогательных ветвей создает корректируюций ток т, который уменьшает влияние на точность измерения паразитных ="вязей между элементами моста, остаточных парамет роя элементов моста, недостаточной электромагнитной связи межцу плечевыми обмотками трансформатора напряжения и компаратора токов, а также нер" в"е-нства значения образцовой

30 меры емкости номинальному (расчетному значению). Регулировка тока

К осуществляется я процессе метрологической настройки моста и состоит я установлении - àêîãî поло,ж е:ния дяижKoD потенпиометров вспомогательных ветвей, при котором показания на отсчетном устройстве моста не станут равными паспортному (действительному11 значению подсоединяемых к мосту @ ЯЫСОКОТОЧНЫХ МЕР PII

Количестве глые соотношения между

»ар"-,Måòðàìè основной мостовой цепи и:яспомогательной1 ветви могут быть найдены путем вывода уравнения равновесия моста с учетом действия механизма коррекции.

Условие раянове .ия моста имеет яид т, (Г

h",. -) 1 Ъ вЂ” амперяитки ветви объекта где 1

h1 измерения; — ам;еряятки ветви образ— п2 цовых: Ip.p.

Ам» ерв итк и т- для реактив ной составляющей равны

Т ", ;тт:= 1 . 1 С (2) г -, х

- " о

1?77002!

» выражением где ь8

Г»

45 или

С =- - С +(о„, +

m и о 2! 1

+ m2m n K„Co! ш п э с ! (б) 5(1 и гдето Я

Г! погрешности моста, оцениваемые через изменение отношения витков и емкости образцовой меры 15. где Ц вЂ” напряжение источника 1 питаГ ния; — число витков обмоток 2 и 4 а! трансформатора 3 напряжения;

Г», — число витков обмотки 9 ком- 5 паратора 8 токов;

u3 — круговая частота;

С„ — емкость объекта 7 измерения.

Ампервитки ветви образцовых мер (также для реактивной составляющей) определяются выражением

Um П2>С + Um2m К, >Сп ГТ -- - -2-- < + (3) где Г»» — число витков обмотки 5 тран2 сформатора 3 напряжения; число витков обмотки 10 компаратора 8 токов; 20

Г»» Гп — число витков обмоток 13 и

3 1,!

17 вспомогательного трансформатора 12 напряжения соответственно;

C. — емкость образцовой меры 15; — коэффициент деления потени циометра 18;

С„, — емкость конденсатора 19.

Сравнивая выражения (2) и (3} и решая их относительно С„, получим 30

С = --2- C + 2 - 2 " - - (4) х m n m n

\ 1

Так как действие погрешностей моста может быть оценено как измене35

m 2. ние - отйошений числа витков --; и

m! и и емкости С, выражение (4) моо жет быть представлено следующим абра.

40 зом:

C„--ш — — С (1++5 )(1+(;, )(1++5 )

m,n„ и со

1 !!

+ m2m и KäC

2 и о!

m n

Иэ выражения (6) видно, что при равенстве

2 с 3 (7) которое достигается в процессе регулировки потенциометров. 18.1 -18.!» на каждом из диапазонов измерений, выражение (6) становится равным (8) х ш и 1 т.е. йогрешности измерения устраняются.

Поскольку уровень сигнала коррекции, необходимый для компенсации указанных погрешностей, достаточно мал (он составляет десятые и даже сотые доли процента от корректируемого сигнала), к элементам вспомогательным ветвей не представлется высоких метрологических требований.

Ухудшение точности измерения, вызываемое нестабильностью элементов вспомогательных ветвей, определяется

3, и э )00 (9) изменение погрешности измерения моста из — эа нестаби,ьности элементов вспомогательных ветвей; погрешность моста, достигнутая v результате корректировки; суммарная нестабильность элементов вспомогательной ветви, %.

Из (9) видно, что ь 8„является величиной высокого порядка малости.

Например, если в результате регулировки достигнута точность измерений, равная 0>015% (т.е. &„ =0,015%.), а

Ь =1%, т.е. о — относительно велика, общая погрешность измерения моста ухудшается на значение

0015 1 лЯ = - - — — % = 0 00015% и 100 1 т.е. на ничножно малую величину.

Таким образом, изобретение позволяет простыми средствами повы— сить точность трансформаторных мостов переменного тока.

1277002 выводами потенциометра и подвижным контактом коммутатора, неподвижные контакты коммутаторов всех ветвей подсоединены к первому выводу первой обмотки компаратора токов, два других вывода потенциометра всех ветвей подсоединены соответственно к выводам дополнительной обмотки вспомогательного трансформатора напряжения, средний вывод которой подсоединен к общей шине, а подвижный контакт каждого из коммутаторов соединен механически с соответствующим контактом переключателя диапазонов.

Составитель В. Семенчук

Редактор К. Волощук Техред .П.Сердюкова Корректор A. Обручар

Заказ 6661/37

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ч/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Трансформаторный мост переменного тока, содержащий источник питания, выходами подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, первые выводы первой вторичной обмотки которого через соответствующие контакты переключателя диапазонов соединены с первой клеммой для 10 подключения объекта измерения, первый вывод второй вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с первыми выводами образцовой меры емкости и первичной обмотки вспомогательного трансформатора напряжения, первый вывод первой вторичной обмотки которого соединен с первым выводом образцовой меры сопротигления, второй вывод которой и второй 20 вывод образцовой меры емкости с.оединены с первым выводом первой обмотки компаратора токов, первые выводы второй обмотки которого через соответствующие контакты переключателя 25 диапазонов соединены .с второй клеммой для подключения объекта измерения, к третьей обмотке компаратора токов входами подключен детектор равновесия, а вторые выводы первой и Зц второй вторичных обмоток трансформатора напряжения, второй вывод первой вторичной обмотки и второй вывод первичной обмотки вспомогательного трансформатора.напряжения и вторые выводы .первых двух обмоток компаратора токов соединены с оощей шиной, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения неравномерности погрешности измерения по диапазонам и за счет исключения влияния остаточных параметров и паразитных связей между элементами моста, в него введены вспомогательные ветви, каждая из которых состоит из потенциометра, конденсатора и коммутатора, причем конденсатор включен между средними