Трансформаторный высоковольтный мост переменного тока

 

Изобретение относится к областиэлектроизмерительной техники. Трансформаторный высоковольтньй мост переменного тока содержит источник 1 питания , компаратор 25 токов с плечевыми обмотками 26-28 и выходной обмот-. кой 29, образцовую меру 34 емкости, детектор 36 равновесия, образцовую .меру 35 активного сопротивления, повторитель 33 напряжения, высоковольтные переключатели 2, 6, 10, 14, разрядный делитель 30 напряжения, измерительные трансформаторы 19, 22 тока, объект 18 измерения, разрядник 37, блок 38 уравновешивания. Повьшается безопасность измерений за счет упрощения способа уравновешивания при крайне низком измерительном напряжении . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ( (Л со со о о О5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1!! а 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4114664/24-21 (22) 19.06.86 (46) 15.05.88. Бюл. ¹ 18 (72) P. Д. Тучин (53) 621.317.733(088 ° 8) (56) Шваб А. Измерения на высоком напряжении. М.: Энергия, 1973, с. с. 172-174.

Мост переменного тока Р5079. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Киев, 1970. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ВЫСОКОВОЛЪТНЫЙ

МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области. электроиэмерительной техники. Трансформаторный высоковольтный мост пере„„BU„„Ы96069 А 1 (5I)4 G 01 B 17/12 менного тока содержит источник 1 питания, компаратор 25 токов с плечевыми обмотками 26-28 и выходной обмоткой 29, образцовую меру 34 емкости, детектор 36 равновесия, образцовую .меру 35 активного сопротивления, повторитель 33 напряжения, высоковольтные переключатели 2, 6, 10, 14, разрядный делитель 30 напряжения, измерительные трансформаторы 19, 22 тока, объект 18 измерения, разрядник 37, блок 38 уравновешивания, Повышается безопасность измерений за счет упрощения способа уравновешивания при крайне низком измерительном напряжении. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

1 139606

Изобретение отно<.ится к технике и может быть использовано при построении трансформаторных мостов перемен— ного тока,„ предназначенных для измерения параметров емкостных объектов на высоком напряжении.

Целью изобретения является повышечие безопасности измерений путем проведения процесса уравновешивания при крайне низком измерительном напряжении и упрощение конструкции моста путем исключения высоковольтного измерительного трансформатора.

На фиг. l показана принципиальная 15 схема моста; на фиг„ 2 и 3 — мост с включением по прямойя и "перевернутой" схемам.

Трансформаторный высоковольтный мост переменного тока содержит источ- 20 ник 1 питания, переключатель 2 (высоковольтный) с подвижными 3, первым и вторым неподвижными 4 и 5 контактами, переключатель 6 (высоковольтный) с подвижным 7, первым и вторым непод- 25 вижными 8 и 9 контактами, переключатель 10 (высоковольтный) с подвижным

11, первым и вторым неподвижными 12 и 13 контактами, переключатель 14 (высоковольтный) с подвижным 15, пер- Зр вым и вторым неподвижными 16 и 17, контактами, объект !8 измерения, первый измерительный трансформатор 19 тотока с первичной 20 и вторичной 21 обмотками, второй измерительный тран-35 сформатор 22 тока с первичной 23 и вторичной 24 обмотками компаратор 25 токов с плечевыми обмотками 26 — 28 и выходной обмоткой 29, делитель 30 напряжения с верхним 31 и нижним 32 4р плечами, повторитель 33 напряжения, образцовую меру 34 емкости, образцовую меру 35 сопротивления, детектор

36 равновесия, разрядник 37, блок 38 уравновешивания. 45

Источник l высокого напряжения соединен с контактами 4 и 5 переключателя 2 и неподвижными контактами 12, 13 переключателя 10.

Неподвижный контакт 8 переключателя 6 соединен с подвыкным контактом

3 переключателя 2 и неподвижным контактом 17 переключателя 14, а контакт 9 соединен с обмоткой 20 трансформатора 19 тока и неподвижным контактом 16 переключателя 14, подвижный контакт 15 которого соединен с повторителем 33 напряжения, разрядником

37 и сопротивлением 32 делителя 30, 9

2 сопротивление 31 которого соединено с подвижныы контактом 7 переключателя

6 ° Объект 18 измерения соединен с подвижным контактом 3 переключателя

2, контактом 8 переключателя 6 и обмоткой 20 трансформатора 19 тока, обмотка 2! которого соединена с первичной обмоткой 23 трансформатора 22, Плечевые обмотки 26 — 28 соединены соответственно с обмоткой 24 трансформатора 22, образцовой мерой 34 емкости и образцовой мерой 35 сопротивления, а выходная обмотка 29 — с детектором 36 равновесия. Средняя точка делителя 30 соединена с разрядником

37 и повторителем 33 напряжения.

Мост работает следующим образом.

При включении источника 1 питания высокое напряжение через соединенные между собой неподвижный 4 и подвижный 3 контакты переключателя 2 подводится к объекту 18 измерения, а через соединенные между собой неподвижный 8 и подвижный 7 контакты переключателя 6 — к делителю 30 напряжения. В результате по первичной обмотке 20 измерительного трансформатора

19 тока протекает ток Z, пропорциональный импедансу ",, „ объекта 18 измерения, а через делитель 30 напряжения — ток Т, пропорциональный сопротивлению делителя. Ток 1 7

2хЭ трансформируясь при помощи первого

19 и второго 22 измерительных трансформаторов тока, создает в компараторе 25 токов при. помощи обмотки 26 магнитный поток, пропорциональный параметрам импеданса Е объекта 18 изХ измерения. Реактивная и активная составляющие этого потока уравновешиваются соответственно потоком, создаваемым в компараторе 25 током, протекающим по обмотке 27 и возникающим в результате действия выходного напряжения повторителя 33 напряжения на образцовую меру 34 емкости, и потоком, создаваемым током, протекающим пб обмотке 28 и возникающим в результате действия выходного напряжения повторителя 33 напряжения на образцовую меру 35 активного сопротивления. Низковольтное напряжение, подаваемое на вход повторителя

33 напряжения, формируется при помощи делителя 30 напряжения.

Результат сравнения магнитных потоков, создаваемых обмотками 26, 27 и 28 компаратора 25 токов, восприни1396069 мается выходной обмоткой 29 и фиксируется в процессе уравновешивания моста детектором 36 равновесия.

Аналитически процесс уравновешивания моста может быть представлен

5 следующим образом.

Уравнение равновесия моста имеет вцд

Р,, Б„— значение сопротивления верхнего 31 и нижнего

32 плеч делителя 32 напряжения соответственно;

С„,, H — значения емкости и сопротивления образцовых мер 34 и 35 емкости и активного сопротивления соответственно; коэффициент передачи повторителя 33 напряжения.

Из выражений (4), (3), (2) и (1) путеьг.последовательной подстановки можно найти уравнения равновесия моста по емкости (С ) и проводимости х потерь (G „):

10 (1) wI = wI + wI з >

25 откуда следует, что подекадное уравновешивание моста по емкости может осуществляться путем регулировки чис" ла витков m< обмотки 27, по проводимости — путем регулировки числа витков m > обмотки 28 компаратора 25 токов, а выбор диапазона измерений может быть осуществлен изменением числа витков m, и m< обмотки 26 и 24 компаратора 25 токов и измерительного трантрансформатора 22 токов соответственно.

Рассмотренная измерительная цепь моста, соответствующая прямой" схеме включения, в общем виде представлена на фиг. 2. Так как вывод первичной обмотки 20 измерительного трансформатора 19 тока, не связанный с объектом 18 измерения, подсоединен к общему проводу, а со стороны компаратора

25 токов измерительные трансформаторы

19 и 22 тока испытывают режим короткого замыкания, на выводах обмоток

21, 23, 24 и 26 действует крайне низкое измерительное напряжение, что одновременно с низким измерительным напряжением, действующим на нижнем плече 32 делителя 30 напряжения, обеспечивает высокую безопасность измерений.

На фиг. 3 представлена измерительная цепь рассматриваемого моста, со(4) 55

1 где wI > wI, wI — ампер-витки

1 Э обмоток 26, 27 и 28 компаратора 25 токов соответственно.

Ампер-витки wI с учетом включения объекта 18 измерения по параллельной схеме замещения и с учетом коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов 19 и 22 тока равны

1-1игп и ш (1+ 4) CxR х) (.2) чХ,„

1

4 Х где U ä — напряжение источника 1 питания; и„, n - число витков первичной

20 и вторичной 21 обмо- gg ток измерительного трансформатора 19 тока соответственно;

Il, и — число витков первичной

23 и вторичной 24 обмоток 35 измерительного трансформатора 22 тока срответственно; ш, — число витков обмотки 26 компаратора 25 токов; 40

С „, R — емкость и сопротивление потерь объекта 18 измерения;

ы — круговая частота.

С учетом включения делителя 30 и . 45 повторителя 33 напряжения выражения для ампер-витков wI и ч? „, 2 3 можно записать следующим образом: — U„„m p 0î (Р, (3) 50

В цп 1 1 о Р+ 1

U.,m1 В, Ч1щ

1 1 В., Я+S где m» m — число витков обмоток 27 и 28 компаратора 25 токов соответственно; шп п k С ф (5) ш1п1 R1+ R

0 э 4 1, (6) "= m n,RoRo . R, + Ва7

139606 отнетствующая "перевернутой схеме включения. Эта схема образуется при таком состоянии высоковольтных переключателей 2, 6, 10 и 14, когда их подвижные контакты 3, 7, 11 и 15 подсоединены к неподвижным контактами 5, 9, 13 и 17 соответственно, В этом

Случае, в отличие от прямой схемы включения, на выводах первичной обмотки 20 измерительного трансформатора !9 тока действует практически все напряжение источника l питания, ОднаКо благодаря наличию второго измери1.ельного трансформатора 22 тока, ра- 15 ботающего в режиме короткого замыкания, и аналогичному режиму работы компаратора токов на обмотках 21., 23, 24 и 26 измерительных трансформаторов

l9 и 22 тока и компаратора 25 токов соответственно также действует крайне низкое измерительное напряжение, что обеспечивает безопасность измерений и при включении моста по "переЭернутой" схеме. 25

Для обеспечения высоких рабочего напряжения и электрической мощности верхнее высоковольтное плечо делителя 30 может быть выполнено в виде последовательно соединенных групп парал 0 лельно включенных резисторов.

Технико-экономический эффект доСтигается уменьшением аппаратурных

Затрат и упрощением конструкции. Аппаратурные затраты уменьшаются благодаря замене образцовых магазинов ем35

Мости и сопротивления, состоящих из большого количестна точных образцовых мер емкости и сопротивления, на одну образцовую меру емкости и одну образ- 0 цовую меру сопротивления в данном трансформаторном мосте.

Обеспечение высокой безопасности измерений позволяет легко осуществить автоматизацию процессà уравновешивания, что будет способствовать росту производительности .труда и, следовательно, образованию дополнительного экономического эффекта. формулаизобретения

1. Трансформаторный высоковольтный мост переменного тока, содержащий источник питания, компаратор токов, образованный первой, второй и третьей обмотками, образцонук меру емкости, .первый вывод которой соединен с первым выводом второй обмотки компаратора токов, третья обмотка которого подсоединена к соответствующим выводам детектора равновесия, образцовую меру активного сопротивления и повторитель напряжения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения безопасности измерения и упрощении конструкции, в него введены четыре переключателя (высоковольтных), разрядник, делитель напряжения, два измерительных трансформатора тока и четвертая обмотка компаратора токов, причем первый неподвижный контакт первого переключателя и первый неподвижный контакт второго переключателя подсоединены к высоковольтному зажиму источника питания, подвижный контакт первого, первый неподвижный контакт третьего и первый неподвижный контакт четвертого переключателей подсоединены к высоковольтному зажиму объекта измерения, вторые неподвижные контакты первого и второго переключателей подсоединены к общей шине моста, второй неподвижный контакт третьего, подвижный контакт . второго и второй неподвижный контакт четвертого переключателей подсоединены к первому выводу первичной обмотки первого измеригельного трансформатора токов, другой вывод которой соединен с низковольтным зажимом объекта измерения, а его вторичная обмотка включена параллельно первичной обмотке второго измерительного трансформатора тока, вторичная обмотка которого включена параллельно первой обмотке компаратора токов, подвижный контакт третьего переключателя подсоединен к высоковольтному зажиму делителя напряжения, средний вывод которого соединен с первым выводом разрядника.и с входом повторителя напряжения, выход последнего соединен с вторым выводом образцовой. меры емкости и через меру активного сопротивления соединен с первым выводом четвертой обмотки компаратора токов, при этом низковольтный зажим делителя напряжения, второй вывод разрядника, второй выход повторителя напряжения, вывод детектора равновесия, а также вторые выводы первой и четвертой обмоток компаратора токов и выводы параллельно соединенных обмоток измерительных трансформаторов тока подсоединены к подвижному контакту четвертого переключателя.

1396069

Составитель В. Семенчук

Редактор А. Маковская Техред M.Õîäàíè÷ Корректор М. Максимишинец.Заказ 2491/46 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

2. Мост по и. 1 о т л и ч а ющ и Й с я тем, что делитель напря-. жения выполнен резистивньк, а его высоковольтное плечо выполнено в виде последовательно соединенных групп параллельно включенных образцовых резисторов.