Трансформаторный мост для измерения взаимной индуктивности
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения взаимной индуктивности. Цель изобретения - повышение точности и увеличение быстродействия измерения за счет снижения коммутирующих элементов - достигается путем введения повторителя напряжения, вход которого подключен ко второй обмотке катушки взаимной индуктивности, компаратора токов с двумя нерегулируемыми и одной регулируемой обмотками, меры индуктивности, выполненной, например, в виде последовательно соединенных интегратора и образцового резистора, один вывод которой подключен к выходу повторителя напряжения, а второй вывод - к первичной нерегулируемой обмотке компаратора токов, регулируемая обмотка компаратора токов подключена к одному из выводов первичной обмотки катушки взаимной индуктивности, второй вывод которой подключен к выходу генератора тока, вторая нерегулируемая обмотка компаратора токов подключена к детектору равновесия. Предложенное техническое решение позволяет упростить устройство, повысить в десять раз точность измерения предлагаемого моста и быстродействие в два раза. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
А1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ сощелиртичкнйх
РЕСПУБЛИК
„.SU„„53911 (51) 5 G 01 R 17!12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЗНРЫТИФ4
ПРИ ГКНТ СССР
I (21) 4469243/24-21 (22) 29.07.88 (46) 30.03.90. Бюп. 9 12 (71) Институт электродинамики АН УССР
{72) И.Н.Сурду, А.А.Михаль и Н,Л.Извопенския (53), 621.317.733 (088.8} (56) Приборы и техника эксперимента,,1975, F 1, с. 245-247.
Арутюнов В.О. Электрические измерительные приборы и измерения. - И.-Л.;,.
ГЭИ, 1958, с. 451. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИОСТ ДЛЯ ИЯИРЕНН8 ВЗАИИНОИ ИНДУКТИВНОСТИ (57) Изобретение относится к измери-, тельной технике и может быть использовано дпя высокоточного измерения взаимной индуктивности. Цель изобретения - повышение точности и уве личение быстродействия измерения эа
;.чет снижения коммутирующих элементов .достигается путем введения повторитеИзобретение относится к измерительной технике, в частности к высокоточным устройствам дпя измерения взаиэ " ной индуктивности.
Цель изобретения - повьинение точности и .увеличение быстродействия измерения за счет снижения методичес-: ких погрешностей и исключения коммутируюших элементов.
На чертеже представлена функциональная схема трансформаторного моста. дпя измерения взаимной индуктивности..
2 ля напряжения, вход которого подключен ко второй обмотке катушки взаимной индуктивности, компаратора токов с двумя нерегулируемьми и одной регулируемой обмотками, меры индуктивности, выполненной например, в виде последовательно соединенньк интегратора и образцового резистора, один вывод которой подключен к выходу повторителя напряжения, -а второй выводк первичной нерегулируемой обмотке компаратора токов, регулируемая обмотка компаратора токов подключена к одному из выводов первичной обмотки катушки взаимной индуктивности, второй вывод которой подключен к выходу генератора тока, вторая нерегулируемая Е обмотка компаратора токов подключена к детектору равновесия . Предложенное техническое решение позволяет упростить. устройство, повысить в десять
pas точность измерения предпагаемого моста и быстродействие в два раза. зеле ф лы 1 иле
Предлагаемый трансформаторный мост содержит источник 1 тока, катушку 2 взаимной индуктивности, вторичная об" мотка которой через последовательно соединенные повторитель 3 напряжения (ПН} и меру 4 индуктивности подключена к нерегулируемой обмотке 5 компаратора 6 токов (КТ) .
Регулируемая обмотка 7 компаратора 6 токов через первичную обмотку катушки 2 подключена к источнику тока, нерегулируемая обмотка 8 (КТ) 1553911 соединена с детектором 9 равновесия (ЛРУ.
Устройство работает следующим обаэ ом.
Известны выражения, связывающие
Напряжения и токи в первичной и вторичной обмотках катушки взаимной ин@уктивности:
01 = 1121 + Х2 ЗЫМ1
02 — 11ЗИИ + Х2Е2 де И вЂ” взаимная индуктивность катушки, с| - угловая частота колебаний источника тока „
, и Z2 " полные импедансы первичной и вторичной обмоток катушки20
1 взаимной индуктивности.
Предположим, что, I 2 = О, тогда
1 25
В результате прохождения тока через первичную обмотку катушки вэаимой индуктивности в ее вт оричной обмотке возникает напряжение (30
2
1 г е I, — ток источника тока.
Это напряжение подается на ПН, и еющий коэффициент передачи, равный инице, и большое входное сопротивл ние (поэтому ток во вторичной цепи к тушки 2 не протекает), Выходное напряжение ПН преобразуетс1г в ток при помощи меры иццуктивнос-40 тй Ь
02
3 " о где L = R,В.2С;
Ж R — меры электрического с опр отивления, С вЂ” мера эпектрическ1зй емкости, представляющая эквивалентную образцовую индуктивность. 50
Ток I создает в сердечнике компаратора токов магнитный поток, кото-. рый компенсируется другим магнитным потоком, образуемым в результате про-55 хбждения тока I через перв:ичную обмотку катушки взаимной индуктивности и регупируемую обмотку m2 КТ, Иэ условия равновесия (I, = I), следует, что
IA 2
И= 1.-- о
1 где m, и ш„— количество витков обмоток 5 и 7 соответственно.
Таким образом, преимуществом данного трансформаторного моста по сравнению с прототипом является то, что величина погрешности измерения взаимной индуктивности (д „) определяется методической погрешностью входного сопротивления ПН (д „„ ), погрешностью плечевых отношений компаратора токов („) и погрешностью меры индуктивг jl ности (с1 „) .
Однако погрешностью плечевых отношений компаратора токов (d „) из-за ее малости можно пренебречь..
Конечное входное сопротивление повторителя напряжения приводит к возникновению погрешности, которая описывается следующим выражением: л о 11 с
Rex вк
Для большинства катушек взаимнои индуктивности без сердечника индуктивность вторичной обмотки составляет не более 10 мН, в то же время при рабочей частоте 1 кГц не составляет труда создать ПН с входным сопротивлением Р „= 10 мОм. Тогда
Р„„б 10" .
Таким образом, погрешность измерения взаимной индуктивности в трансформаторном мосте определяется только эквивалентной образцовой индуктивностью, которая представлена мерами К
1 У
R2 и С. Эти меры постоянны и могут быть высокого класса точности (0,01%) .
Погрешность, обусловленная L равна
0,03%. Отсюда точность измерения предлагаемого моста ло сравнению с прототипом выше в 10 раз.
В данном устройстве для измерения взаимной индуктивности необходимо одно уравновешивание. Следовательно по сравнению с прототипом быстродействие увеличивается в 2 раза.
Формула и э обретения
1. Трансформаторный мосч для измерения взаимной индуктивности, содерСоставитель В.Семенчук
Редактор Л .Пчолинская Техред Л,Сердюкова Корректор H.Ðåâñêàÿ
Заказ 454 Тираж 553 Подпис ное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул. Гагарина, 10!
5 155 жаший источник тока, четыре клеммы дпя подключения катушки взаимной индуктивности, первая из которых соединена с общей шиной, детектор равнове-. . сия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены повторитель напряжения, компаратор токов с двумя нерегулируемыми и одной регулируемой обмотками„ мера индуктивности, первый вывод которой через повторитель напряжения соединен с второй клеммой для подключения катушки взаимной индуктивности, второй вывод меры индуктивности соединен с первым выводом первой нерегулируемой обмотки компаратора токов, выводы второй нерегулируемой обмотки ко3911 6 торого соединены с соответствующими входами детектора равновесия, при этом первый вывод регулируемой обмотки соединен с третьей кпеммой для подключения катушки взаимной индуктивности, первый вывод источника тока соединен с четвертой клеммой для подключения катушки взаимной индуктивности, а второй вывод ичточника тока, вторые выводы первой нерегулируемой и регулируемой обмоток, один из выводов детектора равновесия соединены с общей шиной.
2. Трансформаторный мост по и.! отличающийся тем, что мера индуктивности выполнена в виде последовательно соединенных интегратора и образцового резистора.
