Трансформаторный мост переменного тока
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении трансформаторных мостов переменного тока для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - упрощение конструкции моста достигается путем сокращения числа декадных обмоток, а также путем использования общих для обоих уравновешивающих параметров декадных обмоток. Использование общих для обоих уравновешиваемых параметров декадных обмоток 12 и 13 исключает необходимость применения числа декадных обмоток, равного числу декад уравновешивания по каждому из измеряемых параметров. Благодаря этому конструкция компаратора 6 токов, технология его изготовления, монтаж и соответственно конструкция моста в целом в значительной степени упрощаются. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 17/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4486224/24-21 (22) 23.09.88 (46) 30.06.90. Бюл, r- 24 (72) P.Ä, Тучин (53) 621.317.733 (088.8) (56) Гриневич Ф,Б. и др, Трансформаторные измерительные мосты. М,:
Энергия, 1970.
Авторское свидетельство СССР
1396069, кл. G 01 R 17/12, 1986. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано при построении трансформаторных мостов переменного тока для измерения параметров комплексных
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении трансформаторных мостов переменного тока, предназначенных для измерения параметров комплексных сопротивлений.
Цель изобретения — упрощение конструкции моста за счет сокращения числа декадных обмоток.
На чертеже представлена структурйая схема трансформаторного моста переменного тока.
Трансформаторный мост содержит источник 1 питания, делитель 2 напряжения с верхним 3 и нижним 4 плечами, объект 5 измерения, компаратор 6 токов с первой плечевой обмоткой 7, декадными обмотками 8 и 9 первого уравновешиваемого параметра, декадными обмотками 10 и 11 второго урав-
„„80„„1575123 А1
2 сопротивлений. Цель изобретения — упрощение конструкции моста достигается путем сокращения числа декадных обмоток,,а .также путем использования общих для обоих уравновешивающих параметров декадных обмоток. Использование общих для обоих уравновешиваемнх параметров декадных обмоток 12 и 13 исключает необходимость применения числа декадных обмоток, равного числу декад уравновешивания по каждому из измеряемых параметров. Благодаря этому конструкция компаратора 6 токов, технология его изготовления, монтаж и соответственно конструкция моста в целом в значительной степени упрощаются. 1 ил. новешиваемого параметра, первой 12 и второй 13 общими декадными обмотками, выходной обмоткой 14, а также с первым 15, вторым 16, третьим .17 и четвертым 18 переключателями первой общей декадной обмотки 12, с первым 19, вторым 20, третьим 21 и четвертым 22 переключателями второй общей декадной обмотки 13, меры
23-26 емкости, меры 27-30 активного сопротивления (проводимости), повторитель 31 напряжения и детектор
32 равновесия.
В мосте источник питания высокопотенциальным выводом подсоединен к высокопотенциальному выводу верхнего плеча 3 делителя 2 напряжения и одному из вывоцов объекта 5 измерения, другой вывод которого под-
1575123 соединен к первому выводу первой обмотки 7 компаратора 6 токов.
Первый вывод регулируемой декадной обмотки 8 подсоединен к второму э выводу первой меры 23 емкости, а второй вывод этой же обмотки — к подвижному контакту первого переключателя 15 первой общей декадной обмотки 12. Первый вывод другой регулируемой декадной обмотки 9 подсое;динен к второму выводу второй меры 24, емкости, а второй вывод этой обмот, ки — к подвижному контакту второго переключателя 16 первой общей обмотки 12.
Первый вывод регулируемой декадной обмотки 10 подсоединен к второму выводу первой меры 27 активного сопротивления (проводимости), а вто- 20 рой вывод этой обмотки — к подвиж-, ному контакту третьего переключателя 17 общей декадной обмотки 12. Пер. вый вывод другой регулируемой декадной обмотки 11 подсоединен к второму 25 .выводу второй меры 28 активного сопротивления, а второй вывод этой обмотки — к подвижному контакту четвертого переключателя 18 первой общей декадной обмотки 12.
Второй вывод третьей 25 (при необходимости четвертой 26) меры емкости подключен к подвижному контакту первого 19 (при необходимости, соответственно, второго 20) переключателя второй общей декадной обмотки 13. Второй вывод третьей 29 (при необходимости четвертой 30) мер активного сопротивления (проводимости) подсоединен к подвижному контакту третьего . 21 (при необходимости, соответственно, четвертого 22) переключателя второй общей декадной обмотки 13.
Первые выводы мер 23-26 емкости и мер 27-30,активного сопротивления
45 (проводимости) подсоединены к выходу повторителя 31 напряжения, а его вход — к средней точке делителя 2 напряжения, образованной соединением низкопотенциального вывода верх50 него плеча делителя с высокопотенци-. альным выводом его нижнего плеча.
Выводы выходной обмотки 14 компаратора 6 токов подсоединены к выводам детектора 32 равновесия.
Низкопотенциальные выводы источ ника 1 напряжения, нижнего плеча 4, делителя 2 напряжения, повторителя
31 напряжения, детектора 32 равновесия, а также вторые выводы первой
7, выходной 14, первой 12 и второй
13 общих декадных обмоток компаратора 6 токов подсоединены к общей шине всего устройства.
Мост работает следующим -образом.
При включении источника 1 питания через объект 5 измерения и плечевую обмотку 7 компаратора 6 токов начинает протекать ток I под дей х . ствием которого в магнитопроводе компаратора 6 токов создается магнитный поток, пропорциональный измеряемому импедансу. Этот магнитный поток„ хас рактериэующийся ампервитками т, где m, — число витков обмотки 7 компаратора 6 токов, уравновешивается в процессе измерения магнитным потоком, создаваемым в компараторе 6 токов ампервитками ветви образцового импеданса„ состоящей из делителя 2 напряжения, повторителя 31 напряжения образцовых мер 23-26 емкости, образцовых мер 27-30 активного сопротивления (проводимости) и плечевых декадных обмоток 8-13.
Промежуточное и окончательное состояния равновесия измерительной мостовой цепи, возникающие в процессе измерения, фиксируются при помощи детектора 32 равновесия, Уравновешивание мостовой цепи по емкости осуществляется регулировкой числа витков декадных обмоток 8,9, 12 и 13, по активному сопротивлению (проводимости) — регулировкой числа витков декадных обмоток 10,11,12 и
13. При этом уравновешивание по емкости начинается с регулировки числа витков первой общей декадной обмотки 12, используемой в качестве первой (старшей) декады, путем изменения положения переключателя. 15.
После достижения равновесия на первой декаде переходят к регулировке числа витков обмотки 8, исгольэуемой в качестве второй декады. Затем при помощи переключателя 16 вновь регулируют число витков первой общей декадной обмотки 12, которая в данном случае используется уже в качестве третьей декады, после чего переходят к регулировке числа витков обмотки
9, используемой в качестве четвертой декады. В качестве пятой (и при необходимости шестой) декады используется вторая общая декадная обмотка 13. В этом случае число витков, 11Т z — 11Т
2>< 2„! где WI — ампервитки ветви образцо7, вого импеданса моста.
С учетом представления составляющих измеряемого импеданса по параллельной схеме замещения, при которой
2х
1+ iчс R х (2) где R — значение активной составляк ющей объекта 5 измерения;.
Сх — значение реактивной составляющей объекта 5 измерения;
5 157 соответствующее пятой декаде, регулируется при помощи переключателя 19, а-число витков, соответствующее шестой декаде, — при помощи переключателя 20, Аналогичным образом осуществляется уравновешивание измерительной цепи по активному сопротивлению (проводимости): при помощи переключателя
17 регулируется число витков первой общей декадной обмотки 12 (первая, старшая декада), затем число витков обмотки 10 (вторая декада), далее при помощи переключателя 18 вновь регулируется число витков первой общей декадной обмотки 12 (третья декада), :после чего регулируется числов витков обмотки 11 (четвертая декада) ° В качестве пятой (и при необходимости шестой) декады уравновешивания моста по активному сопротивлению (проводимости) используется вторая общая декадная обмотка 13, при этом число витков, соответствующее пятой декаде, регулируется при помощи переключателя 21, а число витков, соответствующее шестой декаде,, — при помощи переключателя 22 °
Для выявления количественных соотношений между номинальными значениями элементов мостовой измерительной цепи (значениями емкости мер
23-?6 емкости, сопротивления мер 2730 активного сопротивления, числа витков регулируемых обмоток 8-13), обеспечивающих возможность описанных выше построения декад и порядка подекадного уравновешивания, выводим уравнения равновесия.
В общем виде условие равновесия рассма1риваемой мостовой измерительной цепи имеет вид
5123
ы — круговая частота источника 1 питания ампервитки Nlz бу м дут равны
WI = — — + Ut m ФС
Т1гш <
2х R х (3) Я гце m — число витков обмотки 7 ком 1
1 паратора 6 токов, I
Т1 — напряжение источника 1 питаг ния, Ампервитки Vl z характеризуются о суммой
10. (4) 15 " о "- ИТс + . 1 1Т, ляющих магнитного потока, пропорциональноro измеряемому импедансу.
Выражение для ХЕТ с можно представить слецующим образом: " Тс = ((uC î t (m - ™ã4
R2K
07 71 1Ф 03 2Г
+ Со ш - 3 (5) 35 гце R, значения сопротивлений верхнего 3 и нижнего
4 плеч делителя 2 напряжения соответственно; коэффициент передачи повторителя 3! напряжения;
Со, С,С, — значения емкости мер
23-26 емкости соответственно;
m — число витков первой общей декадной обмотки
12;
m2z pl i — число витков обмоток
1-Ф
S и 9 соответственно;
m — число витков ьторои общей декадной обмотки
13.
В свою очередь, выражение для
Hi IR имеет вид
R„K m 3-< + m,z m>„+m -е где 2 ЫТ g ñ× о — сумма ампервитков, участвующих в уравновешивании соответ20 ственно реактивной и активной состав1575123
Ш э-х Ш э- 5 .
+ + )
03 ьФ (6) — число витков первой
5 общей декадной обмотки
12;
- число витков обмоток
l0 и ll соответственно; †. число витков второй 10 общей декадной обмотки
13;
CC 4f (шд + m а ) + Со (ш 1+ш )+ Co m z- + C> m,(R, + К,) где ш э, :С х (7) (G q m„(R, +,) где С,,,Gот > С,С " значения проводимости мер 27-30 активного сопротивления соответственно; С вЂ” значение активной про- 25 х водимости составляющей объекта 5 измерения. Таким образом, если в известных трансформаторных мостах при пяти (шести) декадах уравновешивания по .каждому из параметров требуется в целом десять (двенадцать) декадных обмоток, то в предлагаемом трансформаторном мосте для этого же требуется только шесть обмоток, вследствие чего .конструкция компаратора токов, технология его изготовления, монтаж и соответственно конструкция моста в целом в значительной степени упрощаются. 40 Формула изобретения Трансформаторный мост переменного тока, содержащий источник питания, 45 делитель напряжения, высокопотенциальный вывод которого и первый вывод объекта измерения подсоединены к источнику питания, компаратор токов с первой, второй и третьей плечевыми обмотками, выполненными в виде декад, и четвертой (выходной) обмоткой, выводы которой подсоединены к соответствующим выводам детектора равноВесия повтОритель напряжения ВхОд которого подсоединен к среднему выводу делителя напряжения, образованному соединением его верхнего и нижнего плеч, а выход — к первым выво 01 02 значения сОпротивления oÓ мер 27-30 активного сопротивления соответственно, Подставляя (5) и (6) в (4), а затем в (1) совместно с (3) и разделяя вещественную и мнимую части выражения, после упрощений получим! дам мер емкости и активного сопротивления (проводимости), первый вывод первой плечевой обмотки компаратора токов соединен с вторым выводом объекта измерения, а другой вывод этой же обмотки совместно с другими (низкопотенциальными). выводами источника питания, делителя и повторителя напряжения и детектора равновесия подсоединен к общей шине устройства, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции моста, низкопотенциальный вывод каждой из общих обмоток подсоединен к общей шине устройства, вторые выводы первой и второй мер емкости через соответствующие декадные обмотки первого уравновешивающего параметра подсоединены соответственно к подвижному контакту первого и второго переключате- лей первой общей декадной обмотки, вторые выводы первой и второй мер активного сопротивления (проводимости) через соответствующие декадные обмотки второго уравновешивающего параметра подсоединены к подвижному контакту третьего и четвертого переключателей первой общей декадной обмотки, вторые выводы третьей (при необходимости и четвертой) меры емкости и третьей (при необходимости и четвертой) меры активного сопротивления (проводимости) подсоединены соответственно к подвижному контакту первого (при необходимости соответственно и второго) и третьего (при не-. обходимости, соответственно, и четвертого) переключателей второй общей декадной обмотки. 1575123 Составитель В. Семенчук Техред М.Ходанич Корректор О, Ципле Редактор Л. Веселовская Заказ 1782 Тираж 557 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
