Устройство для измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления

 

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

Д1) G 31 ig 27, g2

Щ ЯЯЯЦ ттЦт- .т „, ) 1тg гт.i-, Ю т: 1 :т.т т» т =.ж.т-: ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ К .ПНРЫТИЯМ тТРИ ГИНТ СССР (21) 67ÎÑ 65/.". I (22) 30» О3, 8". (46) 23»(тт „91» гол. 1= 19

«71) 0-дтел "=.. . .åpãeòê есной кибернетики AH МССР (72) В Ä 8. И;рмур:тс кий и й„З,Ермуратский ("3) 621,3".7.733 (088,8) (56) Патент США !i - 35791т;1 кп. 32 - :-60т 1971. !

t- 018-:,5, к т» (= т .; R .7/ "2, 19;.:3, (54) y:- 1PÎÉ ТВОМ,", :1 т .-:" = -"-"-т-""- 1 Ai(T;IBЩД И P Д1 т/тЦ ;1тт т11 т fbi,, (т)5ДПтттДЯ ттт т11

ЩРДСЦД 3 r,„- 11Рт1лЩЕНЦД (57) Изоб.:е--.åB:1å Относится к злекгСОИЗМЕРИ ттЕЛЪНЗй ТЕХНИКЕ ПРЕДНазиачено для измере :- 1. на переменном токе аКтИВНОй И рЕахтивиой СОС. Ган тПОШИХ с.опротивлени.:.:. ко :денс аторов. катушек индуктивности„ кабелeA. проводников. 43„,3651234 и Г», . Е Ь ИЗООре. Е:.тя — П; ВЫШСт",: Е

ТОЧПО; Т,.; BЗ»,; — Bei 11Я, Р."P 1ò1;Р,-. а ти ,— т- 3»1i. Зиая тп;И ИЗ;,1ЕРЯт ЕМтэтк —. Етт,1тлт достигается за счет того, что пере«.Втют:ентзе oòBëäo первичнОй 7 и Вто ричнои . обмоток Bоздуиного трансфер мэтор:; 6 Осуществляется одновре;.е êно, причем воздушныи трансформат !р 6

В т- Е B p =:.т я тт а б!3 Т аЕ Т С К 0 3 ффи1т1т Е и т" 0 М

ТрЭтзефOр1аитттИ . раВНЬП1 т С Г»ОМОтт»ЪЮ задатчикa ". -:a" тоты зэдэ.;чего геп .— р атор, 3 кс точника переменного

ГОКа --:- аяаВЛЧВаЕТ С Я Чаетота 1т„-Встви .- льттос -,;= и"-мериттля 1 тст;- ..эв—

Л»1=--ЭЮТ Н - ттит1И1уМ» ПЕрЕ1<ЛЮЧая Од 1О временно с-,гводы первичной 7 и гтоpvi .i!,ñé 8 обмотск Воздушного трансфоомато а 6 пот1 помоши пеpF!кггоча тел=й ; и 10, добиваются мтакскма;1ъ-. ного показания измерителя 1 . на-.p1 "" женин. Затем повышают чувствительность измерителя 12 напряжения и вновь добиваются минимума его показаний, что соответствует резонансу напряжений. Реактивные и активные составляющие комплексного сопротивления 20 рассчитывают по

1651234 показаниям измерителя 13 напряжения и измерителя 5 тока, При малой емкости комплексного сопротивления

20 включают блок эталонных конденсаторов. 4 ил °

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения на переменном токе активной и реактивной составляющих сопротивления конденсаторов, катушек индуктивности, кабелей,проводников и т,д, Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение диапазона значений измеряемых величин.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения активной и реактивной составляющих, комплексного

"-опротивления; на фиг.2 — принципи- 25 альная схема блока смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления, на фиг.3 — принципиальная схема выполнения воздушного трансформатора; на фиг.4 — пример выполнения схемы блока эталонных конденсаторов в составе четырех конденсаторов.

Устройство для измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления содержит источник

1 переменного тока регулируемой частоты, содержащий последовательно соединенные задатчик 2 частоты, задающий генератор 3 и усилитель 4 мощности, измеритель 5 тока, воздушный

40 трансформатор 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками, переключатели

9 и 10 витков первичной и вторичной обмоток трансформатора 6, фильтр 11 нижних частот, измерители 12 и 13 напряжения, блок 14 смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления с токовым 15 (второй вывод) и потенциальным 16 (первый вывод) зажимами, выводами t7 (третий), 18 (четвертый) и 19 (пятый), измеряемое комплексное сопротивление 20 с токовым 21 и потенциальным

22 зажимами.

Блок 14 смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления

55 содержит блок 23 эталонных конденсаторов с выводами 24 и 25, переключатель 26 с подвижным 27 и неподвижным 28 контактами, переключатель

29 с подвижным 30 и неподвижным 31 контактами, переключатель 32 с подвижным 33 и неподвижным 34 контак- тами.

Блок эталонных конденсаторов содержит конденсаторы 35 — 38 и переключатели 39 — 42.

Первый выход усилителя 4 мощности (первый выход источника 1 переменного тока регулируемой частоты) соединен с входом измерителя 5 тока, второй выход усилителя 4 мощности (второй выход источника 1 переменного тока регулируемой частоты) соединен с подвижными контактами переключателя 9 витков первичной обмотки воздушного трансформатора, неподвижные контакты которого соединены с первым выводом первичной обмотки воздушного трансформатора б, первый вход фильтра 11 нижних частот и первый вход измерителя 13 напряжения соединены с подвижными контактами переключателя 10 витков вторичной обмотки воздушного трансформатора, неподвижные контакты которого соединены с первым выводом вторичной обмотки воздушного трансформатора 6, выход фильтра 11 нижних частот соединен с первым входом измерителя 12 напряжения, потенциальный зажим 16 блока 14 смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления соединен с вторым выводом вторичной обмотки 8 воздушного трансформатора 6 и вторым входом измерителя 13 напряжения, токовый зажим 15 блока 14 смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления соединен с вторым выводом первичной обмотки 7 воздушного трансформатора 6, второй вход измерителя 12 напряжения соединен с потенциальным зажимом 22 измеряемого комплексного сопротивления 20, токовый зажим 21 которого соединен с выходом измерителя 5 тока и выводом 17 блока 14 смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления, 1651234 выводя. 18 и 19 которого соединены ! с дополнительным зажимом измеряемого комплексного сопротивления 20.

Второй вход фильтра 11 нижних

5 частот соединен с шиной регулировас 11 я

30

Подвижный контакт переключате:|я 26 подключен к токовому зажиму 15 блока

i4 смещения параметров, подвижный контакт 30 переключателя 29 подклю— чен к выводу 17 блока 14 смещения

Ii 1pd åòðîâ, подви>кньгй контакт перек"IK гателя 32 подключен к потенциаль." ому .ажиму- 16 блока 14 смещения параметров.

H=.-; здв!:жнь.й контакт 27 переключа) ( теля "о и -.дключен к выводу 24 блока .3 эталонны.; конденсаторов, неподвижз з ный контакт 28 перек:::ючателя 26 поц- 20 ключен к =:-,.воду 2=. блока 23 эталонных хонде! сатсров. Неподвижный контакт 3 переключателя 29 соединен с выводом 25 блока эталонных конденса-.îðîç 23. Неподвижный контакт 34 25 переключателя 32 соединен с выводом

25 блока 23 э-.àëoííûõ конденсаторов, / вывод 24 которого соединен с выводом 18 бло са 14 смешения параметров, вывод 19 которсго соединен с подВи)счым контактом 33 переключате

32.

Воздушный трансформатор 6 выполнен в виде послецовательно соединенных и секций (где п=1,2,3,...), 35 каждая из которых содержит первичную 7 и вторичную 8 обмотки трансформатора и переключатели 9 и 10 витков первичной и вторичной обмоток трансформатора б, причем отводы 40 первичной 7 и вторичной 8 обмоток соединены с витками с одинаковыми IIQ рядковыми номерами, а число витков первичной 7 и вторичной 8 обмоток одинаково. 45

В блоке 23 эталонных конденсаторов конденсаторы 35 — 38 соединены последовательно и их обкладки соединены между собой через переключатели

39 — 42, Закорачивая обкладки пере- 50 ключателями 39 — 42, получают требу— емую емкость. Переключение потенциального зажима осуществляют с помощью переключателей 39 — 42.

Магазин емкостей включен после- 55 довательно с измеряемым комплексным с опротивлением 20 при замыкании подвижного контакта переключателя 26 с неподвижным контактом 28. Параллельное соединение магазина с объектом измерения обеспечивается замыканием подвижного контакта перекгючателя 26 с неподвижным контактом 27, a Tта кK же замыканием контактов 30 и

3 1 переключателя 29.

Подвижный контакт 30 соединяет с

iiåïîäâHæíûì контактом 31 переключателя 29 в следующих случаях: когда необходимо измерение параметрон комлексного соединения с .ò:àëîé емкостной или большой индуктивной составляющими, устройство для измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления работает следующим образом.

Переключатели 26 и 32 включают на контакты 27 и 33, контакты переключателя 29 разомкнуты. Фильтр 11 нижних частот настраивают на заданную частоту. С помощью задатчика 2 частоты задающего генератора 3 устанавливается частота, чувствительность из— мерителя 12 устанавливают на минимум. Переключая одновременно отводы первичной 7 и вторичной 8 обмоток воздушного трансформатора б при помощи переключателей 9 и 10, добиваются минимального показания измерителя

12 напряжения, затем повышают чувствительность измерителя 12 напряжения и плавной регулировкой частоты задающего генератора 3 вновь добиваются минимального показания измерителя 12, что соответствует резонансу напряжений в измерительной цепи.

Ток в первичной обмотке 7 трансформатора 6 индуцирует ЭЦС во вторичной обмотке 8, опережающую ток по фазе на 7/2 и компенсирующую реактивную составляющую падения напряжения на измеряемом комплексном сопротивлении

20, следовательно, измеритель 13 напряжения, дающий значение этой ЭДС, показывает реактивную составляющую полного напряжения на комплексном сопротивлении 20 Z и по ней можно получить реактивное сопротивление или емкость измеряемого комплексного сопротивления 20 в последовательной схеме замещения:

С

У

2 иf Х

ГДР I u U — показания измерите,пРй

В л тока 7 и напрял(ен)ля

СООТВЕТСТВЕННО, . змеpHTPëü 1 2 на)(ряжения дает значение активной составляющей. г(олного напряжения и актинное соирот ление R в последовательной схеме замещения

R = U /Т. где U„— показание измерителя 12 на-. пряжения. (рильтр 11 нижних частОт Обе(пРчивает измерение только первой гармоники. Тангенс угла потерь измеряемого комплексного сопротивления 20

Г

egg = 13 / „Б + ()„" )1 /ij, JOGPOTHQCTi> т

« U-, + Uр

Я

tg ) д», 20

При измерении параметров катуыек индуктивности блок 23 эталонных конденсатороь включают с ними последова":,; тельно или параллельно, чтобы на за данной частоте эквивалентное сопротивление катушки индуктивности и блока 23 эталонных конденсаторон имело емкостной характер и имелась бы íQ=можность еГО компенсации с помощью индуктинности обмотки воздуишо Го трансформатора 6.

Измерен -e малых активных сопро-. тивлений, например отрезков кабелей,.

1, проводникон, производят, включал блок

23 эталонных конденсаторов последе)1нтельно, а балы!)их (изоляции) — паранлельно.

8 случае невозможности настройки измерительной цепи в резонанс из-за . -33ЗМЕРНО МаЛОй ЕМКОСТИ ИЗМЕтРЯ"=.МОГО .:(омплексного сопротивления 20 н блоке

1 -:. смещения параметров включаю-. П»раллельно измеряемому комплексному сопротивлению 20 блок 23 эталоньь(х конденсаторов и выбирают его емкость„ с. еспечинающую при заданнои (астот озможность настройки )з резонанс. глри черезмерно больн)ой =-юности блок

23 эталонных конденсаторов включаю( 3 З последовательно с измеряе»льцл комплексным сопротивлением 2О,, переключая переключатели 26 и 32 в положен(e

2(3 и 34, и производят настройку це;ти н резонанс по минимуму показания и .-ь-ерителя 12 напряжения, .10Н.,П)сНИЕ . СЧНОС.(Н .,крРН;i; —;I

Р ас 11!и 170 HFI P. J j JH((H 3 ОFI ! 113: РH I!11 и 3 л IJB-е;ых вен)лчин ОбеспРчннается тс(м, ч-.о (jе13ек:(ю (енис oò)so;10(! первичной I u нь-Ор .(ч Ной 8 О бМОТ О!.- г30 3;(у(()Н 0(О ),73 -1(.— форм(ггора б оñс óò)få(»THHяетс;". с:. »нов(7,--.

;,(1-;;.-,0 J(ifHi 0 Ji -f 7! У,Ц);(Ц: ",- 7ЯН(фог,-1 : :!

6 3СЕ Врсмя )7аботна l С ) 0-..-;.;Ь)Л):-. (т -:;;

ТT73ifj - (1300)Ы)(»(И .3ан!Il як . ) ни эт Ol Il, 1(гт."г! . ТС Я i (и((ИМЯ П Ь(100 =1 На ЧЕН))Е «H, ("1 (> (ИВН(3С ТИ !73CC Ь ЯНИН (7!73;(7; ?71(/ 1, а (: г)) il(жащи» -НT(il но уgH)3-QB! Скн-1-11(тг(Е Г)11)»;.1 (1 1? НЬ)(ЛИ „ЧТ О Г Н (3 if)-a

М" (ЗГ(И)(НИЕ Нара 3НI НЬlх 0 :ло ) 01 1)ь-,;. 0

КОСТРА, Ф 0 р,1 ",г,(т;);T 3 !3 p ? 1 Р

УстРОй" 30 д..lB измен =F1(-Я;.-(òH-:.:- .:

И РЕактИ-.-....ОЦ Составi)IJ!)01)!1.(fi F(0!11.((1;-=-.,;

ГО CO ПРОТ ИГЛ ЕНИЯ C O!i(3 1717 С!()СЕ»С т С. . -1)Л K пере(131)ного тока ре улируемо -" час;-,,—

ТЫ, ВСЗДУ(ПНЫй TOBHC()гСГ(Л, Т(-7 PH((10!!

НЕННЫй ПО (ЕТЬ РЕ3;TIO)НОСНО"- СХЕМЕ ггна г)РРЕКЧЮттате| ° Я !1) JT i i?7; ПР)?Р(, Ч; ст( и нтог)ичнОН Оомоток т133il .!()ОрматО" р а, фильтр нижних час тОт и .e OHH f измеритель напряжен;*;; (-, л и !

U, Е С С Я ТЕМ, ЧТО (1 (ТЕлт )О ПОвьп)ен!!я то--ности измерения 1-; рас)ниреник диапазона на 1, -:.;;;., ."-.-ЕЛИЧИН, -. НРГО ННЕДЕН.) И?Ь Рнттт ГЛ тока, Олок смещенил г араметрон измеряемого кс(»плексног0 "опротинлi3НИЯ И НТОРОЙ ИЗЬ1ЕРИТPЛЬ ".аГ!Ол,к=нгяя

ПЕРВЫЙ ВЫХОД ИСТО"-1»ика Пг РЕ?IлЕ-,-)НОГ(7 тОКа РЕГтгЛИРУЕМОй ЧНСтотЫ СОЕДИНЕН входом измерителя тока,. второй выход источника переменного тока регулируемой частоты соеди-(ен с подни:.-.—

Н1-.J1E, К(3нтаКТаf!H ПЕ»3ЕКН(НЧаT!i3ËЯ НИ" —

Кон ПЕР н)Ланой Обмот::(И . Сзд г)(11»ОГQ

1 »7 HCJJ70pffëI Ора, Hi31T !äHF::;;;;Нь и (ОИ;:(:

КОТ017ОГО СОЕД!":НЕН ". ПЕОН?Ь(НЬ(В(3::;

ПЕРНИ -)НОЯ 00(101 Ки НО=,Д;УiLг ОГО Т!3а)iC фор;;-а.(-op 8 пе«вь.".,;: Од ф(1.— —, тра ни»к-НИХ ттае тот И I»ePHH)11 Н»10 „: l3! О!70! 1 113

1(Е--7-:.(ТЕНЯ . НЯIт)7ЯЖЕ)тня С ОЕ гг(НЕ).- (1- —;.OH—

13)!7; —,Ным)! IiOHTBKJ ами TICp01(.."!0".ÿ(IT .iB НИТ-.

КОВ НТСр!»т»НОй ОбМОТ»11. Ноз,y)!)HÎH

То а IC(!70!3»IGTQPFJ. Hнподтниж ЫИ КО »та»(Г

КOTO13(71 О ССРДИНЕН " ПЕР БЬ(ч БЬ 13ОДО(! !

= 0pf ."-1 Off Сб »ОТКт но 3 (;г((» 0 гO г н!»С ;1!с рматopа,. выход (р)13)ьтра ни;-.;.(и-,: часГ01 СОЕД(Л()ЕН С, (тЕРВ: l;: (11) ПЕРНО ГО и?:.»ерителя напря»кен. 1я, г((?17нь)й HJ:)вод блока смеще»»ия г(араметрсв измерле()0

ГС КОМПЛРКСНОГO С ОПРО !Ин»»ЕНИЯ (O CJTIIнен с вторым выводом вторичной об1651234

10 рования, V8. Я

4иг. 3

Редактор И,Дербак

Составитель Ю,Минкин

Техред А.Кравчук

Фиг. 4

Корректор Н.Ревская

Заказ 1605 Тираж 423 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 109 мотки. воздушного трансформатора и вторым входом второго измерителя напряжения, второй вывод блока смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления соединен с вторым выводом первичной обмотки воздушного трансформатора, второй вход первого измерителя напряжения соединен с клеммой для подключения потенциального зажима измеряемого комплексного сопротивления, выход измерителя тока и третий вывод блока смещения параметров изме ряемого комплексного сопротивления соединены с клеммой для подключения токового зажима измеряемого комплексного сопротивления, четвертый и пятый выводы блока смещения параметров измеряемого комплексного сопротивления соединены с клеммой для подключения дополнительного зажима измеряемого комплексного сопротивления, второй вход фильтра нижних частот соединен с шиной регули