Трансформаторный измерительный мост

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республи к (11) 509836

",с

Ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено30.05.74 (21) 2029257/26-21 с присоединением заявки № а (51) М. Кл 001ß 17/12 (23) Приоритет

Гасударстванный коинтет

Саввта Мннктров СССР пО двлан нэОбрнт8ннй н аткрытнй (53) УДК 621.317.733. .025 (088.8) (43) Опубликовано 05.04.76.Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 02.07.76 (72) Автор изобретения

P, n. Тучин (71) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ

1 о

Изобретение относится к электроиэме:рительной технике может быть использова-! но при построении пифровых мостов пере1 меннрго тока, предназначенных для измере;ния параметров комплексных сопротивле

: ний.

Известен трансформаторный измеритель ный мост, содержаший источник питания,, образцовые,меры, соединенные с нуль-ин дикатором, трансформатор напряжения, часть 10 вторичных обмоток которого образуют урав-. новешкваюшие тетрады с подсоединенными к каждой секции Te>ðàà полупроводнико выми ключами, имеюшими заземленную об . шую точку; вспомогк гельные трансформато- И ры, вторичные обмотки которых в уравнове, шиваюших: тетрадвх; включены последовв. тельно, а первичная обмотка каждого из

,них подсоединена к выходам двух соотвеъ,ствуюших противофаэно включенных секций 20

: каждой тетрады., Такой мост не может обеспечить высокой точности измерения из-за паразит ! ных сопротивлений в тетрадных элемегтах, остаточных сопротивлений полувроводнико

2 вых ключей, сопротивления меди обмоток вспомогательных трансформаторов и свя-! занных с ними обмотвк трансформатора

) напряжения е

Цель изобретения — повышение точности !

: измерения.

Предлагаемый мост снабжен вспомога тельными полупроводниковыми ключами, дополнительными обмотками трансфорл.ато ра напряжения и вспомогательных транс

1форматоров и операционным усилителем, выход которого подключен к ветви вторич ных обмоток вспомогательных трансформа торов, а каждый из входов через дополни тельную обмотку каждого иэ вспомогатель» иых трансформаторов к. соответствуюшей группе дополнительных обмоток трансформ . матора напряжения, выводы ко горьи соедиваны со вспомогательными полупровод-. иковыми ключами.

На фигь 1 приведена принципиальная схема измерительного моста; на фиг, 2 принципиальная схема ойной иэ его тетрвд. !

Мост содержит источник питания 1, 1трансформатор напряжения 2 с первичной

5098 36

3 обл1откой 3 и вторичной обмоткой 4, образцовую меру 5, нуль-индикатор 6, уравновешивающие тетрады 7, операционный усилитель 8.

Тетрада содержит вспомогательные трансформаторы 9, 1О с первичными об. мотками 11, 12 и вторичными обмотками

13, 14, дополнительными обмотками 15, 16, вторичные об: отки 17-26 трансфор матора нащ чжения, полупроводниковые ключи 27-34, вспомогательные полупроводниковые ключи 35-42.

Источник питания 1 подключен к первичной "генераторноИ обмотке 3 трансформатора напряжения 2, Его вторичная облатка 4 подключается к измеряемому объекту 43. Ток ветви измеряемого объек- та уравновешивается током, протекающим по образцовой мере 5, а степень равнова сия регистрируется нуль-индикатором 6.

Напряжение, подводимое к образцовой мере, представляет собой сумму напряже ний, одним из слагаемых которой являет ся напряжение, вырабатываемое тетрадами 1, другим - напряжение, вырабатываемое операционным усилителем 8.

Выходное напряжение тетрады, действующее на выводах 44, 45, образуется иэ напряжений, снимаемых со вторичных обмоток 13, 14 вспомогательных трансформаторов 9, 10, первичные обмотки 11, 12 которых получают питание от соо ветствуюших обмоток 15, 16 и 20, 21 трансформатора напряжения 2..

Из-за паразитных сопротивлений - оста- точного сопротивления полупроводниковых ключей 27-34, сопротивления меди обмоток 15, 16, 20, 21, 11, 12 трансфор- матора 1напряжения 2 и вспомогательных трансформаторов 9, 10 соответственно, выходное напряжение тетрады отличается от соответствующей ему суммы э,д.с. обмоток 15, 16 и 20, 21 трансформатоI ра напряжения 2 на сумл1у падений напряжений, возникающих на паразитных сопро-; тивлениях тетрады. Этц падения напряже-, ния выделяются при помощи дополните ных обмоток 15 и 16 вспомогательных трансформаторов 9, 10, объединенных в группы дополнительных обмоток 17, 18, 1&, 22, 23, 24 трансформатора напряжения 2 и вспомогательных полупроводниковых ключей 35-42. С этой целью до- полнительные обмотки 15 и 16 вспомогательных трансформаторов 9, 10 включаются по отношению к группам дополнительных обмоток 17-24 трансформатора напряжения встречно, причем числа вит-!. ков обмоток 15 и 16 выбирают соответ

4 ств нно равными числам витков обмоток

ll и 12, числа витков дополнительных обмоток 17-24 выбирают таким образом, чтобы соблюдались условия:

5 15 17 20=22

16 =- 17+ 18 21 22+23

15+ 16 17+ 18+ 19 20+21 22+23+24 а вспомогательные ключи управляются так, что при замыкании ключа 27 эамы10 кается одновременно вспомогательный ключ Э6, при замыкании ключа 32ключ 40. Аналогичным образом при замыкании ключей 29, 33 замыкаются вспомогательные ключи 37, 42, а при одновременном замыкании ключей 27, 29, 31, ЗЗ замыкаются вспомогательные ключи 38 и 42.

Благодаря тому, что в каждой иэ ветвей, состоящей иэ групп дополнительных обмоток трансформатора напряжения и дополнительной обмотки вспомогательных трансформаторов, сравниваются мало отличные друг от друга по значению сигналы, а также благодаря тому, что нагрузкой ветвей являются ысркоомные входы (точки 46, 47) операционного усилителя 8, упомянутые ветви работают в режиме, близком к режиму холостого хода. В результате на выводах дополнительных обмоток

1трансформатора напряжения и дополнитель»ной обмотки вспомогательного трансформатора действуют практически полные э.д,с., наводимые в этих обмотках. Так как э.д.с. дополнительных обмо ток трансформатора

35 напряжения равны э.д.с. соответствующих им обмоток этого же трансформатора, а э.д.с. дополнительных обмоток вспомогательных трансформаторов равны э.д.с.

40 этих же обмоток трайсформатора напряжения, но уменьшенным на сумму паразитных падений напряжений, то выделяемые в вет»вях паразитные падения напряжений и будут представлять собой сигналы, поступающие на входы операционного усили.еля 8.

I При помощи операционного усилителя они складываются и одновременн r с измерительными напряжениями тетрад подводы ° ся к образцовой мере 5. Вследствие это5О го напряжение на зажимах образцовой меры возрастает и становится таким, каким оно было бы, если бы паразитные сопротивления в тетрадах моста отсутствовали.

Таким образом, погр иность измерения, вызываемая действием паразитных c0IIpD» тивлений тетрад, устраняется.

Эта погрешность отсутствует лишь при идеа льных характеристиках операционного усилителя. Не практике она все же имеет некоторое конечное значенье представляет

509936 собой величину высокого порядка малости.

Она вычисляется по закону сложных пропентов (как процент от процента): например, если погрешность, вносимая паразит ными сопротивлениями тетрад, составля,ет 0,67, а точность операционного уси.лителя равна 1%, то погрешность,.оставшаяся после воздействия выходного си нала операционного усилителя, равна

0 005%, т. е. пренебрежимо мала.

Формула изобретения

1. Трансформаторный измерительный мост, содержаший источник питания, образцовые меры, соединенные с нуль-индикатором, ьфансформатор напряжения, часть вторич ных обмоток которого образует! Уравновешивающие тетрады с подсоединенными к каждой секции тетрад полупроводниковымя ключами, имеющими заземленную общую точку; вспомогательные трансформаторы, вторичные обмотки которых в уравнове

ыиеаюших тетрадах включены последова- тельно, а первичная обмотка каждого иэ них подсоединена к выходам двух соответ.ствующих противофаэно включенных сек,:ций каждой тетрады, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен вспомогательными ! р полупроводниковыми ключами, дополнитель ными обмотками трансформатора напряже ния и вспомо ательных трансформаторов

;и операционным усилителем, выход которого подключен к ветви вторичных обмоток

)5 вспомогательных трансформаторов и каждый иэ входов. через.дополнительную обмотку каждого иэ вспомогательных трансв» форматоров - к соответствующей группе дополнительных обмоток трансформатора

20 напряжения, выводы которве соединены со вспомогательными полупроводниковьЬ,ми ключами, Заказ 5375

Фиг. Г

Изд. Ж /Я Тираж 1 0 9 Подиисиое

ЦНИИПИ Государстве::ного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий, Москва, 113035, Раушская иаб., 4

Филиал ППП Патент" г. Ужгород, ул. Пооеитиая 4