Трансформаторная четырехзажимная образцовая мера импеданса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 56I908

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.04.75 (21) 2128246/21 (51) М. Кл G 01R 27/26 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.77. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 12.09.77 (53) УДК 621.317.334 (088.8) (72) Автор изобретения

P. Г. Файнгольд (71) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ЧЕТЫРЕХЗАЖИМНАЯ

ОБРАЗЦОВАЯ МЕРА ИМПЕДАНСА

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности.к технике создания образцовых мер комплексных сопротивлений малой величиче, например образцовых мер большой емкости.

Известна образцовая мера большой емкости, составленная из электролитических либо пленочных конденсаторов постоянной емкости (1).

Недостатком такой образцовой меры емкости являются большой вес и габариты (для пленочных конденсаторов) или большая нестабильность емкости (для электролитпческих конденсаторов).

Известна трансформаторная мера большой емкости на основе трехобмоточного трансформатора, состоящая из трансформатора, на магнитопровод которого намотаны три обмотки: потенциальная, токовая и обмотка, к которой подключен трансформируемый образцовый импеданс.

Однако наличие оста гочных параметров (индуктивности рассеяния и активного сопротивления) обмотки и конечное значение магнитной проницаемости сердечника приводит к появлению погрешности трансформации импеданса, которая обусловлена тем, что остаточный импеданс обмотки оказывается включенным последовательно с трансформируемым образцовым импедансом, а ток намагничивания сердечника создает эффект шунтирования трансформируемого образцового импеданса, при этом ввиду зависимости параметров сердечника от напряжения в обмотках эта погрешность не остается постоянной.

С целью повышения точности измерения за счет автоматической компенсации влияния указанных источников погрешности в предла10 гаемую трансформаторную четырехзажимную образцовую меру импеданса, содержащую первый сердечник, охваченный потенциальной обмоткой, токовую и вспомогательную обмотки, а также образцовый элемент, введены

15 дополнительные два сердечника, три обмотки и образцовый элемент, причем первый сердечник охвачен первой дополнительной обмоткой, второй сердечник охвачен потенциальной, токовой, первой дополннтсльной и

20 вспомогательными обмотками, а третий сердечник охвачен всеми обмотками, причем цсрдополнительная обмотка поди..ночева образцовому элементу последовательно с второй дополнительной обмоткой, а третья до25 полнительная обмотка нагружена на дополнительный образцовый элемент, причем первая дополнительная обмотка имеет число витков, равное числу витков вспомогательной обмотки.

561908

ZQ 7

13 где l3 и U> — соответственно ток третьей и напряжение второй обмоток.

U,= — -U,= (U,+U,)=

W4 W, 2 У 1 9

{2) Ток 13 определяется из уравнения ампервитков сердечника 6

1ЗВ 3= 1,W2+ 1ф4+ l,lV, + 1,Ж„(3) где io — ток намагничивания сердечника, протекающий через обмотку 4.

Поскольку потенциальная обмотка В 2 должна включаться в высокоомную цепь, то ток i> можно принять равным О. Поскольку обмотка 3 помимо сердечников 8 и 6 охватывает еще и сердечник 1, то ток, проходящий через эту обмотку, меньше тока, проходящего через обмотку 7, и им можно пренебречь. Таким образом из формулы 3 получаем

16 1 3 17@7 + 161 39 {4)

1 =1 — - 1+ —

Ъ 7 (. 3 (5)

77 3

Из формулы (1) с учетом выражений (2) и (5) получаем

1 21 3 э

4 7 17 (6) 6 1Г 3

171 7

Так как ток 17 практически равен току, проходящему через образцовый импеданс 5, то 16 очевидно, что =Z, и формула приобре17 тает вид

На чертеже дана функциональная схема предлагаемой четырехзажимной трансформаторной образцовой меры импеданса.

Образцовая мера импеданса состоит из сердечника 1, который охвачен только потенциальной и третьей вспомогательной обмотками 2 и 3 соответственно, токовой обмотки 4, образцовой меры импеданса 5, сердечника 6, который помимо обмоток 2 и 3 охвачен токовой обмоткой 4 и обмоткой, подключенной к образцовому импедансу 7, сердечника 8, охваченный второй дополнительной обмоткой 9 и третьей дополнительной обмоткой 10, подключенной к дополнительному импедансу 11.

Принцип действия предлагаемой трансформаторной образцовой меры импеданса поясняется следующими математическими выкладками.

Эквивалентный импеданс на выходных зажимах определяется уравнением

U9

s

16 1 3

1+

1-, W7

11 2 1 Э р (7) Очевидно, что погрешность трансформации импеданса 5 отсутствует при выполнении условия

10 6 1 или 3 17 11 7

1 3

9 б з (8)

i6 17 1 7

Для сердечника 8 уравнение ампервитков имеет вид

131 3 121 2 + 141 4 + 171 77 011 9 +

1. Ю (11) 11 1 0

Напряжение Uo получаем из следующих со40 отношений

W Wð 19 110 11 о 117

Wi0 W10 а с учетом выражения (11)

45 (12)

, о

Подставляя полученное выражение для Uo в формулу (8), получаем следующее условное

50,компенсации погрешности трансформаторной образцовой меры (13)

И77 Wo

Это условие легко выполнить, тем более, что к точности вспомогательного импеданса

Z«предъявляются сравнительно невысокие требования, поскольку его величина входит в

60 поправочный член формулы (3).

При этом эквивалентное значение трансформируемого импеданса определяется формулой

Z W2W3 Z э 1 б

20 + 11 ° 1 10 + 181 37 (9) где 18 — ток намагничивания сердечника 8, протекающий через обмотку 3.

Токами 11 и 14 можно пренебречь, следо25 вательно, можно пренебречь током lo, поскольку он равен 14. Вспомогательный импеданс 11 выбирается таким образом, что ампер-витки обмотки 10 намного больше ампер30витковнамагничиванияичленом18Фзможно пренебречь.

В этом случае из уравнения (9) получаем

i,W, = l,W, -+ 1„1 „. (10)

Сопоставляя выражения (5) и (10), получаем

Формула изобретения

8 б

Составитель В. Дубков

Техред И. Карандашова

Корректор Е. Хмелева

Редактор Т. Янова

Заказ 2324 2 Изд. № 542 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пр. Сапчнова, 2

Предлагаемая образцовая мера импеданса позволяет более, чем на порядок повысить точность образцовой меры, что, в свою очередь, повышает точность измерительных приборов.

1. Трансформаторная четырехзажимная образцовая мера импеданса, содержащая первый сердечник, охваченный потенциальной обмоткой, токовую и вспомогательную обмотки, а также образцовый элемент, о т л и ч аю ща я с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в нее введены дополнительные два сердечника, три обмотки и образцовый элемент, причем первый сердечник охвачен первой дополнительной обмоткой, второй сердечник охвачен потенциальной, токовой, первой дополнительной и вспомогательной обмотками, а третий сердечник охвачен всеми обмотками, причем первая дополнительная обмотка подключена к образцовому элементу последовательно с второй дополнительной

5 обмоткой, а третья дополнительная обмотка нагружена на дополнительный образцовый элемент.

2. Трансформаторная четырехзажпмная мера импеданса по п. 1, отл ич а ющ а я ся тем, 10 что первая дополнительная обмотка имеет число витков, равное числу витков вспомогательной обмотки.

Источники информации, принятые во вни15 мание при экспертизе

1. Отчет по теме «.Метрология-73.>, НИИГириконд, Ленинград, 1974.

2. И. Р. Hall. Standartigotion of Zered Elect.

Instr Digest. Pug, 1970 (прототип),