Индуктивный делитель напряжения

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i ij 6

Союз Советских

Сациалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.06.76 (21) 2371635/24-07 с присоединением за явки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.03.79. Бюллетень № 10 (45) Дата опубликования описания 15.03.79 (51) М. Кл. б OIR 15/06

Государственный комитет (53) УД1 621.317.727. .1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Н. Желтиков, М. В. Попов и М. С. Векслер (71) Заявитель (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительнои технике и может быть использовано при создании средств измерения высокой точности, для расширения диапазонов из-, мерения существующеи аппаратуры, а также при проведении аттестации и проверки различных электроизмерительных устроиств.

Известен многодекадный делитель напряжения повышенной точности, состоящии из каскада соединенных трансформаторов, каждый из которых выполнен на двух сердечниках, причем на одном из них намотана индикаторная обмотка и каждая декада снабжена индикатором (1). В этом устройстве повышение точности достигается за счет усложнения устроиства и снижения его быстродействия, и при каждом изменении коэффициента деления или нагрузки необходима регулировка напряжения первичной оомотки.

Известен индуктивный делитель напряжения, содержащий несколько декад, в котором повышение точности достигается использованием дополнительного индуктивного делителя. При этом снижается только одна составляющая погрешности деления, обусловленная влиянием паразитных емкостей делительных обмоток на экраны и емкости нагрузки (2).

Известен также индуктивный делитель напряжения, каскады (декады) которого содержат две первичные обмотки на двух тороидальных сердечниках из ферромагнитного материала и третью — вторичную обмотку для связи каскадов j3), Ь указанном устроистве первая первичная оомотка— возоуждения — намотана только на один (основнои) сердечник, а вторая первичная

Ip обмотка — делительная — охватывает oba сердечника (основной и дополнительныи).

Целительная обмотка выполнена многожильным кабелем с хаотически распределенными в нем и, чками проводов, имеет та15 кое же число витков, как и оомотка возбуждения, и разделена на несколько последовагельно соединенных секций.

Указанныи делитель имеет ограниченную точность из-за повышенного выходного сопротивления каскадов и сложную конструкцию из-за необходимости в обмотке связи.

Цель изобретения — повышение точности делителя за счет снижения выходного сопротивления каскадов и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в индуктивном делителе напряжения, содержащем каскады, выполненные в виде двух оомоток с отводами — возбуждения и секциоО нированной делительной, имеющих одинако

652492

3 вое число витков, и двух тороидальных сер. дечников, на одном из которых намотана обмотка возбуждения, а делительная обмотка намотана на оба сердечника, обмотка возбуждения выполнена секционированной, а одноименные межсекционные отводы обеих обмоток соединены друг с другом.

На фиг. 1 приведена схема одного каскада описываемого делителя; на фиг. 2 — схема соединения каскадов в многокаскадном делителе; на фиг. 3 представлена конструкция одного каскада.

Как видно на фиг. 1, обмотка возбуждения 1 намотана равномерно на тороидальном сердечнике 2, изготовленном из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, например, из пермаллоя. Обмотка 1 разделена на секции, соединенные последовательно, а от точек соединения секций сделаны отводы 3. Делительная обмотка 4 охватывает обмотку 1 и тороидальный сердечник 5, размещенный соосно с сердечником 2 и изготовленный из материала, подобного материалу сердечника 2. Обмотка 4 намотана равномерно, имеет количество витков, равное числу обмотки 1, и разделена на секции, количество которых равно числу секций обмотки 1, а количество витков в одноименных (например, считая от начала) секциях обмоток 1 и 4 одинаково. От точек соединения секций обмотки 4 сделаны отводы б, которые соединены с соответствующими отводами 3 обмотки возбуждения 1. Начала и концы обмоток 1 и 4 также соединены друг с другом и используются как входные или для подключения к секциям предыдущего каскада при построении многокаскадных делителей напряжения.

При включении источника переменного напряжения в обмотке 1 первого каскада возникает ток, магнитный поток которого проходит в сердечнике 2 и наводит в обмотке 1 ЭДС самоиндукции, которая вместе с падением напряжения на омическом сопротивлении и сопротивлении индуктивности рассеяния уравновешивает приложенное напряжение. Входное напряжение приложено также к делительной обмотке 4 и частично уравновешивается ЭДС, наводимой в ней потоком обмотки 1, так как этот поток пронизывает и обмотку 4. Остаточное напряжение, компенсирующее падение напряжения на омическом сопротивлении и сопротивлении индуктивности обмотки 1, создается в обмотке 4 за счет возникновения в ней тока, магнитный поток которого проходит только по сердечнику 5. Поскольку падение напряжения на омическом сопротивлении и сопротивлении индуктивности рассеяния обмотки 1 значительно меньше ЭДС самоиндукции этой обмотки, то и ток обмотки 4 также значительно меньше тока в обмотке

1, Аналогичное соотношение токов сохраняется во всех соединенных параллельно секциях обеих обмоток.

Распределение потенциалов на отводах обмотки 1 определяется отношением чисел витков в ее секциях к общему числу витков этой обмотки, а также степенью пропорциональности остаточных параметров (омического сопротивления и индуктивности рассеяния) числам витков секций, Распределение потенциалов на выводах обмотки 4 определяется отношением чисел витков в ее секциях к общему числу витков этой обмотки, степенью пропорциональности остаточных параметров числам витков секций, а также идентичностью потокосцепления витков обмотки 4 с обмоткой 1. В обеих обмотках отклонение потенциалов на выходах от номинального значения является случайной величиной, и соединение одноименных отводов друг с другом обеспечивает принудительное приведение их потенциалов к некоторому промежуточному значению. Поскольку абсолютные значения остаточных параметров обмотки 1 меньше, чем у обмотки 4, то при таком соединении обеспечивается повышение точности работы каскада в режиме холостого хода.

Выходное сопротивление каскада для то-, ка нагрузки делителя (тока, потребляемогс внешним сопротивлением, подключенным к выходу делителя) определяется практически общим сопротивлением параллельно соединенных сопротивлений верхнего и нижнего плеч последнего каскада. Сопротивление верхнего плеча (от точки подключения нагрузки до концов последних секций) определяется параллельно соединенными сопротивлениями верхних секций обмоток 1 и

4, а сопротивление нижнего плеча каскада (от начала первых секций до точки подключения нагрузки) определяется параллельно включенными сопротивлениями нижних секций обмоток 1 и 4. Таким образом, выходное сопротивление каскада для тока нагрузки меньше наименьшего из этих сопротивлений, Сопротивление секций обмотки 1, меньше сопротивления одноименных секций обмотки 4, так как диаметр провода обмотки 1 больше, а длина ее витков меньше. Та-. ким образом, выходное сопротивление делителя меньше выходного сопротивления известных делителей.

При построении многокаскадных делителей (фиг. 2) последующий каскад своими крайними выводами подключается на одну из пар параллельно соединенных секций предыдущего (питающего) каскада, напряжение, действующее на выходе последующего каскада, практически совпадает по фазе с входным напряжением питающего каскада, а его значение ближе к своему номиналу, т, е. секции, питающие последующий каскад в описываемом устройстве, не являются трансформаторными обмотками.

Выходное сопротивление параллельно сое652492 диненных секций обмоток 1 и 4 питающего каскада меньше меньшего сопротивления этих секций, так как передача энергии от предыдущего каскада последующему осуществляется как за счет электромагнитной, так и за счет гальванической связи обмоток.

Поэтому взаимное влияние каскадов меньше, чем в известном устройстве, а точность работы — выше.

Наиболее высокие метрологические параметры предлагаемого делителя обеспечивается в том случае, когда при одинаковых прочих конструктивных и электрических параметрах обе обмотки выполнены кабелем из плотно скрученных пучком изолирован- 15 ных проводников, число которых равно или кратно числу секций, на которые должна быть разделена каждая обмотка по условиям применения каскада. При этом достигается наиболее высокая степень пропорцио- 20 нальности всех параметров секций обеих обмоток числам их витков, что обеспечивает повышение точности выполнения основной функции каскада.

Испытания индуктивного делителя на- 25 пряжения показали, что выходное сопротивление каскадов снизилось в 3 — 5 раз, а погрешности деления уменьшились на 30—

50% по сравнению с делителем с разомкнутыми межсекционными отводами обмоток, 30 т. е. построенным по известной схеме.

Применение делителя в различных электроизмерительных устройствах позволит повысить их точность при тех же габаритах и весе сердечников каскадов или уменьшить вес и габариты делителя, если повышения точности не требуется. В последнем случае снижается расход дорогих сплавов и уменьшается стоимость делителя.

Формула изобретения

Индуктивный делитель напряжения, содержащий каскады, выполненные в виде двух обмоток с отводами — возбуждения и секционирова иной дел ительной, имеющих одинаковое число витков, и двух тороидальных сердечников, на одном из которых намотана обмотка возбуждения, а делительная обмотка намотана на оба сердечника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности делителя, снижения выходного сопротивления и упрощения конструкции, обмотка возбуждения выполнена секционированной, а одноименные межсекционные отводы обеих обмоток соединены друг с другом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 249476, кл. G 01R 15/06, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 322723, кл. G 01R 15/06, 1970.

3. Патент Великобритании № 1244212, кл.

H IT 1969. (52492

Корректор 3. Тарасова

Редактор Д. Зубов

Заказ 318/2 Изд. № 256 Тираж 1089 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, и р. Сапунова, 2

1J,!

Составитель Л. Королева

Техред Н. Строганова