Фазовый способ уравновешивания моста переменного тока
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Соцналнстнческнх
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2353628/18-21 с присоед11иенпем заявки № (5l) М. Кл."G 01 17/10
Государственный комитет (23) Приоритет
СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.733 (088.8) (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Авторы изобретения A. Ф. Прокунцев, Г. И. Шаронов, Г. В. Фролов, И. H. Захарова, Л. А. Нестеркина и А. И, Дергунов (71) Заявитель Пензенский завод-ВТУЗ при Заводе ВЭМ (Филиал Пензенского политехнического института) (54) ФАЗОВЪ|й СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ МОСТА
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Изобрстснис относится к области электроизмсритсльной тсхники и предназначено для измсрсния составляющих комплексного сопротивлсния с помощью мостов псрсмснного тока.
Извсстсн фазовый способ раздсльного уравновсшиваиия, согласно которому псрвой операцией является устаHoâëåíllc фазового сдвига напряжсния питания мостовой цепи относительно падения напряжения на образцовом элсмснте, расположенном в плсчс ветви, содсржащсй измеряемос комплексное сопротивление. Второй опсрацией является установлсние равснства фазового сдвига падения напряжсния на образцовом сопротивлении, расположенном в плече, противоположном плсчу, содержащему измеряемое комплексное сопротивление, относительно напряжения небаланса, вышеописанному фазовому сдвигу путем коммутации вышсописанного образцового элсмснта, располо?кснного в плсчс, противоположном
II o 1, содсржащсму H3vepsle Ioe Ilol III tlcI Недостатком такого способа является низкое быстродействие, так как одна из вышеуказанных опсраций является вспомогатсльной, и низкая точность уравновсшивания, обусловлснная тсм, что из двух вышеупомянутых фазовых сдвигов только один (а IIilclIIIo — второй из вышеупомянутых) пзмсняст свою величину при коммутации уравновсшпвающсго элемента, что снижаст эффективность дифференциального мстода сравнсния, умсньшая тсм самым чувствитсльность мостовой цепи к изменению измсрясмого парамстра. Извсстсн такжс способ раздельного уравновешивания моста переменного тока с па10 раллсльным уравновсшнванием по реактив1Ioll составляlоп1сй ком плсксного соНроТНВлсния и составляю1цей, пропорциональной активным потсрям, согласно которому регулирующсс воздсйствис, необходимое для 15 уравновсшивания мостовой цепи по реактивной составляющей комплексного сопротивления, формируют по велпчинс и знаку разности фазовых углов, причем для получения однозначности информации фазовый 20 I I 0.1 мс?кд i BOIiTopoAI иап1?яжсния нсбаланса и вектором падсния напряжсния на плсчс, смсжном с плечом, содсржащим измерясмос комплскснос сопротивление, и всктором напряжсния питания, а другой 25 фазовый угол образован тем жс всктором иадсния наиряжсния на плече, смежном с плсчом, содсржащим измсрясмос комплекснос сопротивлснпе, и инвертированным всктором напряжсния питания (2). 30 Нсдостатком этого способа является то, 459964 1 l 0 В ) K232HitO)f РЯЗПОСТП фЯЗОБЫ . ГЛОВ (PE(РСГ3 111)!013КС П<)ВГГОВСlti )B) Пянр)1?К«1(и С П(>осl,)i el!! 02, ) !3 "(< !ОС 1 )сд("! 2!3Л5!(Т C()(! )il ll ClifI)K2CТ Эф! ОСКС!11)ПОСТ!> Д)пффСРСП),Ei2 !hit(Го !)(С1 (!, ) Я СР с. 1)ПСП И 51, ) <31< ПЬI <)). Г ГС) (Г! М Ь. . )1 Ч) ()СT131! l thl:0(. h ?(ОС ) ОН<0)) i!C l lf К l!:)М(.J! СПи)(< ПЗМСJ) 51(МОГО 1! 2P <1)(СТР 2. Кро)(() ГO) 0, 3 I О Г (. IlOCO!) ПМСС! С ) Гцс)С! ВСППЫЙ ПС;<0(Tcl10К, Прпс IIII)!1 J)i(L)f Мс)TC);l,ñ?!)1 раздсльпоГО 3< р<)()попс(пи))лип)(,;1 It:)(c(!tto —— ПСОО .ОДИI((ОСТB IEI> П I ПРОВсlнИЯ tl;!C I >МОСТОвой с);смы, поэтому .)якой способ облядяег едостато lliо высокой TÎ !постыл, тлк клк 13 j) СЗУ I hT 2T kt3f)(CP Ckt È 51 В (">>< И1 I I 0 "PC((IIIOCTI> от шунтирования плсч. ЦС.П!О ИЗООРЕТСНИ51 5113;!>1<. I СЯ 110iih!IHС;IIIC чувс 13|!1 с.
ПOCTCIB;ICii11251 ПСЛL ДОС1 ИГ2СТC51 1 С(<1> и" О в фа:)OBO! E ciiocooe у(?явнОВешиl)лпия моста псрсмснног0 тока, заключа)ощсмся в фор()(ированпи рсГУ.)п)р ) Iощс! о 1303дсЙсп?пя для Рс?ЗДСЛЫIОГО УP2BIIO)3CIHliB21!1151 МОСТОВОЙ ИЗМсplITC IhltOI(1?Cilll за C<(01 срявнсllli51 доно;)и!! Ге.))Ы(Ы СИГ!12;1013, IIPO(IOPHllOIIc?ЛЬН Ь!: фс)ЗОВЫМ % Г. (аМ <МСтlсДу Пй((р515КСПИ51))(И, СНИ)(счс.)(Ы )(И С МОСТОВОЙ ИЗМСРИТЕ:!ЬПОЙ ЦЕПИ> фОРМИРУIОТ ПСРВЫЙ ДОПО. ПIИ 1 СЛ ЬНЫЙ Ct" ГНсlЛ P2BHhI (f Ъ(СНЬШСJ)t )> ВДВОС ПаПРЯ?13СIIIIEÎ ilIIT2пия >)остовоЙ I13: С ТОЧКОЙ I(CPC. CO@2 IСРСЗ ПО.!Ь С Мин Ссl 1!2 плюс (с плюсы iI<1 м шус) Ilcpl)0 0 дополПИ(СЛЫ!ОГО СИГНЗЛ2, l КОНСЦ СОВII2Ä2Е1 С б Л П ?К <1 ! Ш С )й! T O 1 К Г) 11 и С р С:; 0 д я 1 С р С 3 Н О. I h С МИНУС2 Нсl П;ПОС (С П;Г(ОС2 Па Г((ИПУС) 11211Р51)кения псбаланса, формиру(от чстг)ертый Q0II0 IHIITC;IhHhIII CItCI(2..I,ДЛИ i С IhIIOC Th)0, пропорциональной врс)(сппому интсрвя.>(у, начало которого совпадает с точкой перехода черсз ноль с м!<Шуса на плюс (c плк)са на минус) второго дополнительного сигнала, а конец совпадает с бли?кайш и точкой псрекода через ноль с минуса па !.1(0( (с плlос2 E(2 минуc) папря:<кспия псб().1янса, илн Врсмспно:<() инTcpв21y, !(ачало ко" оро— го coBII2д2cc с точкой псрскода через поль с M?IHvc2 Н2 пл!ос (с ил)оса на мин",с) 112с tip:tHc(III(ÿ псбаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой )(cpc. oä!t через íî.ll c М ПН! С;I и <1 Il !.ÎÑ (С П;1ЮСсl ll 2) МИН) С) 13ТОРОго дополнительного сигна; а, формируют ll5!1 Г )и ДО) О, 1 !i JtTC;thill>ill (.ИГIГЯ;1, HP0!IOP J(tfO:Гялы(ый p 13C!3,ti.)C t Bll, п«0(б);,О<(ll i); О«;Г, l!l ирин(дени я МОСТО!30:I И:):) С Р l)1C. IB110.! Il«иl! Н СОСТОЯПИ(. Квсl;)i(i) i)BIIC!13CCI,51 IO 113.,)С ()ЯСМ()Й СOCTB!3ЛЯ К)П) (. и ЕО.;! П,1 С! .Сн Ol 0 01! J) OTJ)13;till 1 (51, фОР М ИР,— ют )le! Bl! )iol 0 el (I I! ;1 Л Форм:»,н)влппс первого дополпитслы)ого < CIl1 ll;!. Г liPЯЖсllli10 )I JIT:llill>1 f) .ОСТОВО(l )iз,iСРИТСЛЬПО)! цспп и второ)о доно.шитсл) ного сигпа. .а, llpoi10pIJ!10Hяли(оп) векторной разности напpЯЖ(.П!15! l)Сб i, 2)ICH 11 ПСр 1301 О ДО!10, 11111) ) ГЕ ЛЬIГОГО С li! ПЯ;!Я, По 3BÎ !5ПО 1 1101)ЫСИ1 Ь 13 13CTI31! ГСЛI НОС I Ь 32 CHCÒ )ICIC;IIO !CIE)!51 I:OÃJ)C)III I0cTif 0 ) lп",) l Ii J) ОВ 2 н и Я и:(с 1 ъ(осто()ОЙ ГЗ33Cj) tfTC IhJIOIl UC!)If, 2 формпро()ание TpCTJ)CгÎ и (ствсртогÎ дополните I)>tthlx сигналов с!:> ПОЗ!3ОЛ51СТ CVIJjCCTI3C)i k!0 НОВЬ!СИ Ь ДОПОЛПIП «,1)>III IC СИГНЛЛЫ 1(ЗМСНЯIОТСЯ ВО взаимно противополо?к ые стороны (при 3Г) ) мспьп)спин одноl 0 сиГГГ2,12, ВтороЙ вЂ” ) Всли)ивастся и наоборот). 1 (с! фиГ. 1 и:>ooP2kccII0, с1 РОЙсгВО, Рсализующсс предлагаемый способ; на фиг. 2— топографическая дилграмма процесса ур-.в3;> но(3<сшиВя;1ия .,IостОВОЙ измср итсльной цс(1 и для измеренl!51 pсяктиl3ПОЙ cocTЗВляlоп(ей комп,1скспого iollpÎти)3.(сипя, ГДС (7() — — J)2!?P51 <)) (< C H t Ï P 5i ) tC C I (È C I i C 0 2;I cl i t C 2:3 О1. стОВОЙ измсРи! сльl)ОЙ цсГ)f (!)) - — УМСП1>П)С()IIOC 1)Д))ОС 1!2ПРЯН(СIII)Ñ П li Tel lt) I я; ), и С, — - 1:змер?(съ:ое комплексное coIlP01 1:BËÑHHÑ; R> — регулируемый образцовый ЭЛС. !СН !, СЛ) ЖсПЦИЙ Д. !и «Р )131?0)3i Hl lll3;lHlf2 По j!Cc:1);ТИ И(0 и (001 2 Б. I Я;0 IH C И КОМ1)ЛС! .Сltutn СОПРОТИВ:!СГГИЯ; Л;), С, — — образцовыс Срсгул!?рус (ь(е ЭЛСМСНТЫ, ПГ)И «с, ! 7.) а(>, (J — -. ОКр ЖПОСТИ ур2В(IОВЕШИВ2пия и Обобшсннык обознаЧСI(l(5(C; (<< - — положен)(с потенциальной точки всршиш) ветви моста, нс содержащей измеряемого ип КОМ ПЛСКСНОГО СОПРОТИВЛСния t- рп выполнении услоИ ) I я ) C:(= 1C З,, Г. „, Ct, C„— B03)<(oHcHhlc HOло?кепи5! потенциальной точки С вер(цип5 ны ветви моста, содсржа659964 (2) щей измеряемое комплексное сопротивление; ! р — фазовый угол между напряжениями ас и do; 31) — фазовый угол ме>кдy напряжения!!и dc u dc — do npu условии, что 2do =- ab. Можно показать, что в мо. !Сн выхода точки С на окружносп, р (фиг. 2), справедливо равенство так как ср и ф являются углами при основании равнобедренного треуголы!Нка dC„ причем, od = ос. Если, например, потенциал!.ная точка С моста занимает положение С! на круговой диаграмме (фиг. 2), то равенство (1) нарушается в одну сторону р — )О, «ro c0oTBcTcTByeT, например, недоуравповсшивани о (псреуравновешиванию) по рсактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления. В том случае, если потенциальная точка С занимает положение точки Сг на круговой диаграмме, то равенство (1) нару1пается в другую сторону 9 — Yi(0, (3) что соотвстствуст состояни!о переуравновсшивания (недоуравновешивания) по рсактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления. Таким образом, знак лсвой части выражения (1) нссст полную информацию о положснии потснцпальпой точки С моста относительно состояния квазиравповеспя, то ссть состоянис квазправновсспя моста ПО РС2 КТИВFIОЙ СОСТ2В:1ЯIО111 Cй ПЗМСР 5IСМ ОГО КОМПЛСКСН010 СОПРОТИВЛСНИЯ ДОСТИГ:IСТСЯ В момент вывсденпя потснцпальпой точки С на окружность, проходящую чсрсз потенциальную точку d. Описанный способ может быть рсализован, например, с помощью устройства, изображснного на фиг. 1. Устройство содср>кит согласующие устройства 1 и 2, разностную схему 3, усилители-ограничитслп 4 — 6, элсмснты «запрст» 7 и 8, интсгратор 9. Напряжснис пебалапса У,1, подастся чсрсз согласующсс устройство 1 на вход усплитсля-ограничитсля 4 и на один из входов разностной схсмы 3, па второй вход которой чсрсз согласующсс устройство поступает напряжсние "", одноврсмспно пода2 ющееся на вход усилитсля-огранпчитсля 6. Усилснный и ограничснный сигнал с BI!хода усилителя-ограничитсля 4 подается на инверснь!й входы элсментов «запрст» 7 и 8. На сигнальный вход элемента чсрсз усилитель-ограничитель б подается разностный J5 ЛО 65 сигнал L„„2 на сигнальный вход элемента «запрст» 8 подается усиленный и ограничснный сигнал с выхода усилителя-ограничитсля 4. Сигнал с выхода элемента «запрст» 7, длительность которого пропорциональна фазовому углу )!), подается на один пз Входов пптсгратора 9, на второй вход которо! о поступает сигнал «Выхода элсмспта «з!)прст» 8, длптсльнос) ь которого пропорциональна углу q. Полярносп сигнала с выхода пнтсгратора 9 í «ст полнуlo информацп!О о соотношении углов (l и 31 1 !спо«!! зоваиис прсдлагаc»0! 0 фазового СПОС002 )<1ЗДСЛ1.НОГО Уj)2!3!IOBCIllIIB:1111151 >I0CT2 !!Срс) C!3I!010 Тока Обс«п "III BBC1 Ili) cpI1BIlc1l!1!0 с сущсствую)цимп спо«ооамп раздсльl!0! O уp2BIIOBC!3!IIB2!»III « IC;rvlo!!TIIC Il 1) «II . ущсств 2: ! )озможносп формпроганпя регулпру!Ошсг0 130здсйствпя, п«пользу 51 То т! ко на пряжсппс нсбалап«II и папряжсипс liIITilIII!51 мостовой пзмсрптсльной схемы, что позво;IHT сущсствснно упростить рсалпзацию способа; B0B .i10жпОСТь П013ы!ПСНПЯ ТО IIIOCTII р2131IOB«1IIIlB2НИЯ 32 С IСТ ИСI ЛIОЧСНИЯ ПОГPCIIIпосп: шунтирования плеч мостовой пзмсритсльпой схсмы; точность за « I«T дпффсрснцпального СР213НСН !! и ДОИЛ, I I I IIT! :! Ь!1ЫХ СИГП2ЛОВ, ПРОпорцпопал; ных фазовым углам, пзмсня!ощпм«я в разпыс стороны. Фор»»тт 1зобрстснпя Фазовый способ уравновешивания моста псрсмспного тока, заключающийся в формировании рсгулирующсго воздействия для P 23;jC«! hIIOC0 У P 2 BI I 0BCII!1113 13111151 мостовой II3л!«j)IIT«л Иной цспп 3 1 (. 1«1 cP2HIIcH1151 дополнптсльных сигналов, пропорцпонагп ных фазовым»гл1!3! мс>кдj папря>кснпями, сппмас.;!ы lll с мостовой пзмсрптсльной цепи, Отличающийся тсм, что, с цслью повышснпя чувствитсльности, формируют первый дополнительный сигнал равным меньшему вдвос напряжению питания мостовой измсритсльной цспп, формируют второй дополнитсльный сигнал пропорциональным вскторной разности напряжсния нсбаланса и первого дополнительного cnrBà l,I, формируют третий дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной врсмснному интервалу, начало которого совпадаст с точкой псрсхода черсз ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжсния псбаланса, а консц совпадает с блп>кайшсй точкой пер«хода через ноль с минуса на плюс (с пл!оса на минус) первого дополнительного сигнала илп врсменному интсрвалу, начало которого совпадает с точкой псрсхода чсрез ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) первого дополнитсльного сигнала, а консц совпадаст с ближайшей точкой перехода чсрез ноль с 1и Г-! ) 1 (Я 1 о ! 1 1 1 о (Г Составители к!. вахтины 1коррскгорвк E. Ьрах!1нна и E. Осипова Рсяакгор М. Трофимова Заказ 103!j2 llзгк Хв 364 Тираж 1089 Подписиос 1!ПО 1 осусгарстзсишого комп" ста СССР ио ггсп:;,t изиоротсни11 и огкри1тиш l 13033, Москзы, ЯГ-Ь5, Раук.скал иа0,,1. 4,5 Типограф Ни oi!. С; и; иова, 2 минуса иа плюс (c плюса rlB минус) иапря>кее!ия нсбаланса, формируют !ствсртыЙ дополнитслы1ы1! сиГнал дли I с Ih!Ioсть10, пропорциональной врсмсииому итсрвалу, начало которого совпадает с точкой перехода чсрсз ноль с минуса иа 1люс (c плlос2 12 мие!ус) второГО дОГ Оле1итсл ьного сигнала, а конец совпадает с блигкай-! Ией ТОЧКОЙ ИСРСХОД2 г!СРСЗ Иn i! C МЕ!Е1УС2 иа плюс (с плюса на минус) напря кения нсбаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (c плюса иа минус) напрюкеыия иебалаиса, а конец совпадает с блихкайгцсй точкой Г:ерсхода ерсз ноль с минуса на плюс (с плюса па минус) второго дополнительпого сигнала, Формиру1от пятыЙ ДОГ)олнитсльный сигнал, «po:!орциоиал1И!ый разности третьего и ЧС 1 БОР!010 ДОI!ОЛНИТ Л1ЯIЬIХ СИГИ2ЛОВ, 2 PC .г, лиру!ощ«е зоздсйств!!с, необходимое для 1!риис:дсе.и!! мостовой измеритсльно!! цегги в состояние квазиравиовссия Ilo измеряемой сос:"1вляюи1си ком:1лсксиого со:!ротивлсII!I%I, форм И1зуlот по знак i иятОГО дополв итсль!!ого сигиала. Источники ииформации, i. рииягhlo во Bl! Iiмаиие llpH экс1!ср! Изс 1. 1(араидссв K. Б., Штамбергср Г..1. Обобщеииая теория мостовых цепей псремсииого тока. Изд. СО АН СССР, Новоси15 б:1,:с«, 1961, с. 124 — 126. 2. Авторе!;Ос свидетельство СССР и 38 072, кл. Ci 01 R 17/10, 1973.
