Трансформаторный мост переменноготока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическик

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1Ц) 379 (21) 2734278/18-21

G O1 R 17У12 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретеннН

N открытнй

Опубликовано 2802.81, Бюллетень 89 8

Дата опубликования описания 2802,81

Р ) Ж 821..317.

-733(088.8) (72) Авторы изобретения

М.Н.Сурду, О.A Oðíàòñêèé, В.Г.Мельник, Л.П,Шеремет, P.Ä.Òó÷èí и Ю.A.Ñìîëÿð (71) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к приборам для измерения комплексных сопротивлений.

Известны трансформаторные мосты, в которых для повышения точности осуществляется компенсация влияния сопротивлений коммутирующих устройств обмотки трансформатора напряжений и соединительных проводов в цепи образцовой меры посредством создания в названных элементах тока, равного рабочему, но протекающему навстречу последнему и формирующемуся при помощи пассивных схем (1).

Однако в этом устройстве необходимо дублировать обмотку, которая подключается к образцовой мере. Если эта обмотка регулируемая, требуется удвоение числа коммутирующих элементов и схем управления ими, что существенно усложняет конструкцию измерительной цепи.

Известен также трансформаторный мост, в котором формирование коммутирующего тока осуществляется при помощи усилителя с заданным (например два) коэффициентом усиления (2).

Недостаток этого устройства сложность обеспечения точного значения коэффициента передачи компенсирующего усилителя в диапазоне частот.

Кроме того, оно является неэкономичным, поскольку выходной сигнал. усилителя компенсации в два или более раз должен превышать сигнал на обмотке трансформатора напряжения, и, следовательно, необходимо иметь значительное напряжение питания для этого узла.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является мост переменного тока. Трансформаторный мост переменного тока

15 содержит генератор, к которому подключен трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками, индикатор равновесия, образцовое сопротивление, включенное между индикатором

20 и одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения, зажимы для подключения измеряемого сопротивления, один из которых подключен ко второй вторичной обмотке трансформатора нап25 ряжения, а второй — к индикатору равновесия, повторитель напряжения, вход которого подключен к точке соединения образцового сопротивления и вторичной обмотке трансформатора напряжения,а

30 также дополнительное образцовое соп808949 ротивление, один вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения (Зj.

Недостаток устройства — невысокая точность измерений в диапазоне частот, которая объясняется неточной компенсацией паразитных сопротивлений в цепи образцового сопротивления, а также нагрузкой делителя напряжения на межобмоточную емкость трансформатора тока, Цель изобретения — повышение точнОсти в диапазоне частот.

Указанная цель достигается тем, что трансформаторный мост переменного тока, содержащий генератор, к которому подключен трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками, индикатор равновесия, один вывод которого соединен с вторичными обмотками трансформатора напряжения, обобразцовое сопротивление, включенное между вторым выводом индикатора равновесия и одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения, зажимы для подключения измеряемого сопротивления, один из которых подключен ко второй вторичной обмотке трансформатора напряжения, а второй — ко второму выводу индикатора равновесия,повторитель напряжения, вход которого соединен с одним выводом образцового сопротивления и выводом вторичной обмотки трансформатора напряжения, а также дополнительное образцовое сопротивление, один вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения, снабжен резистивным делителем напряжения, резистором, источником питания и транзистором, эмиттер которого подключен к другому выводу дополнительного образцового сопротивления, а коллектор — ко входу повторителя напряжения, причем резистор включен между эмиттером транзистора и источником питания, средняя точка реэистивного делителя напряжения соединена с базой транзистора, а крайние выводы — с источником питания, На чертеже изображена схема предлагаемого трансформаторного моста.

Трансформаторный мост содержит генератор 1, трансформатор 2 напряженМя с двумя вторичными обмотками, обфзЦовое сопРотивление 3, зажимы 4 и 5 для подключения измеряемого сопротивления, индикатор 6 равновесия, повторитель 7 напряжения, дополнительное образцовое сопротивление 8, транзистор 9, резистор 10, резистивиый делитель ll и источник 12 питания, Трансформаторный мост переменного тока уравновешивается регулированием числа витков вторичных обмоток трансформатора 2 напряжения. Условие равновесия моста описывается выражением 4 х 2о

3 где W и Х+ — числа витков вторичных обмоток, подключенных соответственно к образцовому сопротивлению 3 (Z ) и к зажиму 4 для

10 и одключения измеряемого сопротивления Ех.

Наличие в цепи образцового сопротивления 3 (Е о ) паразитных сопротивлений Z представляющих собой сумму сопротивлений обмотки трансформатора напряжения, коммутирующих элементов и проводов, соединяющих образцовое сопротивление с обмоткой трансформа-, тора, приводит к возникновению погрешности измерения, равной ф.

И 2

Компенсация влияния укаэанных паразитных сопротивлений осуществляется следующим образом.

Напряжение с обмотки, подключенной к образцовому сопротивлению 3, подается на вход повторителя напряжения

7, выход которого через дополнительное образцовое сопротивление 8 (Z" ) подключен к эмиттеру транзистора 9, в результате чего через.дополнитель— ное образцовое сопротивление потечет ток. Если коэффициент передачи повторителя напряжения равен единице, а

Z о = Z, то ток равен току ветви моста,. содержащей образцовое сопротивление(указанный.ток протекает через эмиттер транзистора 9), Ток коллектора транзистора приблизительно (с точ40 ностью до 1-с() равен току эмиттера, поэтому через коллектор транзистора в компенсируемую обмотку поступает ток ), приблизительно равный рабочему. Так как ТоК 4„ протекает через паразитные сопротивления навстречу рабочему току, падение напряжения на них уменьшается и точность измерения возрастает.

Пример . Определим степень компенсации погрешности измерения, достигаемую в предлагаемом устройстве

1 комп д

55 где о q — погрешность формирования компенсирующего тока . Нетрудно показать, что

"i=Ф у "d

2„пн щ где д"» — погрешность дополнительноО го образцового сопротивления;

Р„ц- погрешность коэффициента передачи повторителя напряжения;

808949

Формула изобретения р Zn дап a д

Вы" 0„>ьС

Вьw

40 д — погрешность передачи тока иэ эмиттера в коллектор транзистора 9, Величина 8< не принимает 0,1%, I. величина Яп„ в реальных условиях работы повторителя напряжения также не превышает 0,1 — 0,2%. Погрешность 5

У » --5-, где f3 — коэффициент усиления и транзистора, Применяя транзисторы с

500 — 1000 или используя составные транзисторы, можно легко обеспечить значение д с 0,1%. !

О

Таким образом, погрешность формирования компенсирующего тока равна

0,3 — 0,4 Ъ, Это означает, что погрешность измерения уменьшится в число раз, рав- 15

K комо = у „= 250 — 300 раэ.

Нестабильност ь указанной компенсации в диапазоне частот незначительна и определяется только частотными характеристиками используемых транзисто- 20 ров.Используя современные высокочастотные транзисторы,можно легко обеспечить высокую степень компенсации в ди" апазоне до нескольких сот килогерц и выше, Высокая точность компенсации (особенно на высоких частотах) обеспечивается также тем, что выходное сопротивление транзистора со стороны коллектора весьма велико и может составить 10 — 10 OM и выше, а его выходная емкость при применении высо- З0 кочастотных транзисторов составляет единицы пикофарад, достаточно стабильна (до с 10Ъ),и может быть

Выч легко скомйенсирована до 0,3-0,5 пф.

Эти обстоятельства позволяют сни- 35 зить дополнительную составляющую

< оп нагруэочной погрешности до величины, равной где Н вЂ” активная составляющая выходного сопротивления повторителя тока, собран- 45 ного на транзисторе 9;

АСЬ,„ — нестабильность выходной емкости транзистора 9.

Если 2„ составляет единицы Ом, то, при укаэанных выше Вв„,„и л C,ýíà- 50 чение с(на частотах 100 — 200 кГц

on — 6 не превышает 10 и является пренебрежимо малой величиной.

Таким образом, точность измерения в предлагаемом устройстве по 55 сравнению с известным повышается более чем в 10 раз в широком диапазо- . не частот, так как более чем в 10 раз повышается точность компенсации влияния параэитных сопротивлений °

Трансформаторный мост перемеиного тока, содержащий генератор,к которому подключен трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками, индикатор равновесия, один выход которого соединен с вторичными обмотками трансформатора напряжения, образцовое сопротивление, включенное между вторым выводом индикатора равновесия и одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения, зажимы для подключения измеряемого сопротивления, один из которых подключен ко второй вторичной обмотке трансформатора напряжения, а второйко второму выводу индикатора равновесия, повторитель напряжения, вход которого соединен с одним выводом образцового сопротивления и выводом вторичной обмотки трансформатора напряжения, а также дополнительное образцовое сопротивление, один вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности в диапазоне частот, он снабжен реэистивным делителем напряжения, резистором, источником питания и транзистором, эмиттер которого подключен к другому выводу дополнительного образцового сопротивления, а коллектор — ко входу повторителя напряжения, причем резистор включен между эмиттером транзистора и источником питания, средняя точка реэистивного делителя напряжения соединена с базой транзистора, а крайние выводы — с источником питания.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1. Братусь Ю.В., Карпенко В.П.

Некоторые пути повышения точности одинарних мостов с трансформатором напряжения. К., Препринт 79. ИЭД

AH УССР, 1974, с, 14.

2. Братусь Ю.В., Карпенко В.П.

Некоторые пути повышения точности одинарных мостов с трансформатором напряжения. К, Препринт 79, ИЭД

AH УССР, 1974, с ° 31.

3. Братусь Ю.В., Карпенко В.П.

Некоторые пути повышения точности одинарных мостов с трансформатором напряжения. К., Препринт 79, ИЭД

AH УССР, 1974, с. 45

808949

Составитель И,Бахтина

Редактор K.Ëåìáàê Техред M.Kîûòóðà Корректор М.немчик

Заказ 403/47 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4