Трансформаторный мост переменноготока
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Опубликовано 07.07.81.Бюллетень Но 25 (я)м..к„.з
G 01 R 17/12
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317.
° 733<088.8) Дата опубликования описания 100781
М. Н. Сурду, В. Г. Мельник, О. A. Орнатский, Ю. A. Смоляр
-и P. Д. Тучин (72) Авторы изобретения (73) Заявитель
Институт электродинамики АН Украинской ССР (54 ) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ПЕР Ы KH НОГО ТОКА
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений в широком диапазоне частот.
Известны трансформаторные измерительные мосты с индуктивными компараторами токов, предназначенные для измерения параметров комплексных сопротивлений.
Недостатком их является ограниченный диапазон рабочих частот.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности, является трансформаторный мост переменного тока, 15 который содержит основной генератор напряжения, компаратор токов с указательной, одной нерегулируемой и двумя регулируемыми плечевыми обмотками, индикатор равновесия, подклю- 20 ченный к указательной обмотке, образцовые меры емкости и активной проводимости, включенные между основным генератором напряжения и соответствующими регулируемыми плечевыми обмотками, зажимы для подключения объекта измерения, один из которых .подключен к нерегулируемой плечевой обмотке, а второй к основному генератору напряжения 11 . 30
Свойственный этому мосту ограниченный диапазон рабочих частот обусловлен тем, что на низких частотах индуктивное сопротивление обмоток компаратора токов становится малым, в результате чего резко (обратно пропорционально частоте) снижается чувствительность и точность измерения., целью изобретения является расширение частотного диапазона работы устройства и его функциональных Во3можностей. для достижения этой цели трансформаторный мост переменного тока, содержащий. основной генератор напряжения, компаратор токов с указательной, одной нерегулируемой и двумя регулируемыми обмотками, индикатор равновесия, подключенный к указательной обмотке, образцовые меры емкости и активной проводимости, включенные между основным генератором напряжения и соответствующими регулируемыми плечевыми обмотками, зажимы для подключения объекта измерения, один из которых подключен к нерегулируемой плечевой обмотке, а второй - к основному генератору напряжения, снабжен дополнительным генератором напряжения
845106
Где п ll6, Р
G0 о и выключателем, а сердечник компаратора токов состоит из двух замкнутых магнитопроводов, на каждый из которых нанесена дополнительная обмотка, причем указанные обмотки включены встречно-последовательно и через выключатель подключены к дополнительному генератору напряжения .
На чертеже приведе.. а принципиальная схема трансформаторного моста переменного тока.
Предлагаемое устройство содержит 1 О основной генератор 1 напряжения, компаратор ? токов, сердечник которого состоит из двух магнитопроводов 3 и
4 с н ере гулируемой 5, регулиру емыми
6 и 7 плечевыми и указательной 8 обмотк ами, индикатор 9 равновесия, подключенный к указательной обмотке, обр аз цовые меры емкости 10 и акти внои проводимости 11, включенные между генератором 1 и регулируемыми плечевыми обмотками 6 и 7 соответственно, зажимы 12 и 13 для подключения объекта измерения, соединенные с нерегулируемой плечевои обмоткой 5 компаратора токов и генератором 1 соответственно. Кроме того, устройство содержит дополнительный генератор 14 напряжения, соединенный через выключатель 15 с включенными встречно-последовательно вспомогательными обмотками 1 и 17, нанесенными соответствен- 30
Но на магнитопроводы 3 H 4 компаратора токон.
Предлагаемый трансформаторный мост работает следующим образом. В области частот, где индуктивные сопротивле- 35 ния,основных обмоток компаратора токов достаточно велики, выключатель
15 разомкнут. Токи, протекающие в ветви объекта измерения и в ветвях образцовых мер, создают в магнитопро- 40 водах компаратора токов противоположно направленные магнитные потоки.
При этом в-указательной обмотке компаратора токов наводится ЭДС сигнала неравновесия мостовой цепи. Уравнов..шявание моста производится регулированием числа витков плечевых обмоток. Условие равновесия предлагаемого трансформаторного моста для каждой иэ составляющих комплексной проводимости объекта измерения аналогично о условию равновесия известного устройства числа витков соответствующих плечевых обмоток; 60 составляющая комплексной проводимости объекта измерения; соответствующая образцовая мера. 65
При работе в области низких частот замыкается выключатель 15 и на вспомогательные обмотки 16 и 7 подается напряжение с частотой, оптимальной для работы трансформатора. При этом компаратор токов 2 работает в режиме магнитного модулятора, причем модулирующим сигналом является разностный магнитный поток плечевых обмо.ток, а модулируемым — сигнал дополнительного генератора. Магнитные потоки, созданные вспомогательными обмотками идентичны и имеют противоположное направление, если суммарный магнитный поток, созданный плечевыми обмотками, равен нулю.
Едли суммарный магнитный поток плечевых обмоток не равен нулю, то он суммируется с магнитным потоком, наведенным вспомогательной обмоткой в одном магнитопроводе и вычитается из этого потока во втором. Поскольку характеристики намагничивания сердечников нелинейны, то это приводит к асимметрии формы ЭДС, наводимых потоками первого и второго магнитопроводов в указательной обмотке, поэтому при наличии сигнала неравновесия мостовой цепи, на выходе указательной обмотки компаратора токов имеется напряжение второй и других четных гармоник частоты вспомогательного генератора. Амплитуда этого напряжения. определяется мгновенным значением сигнала неравновесия мостовой цепи (разностью ампер-витков плечевых обмоток), что позволяет использовать ее в качестве информативного параметра при уравновешивании моста.
Таким образом, если известные трансформаторные мосты могут удовлетворительно работать в диапазоне частот, отношение верхней f и нижней границ которого не превышает нескольких сотен, то с помощью предлагаемого устройства можно производить измерение параметров комплексных сопротивлений в полосе частот, нижняя граница которой определяется допустимым временем уравновешивания измерительной цепи, а верхняя может достигать нескольких сотен кГц.
Это позволяет значительно расширить функциональные возможности трансформаторных мостов, переменного тока, в частности, использовать их для измерения больших и сверхбольших емкостей, а при соответствующем изменении конфигурации измерительной цепи, также и индуктивностей на низких и инфранизких частотах. При этом.в очень широком частотном диапазоне удается реализовать основные преимущества трансформаторных мостов переменного тока: высокую помехоустойчивость, ма лое число образцовых мер и .наиболее высокую, по сравнению с другими уст845106
Формула изобретения
Составитель И. Бахтина
Редактор Б. Гончар Техред С. Мигунова Корректор Н. Швыдкая
Тираж 732 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 4137/3
Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4 ройствами, точность измерения комплексных сопротивлений;
Трансформаторный мост переменного тока, содержащий основной генератор напряжения, компаратор токов с указательной, одной нерегулируемой и двумя регулируемыми плечевыми обмотками, индикатор равновесия, подключенный к указательной обмотке, образцовые меры емкости и активной проводимости, включенные между основным генератором напряжения и соответствующими регулируемыми плечевыми обмотками, зажимю для 15 подключения объекта измерения, один иэ которых подключен к нерегулируемой
I плечевой обмотке, а второй — к основному генератору напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона работы устройства и функциональных воэможностей, он снабжен дополнительным генератором напряжения и выключателем, а сердечник компаратора токов состоит иэ магнитопроводов, на каждый из которых нанесена дополнительная обмотка, причем указанные обмотки включены встречно-последовательно и через выключатель подключены к дополнительному генератору напряжения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Трансформаторные измерительные мосты, ред. К. Б. Карандеева. — Энергия,: 1970, с. 26.
