Устройство для определения погрешностей индуктивных делителей напряжения

 

Союэ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (5l)M. Кл. (22) Заявлено 14. 12. 79(21) 2853020/18-21 с присоединением заявки М—

Я OIA. 27/26

Рмударетааниы11 кюмитет

СССР ао делан изебретеиий и юткрыти11 (23) Приоритет

Опубликовано 30. 11. 81. Бюллетень Лв 44 (53) УДК 621.3174 . 334 (088. 8) Дата опубликования описании 30. 11. 81

1 . :;у . - л .% л

1 ! (72) Автор изобретения

В. Н. Желтиков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ

ИНДУКТИВНЫХ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при определении погрешностей индуктивных делителей напряжения наивысшей точности, а также делителей других типов (резистивных или емкостных) с одинаковыми ступенями деления в каскадах.

Известно устройство для поверки трансформаторов напряжения, которое состоит из образцового трансформатора, коэффициент передачи которого равен номинальному коэффициенту передачи поверяемого, и двух вспомогательных, синфазного и квадратурного, выходные обмотки вспомогательных трансформаторов нагружены на отградуированные реохорды, с помощью которых в, цепь уравновешивания вводятся сигналы, равные синфазной и квадратурной составляющим погрешностей поверяемого устройства. Значение погрешностей принимаются равными отсчетам по шкалам реохордов ".11.

Известное устройство дает доста-! точную информацию о погрешностях аттестуемого трансформатора. (или делителя) как по модулю, так и по фазе, однако измерения являются относительными, так как значения погрешностей получаются в виде отклонений от значений параметров, заданных образцовым трансформатором.

Наиболее близким к предлагаемо10 му является устройство для поверки индуктивных делителей напряжения, содержащее источник питания, соединенный через развязывающий трансформатор с поверяемым делителем, 15 параллельно которому включена первичная обмотка понижающего трансфор" матора, в цепь вторичной обмотки которого включены последовательно

20 соединенные секция поверяемого детителя, индикатор, фазовращатель и вторичная обмотка второго трансформатора, первичная обмотка которого соединена со вспомогательным индук885926

30

55 тивным делителем, входы которого включень» параллельно поверяемому делителю 1. 2 ).

Недостатком известного технического .решения является невозможность определения погрешностей меыьших, чем погрешности коэффициента передачи понижающего трансформатора, кроме того, вспомогательный индуктивньп» делитель используется в таком устройстве в широком диапазоне изменения его коэффициента передачи, его выходное напряжение формируется только с помощью нескольких младших каскадов. Эти каскады имеют наибольшие погрешности по модулю и особенно по фазе, что приводит к уменьшению точности измерений. Входное сопротивление второго трансформатора оказывает нестабильное шунтирующее действие на вспомогательный индуктивный делитель, выходное сопротивление которого изменяется при подборе необходимого коэффициента передачи,.что также снижает точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности и обеспечение возможности определения абсолютных значений погрешностей коэффициента передачи секций каскадов индуктивных делителей напряжения по модулю и по фазе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения погрешностей индуктивных делителей напряжения, содержащее источник питания, соединенный через развязывающий трансформатор с поверяемым делителем, первый индуктивный делитель напряжения, понижающий трансформатор, пер- вичная обмотка которого включена параллельно поверяемому делителю, первый фазовращатель, введены второй индуктивный делитель напряжения, второй фазовращатель, причем в цепь первой вторичной обмотки понижающего трансформатора включены последовательно соединенные первый фазовращатель, секция поверяемого делителя второй индуктивный делитель напря-! жения и нуль-индикатор, выход первого индуктивного делителя. напряжения соединен со вторым входом первого фаэовращателя, первый вход которого соединен с одним из входов первого индуктивного делителя напряжения, параллельно которому включена вторая вторичная обмотка понижающего трансформатора, третья вторичная обмотка которого одним выводом соеди-

4 иена с первым входом второго фазовращателя, вторым выводом - со входом второго индуктивного делителя напряжения и со вторым входом второго фазовращателя, выход которого соединен со вторым входом второго индуктивного делителя напряжения.

На чертеже представлена принципи" альная схема устройства для определения погрешностей индуктивиых делителей напряжения, на которой не показаны цепи, служащие для уменьшения токов утечки, экраны.и другие вспомогательные элементы.

Устройство для определения погрешностей индуктивных делителей напряжения содержит понижаюший трансформатор 1, первый индуктивный делитель 2 напряжения и первый фазовращатель 3 синфазного сигнала, второй индуктивнь»й делитель 4 напряжения и второй фазовращатель 5 квадратурного сигнала, нуль-индикатор 6, развязывающий трансформатор 7, источник 8 питания, поверяемый делитель

9 с секциями 10,11...,»,e — 1 11..

Устройство работает следующим образом.

Понижающий трансформатор 1 служит для получения трех напряжений, из которых формируется напряжение ком пенсации измеряемого сигнала U»» < секции 1 поверяемого делителя 9: синфазного напряжения О, компенсирующего основную часть сигнала 01»„

35 напряжения Ug, которое используется для .точной компенсации сигнала О11; по модулю с помощью делителя 2, и напряжения Ug для получения компенсации по квадратуре. Фазовращатель

3 служит для устранения остаточного фазового сдвига между напряжениями .О.» и О, а фазовращатель 5 — для получения напряжения 0<, находящегося в квадратуре с напряжением питания U . С помощью делителя 4 в цепь компенсации вводится часть01 1 напряжения U<11, необходимая.для полной компенсации сигнала О»»;

Понижающий трансформатор I выполнен по двухстержневой схеме, при которой обмотка подмагничивания намотана на основном сердечнике большего сечения, а равная ей по числу витков первичная обмотка охватывает основной и дополнитех»ьнь»й» сердечник, имеющий меньшее. сечение, и соединена парадлельно с обмоткой подмагничивания. Все вторичные об885926

)5

55 мотки охватывают оба сердечника, что обеспечивает минимальные фазовые расхождения между ЭДС этих обмоток и высокую стабильность отношения ЭДС к напряжению на первичной обмотке. Номинал отношения К1 напряжения первой вторичной обмотки к напряжению питания выбран по соотношению

IC = К + (1- — . 714К) 1,17

1 нам KMoN 1 где КНО1„1 — номинальное значение коэффици е нт а пер едачи секций поверяемого делителя 9 по модулю: аК вЂ” предел измерения погрешности коэффициента передачи секций поверяемого делителя 9 по модулю.

В частности, при Кну =0,1 и

Коэффициент передачи К> понижающего трансформатора 1 по вторичной обмотке выбран по формуле

К = 2

Ia, К1 (27

1 нОм

При тех же значениях К ми 6К

К = 10, что реализуется одним

-3 витком второй вторичной обмотки, г если первичная содержит 1000 витков.

Коэффициент передачи К понижающего трансформатора 1 по третьей вторичной обмотке выбран по условию

1 нов (3)

Ф5 где Кф - - — коэффициент переда и

Кф ц чи фазовращателя 5; предел измерения погрешности коэффициен» та передачи секций поверяемого делителя по фазе.

Для обеспечения стабильности шунтирующего действия делителей 2 и 4 на источники их входных сигналов (на вторую вторичную обмотку понижающего трансформатора 1 и фазовращатель .

5 соответственно) использованы делители индуктивного типа, имеющие высокое постоянное входное и низкое выходное сопротивления.

При урави >вешинании сигнала 011 частично скомпеисироваииого иапря4 жеиием „, подбирают коэффициент передачи К„ дслителя 2 до получения минимума разности сравниваемых напряжений, что контролируется с помощью нуль-индикатора 6. При этом сигналНу; уравновешивается по модулю. После этого подбирают коэффициент передачи U1 делителя 4 до получения минимального остаточного неуравновешенного напряжения, что соответствует уравновешиванию сигнала0 1 по квадратуре. Процесс повторяют до получения минимально возможного значения разности сравниваемых напряжений (в пределе равного нулю) и записывают окончательные показания К; и делителей 2 и 4. Так выполняют измерения для всех секций поверяемого делителя 9 напряжения.

Ь точных делителях. сумма модулей коэффициентов передачи всех секций равна единице, а сумма фазовых ошибок - нулю, поэтому погрешность hK; секции i по модулю вычисляется по и формуле

ЬК. К ==) 1 1 П (42 где ю — число секций поверяемого каскада делителя.

Погрешность с,; i -той секции по фазе вычисляется по аналогичной формуле

„„V„:

d, =- t - — „

1 1

В этих формулах отсчеты К1 и ; содержат постоянные составляющие, величина которых зависит от конкрет.ных значений напряжений U1, Ug u .U g. Второй член формул (4) и (5) представляет собой именно эти значения постоянных составляющих по синфазной и квадратурной погрешностям. После вычитания в значениях дК; и /„„ остаются только случайные погрешности, определяемые случайными ошибками делителей 2 и 4, с помощью которых осуществляется выделение необходимых частей напряжений ц1 и U . Поскольку в качестве таких делителей использованы индуктивные делители, то ошибка определения погрешностей Ь К1 и, находится на уровне 10 - 10 4от предела измерений этих погрешностей, что вполне достаточно для аттес"ации любого современного индуктивного делителя напряжения. Отсутствие постоянных составляющих в полученных значениях д К „и с „;означает, 885926

45 з н аче ни и H вл и ют ся абсолютными с точностью до ошибКи множителя, соответствующей точности определения коэффициентов Kg и 1<5 по абсолютной величине. В настоящее время аттестация этих коэффициентов мо-Ф жет быть выполнена не грубее чем О.

Таким образ ом, подключение первого индуктивного делителя 2 после понижающего трансформатора 1 устра- 1р няет нестабильность их взаимного влияния, что повышает точность работы делителя и устраняет фазовую ошибку, связанную с изменениями режима работы магнитных цепей этих 3 5 элементов схемы, выбор коэффициентов передачи по первой и второй вторичной обмоткам понижающего трансформатора 1 в соответствии с формулами (1) и(2) обеспечиваат работу первого индуктивного делителя 2 в режиме, когда его коэффициент передачи близок к единице, при этом всегда включена одна и та же секция его старшего каскада, что повышает фазовую стабильность выходного напряжения этого делителя. Формирование напряжения компенсации сигнала поверяемого делителя 9 по модулю из двух чапряжений от одного транс-. форматора обеспечивает высокую степень синфазности этих напряжений, что повьнпает точность измерений как по модулю, так и по фазе, так как первый фазовращатель 3 при -измере35 ниях .выходных сигналов всех секций поверяемого делителя 9 должен создавать один и тот же малый фазовый сдвиг, равный углу между напряжениями первой и второй вторичными обмотками понижающего трансформатора 1. ПриЮ менение второго фазовращателя 5 с постоянными параметрами и индуктивного делителя 4 его выходного напряжения для получения напряжения компенсации квадратурной составляющей выходного сигнала поверяемой секции значительно уменьшает нестабильность изменения коэффициента передачи по квадратурной цепи и повышает точность измерения фазовой ошибки аттестуемой 54 секции. Эти особенности позволяют повысить точность измерений в целом, а при обработке результатов измерений использовать основное свойство точных делителей (равенство суммы

8 модулей коэффициентов передачи секций единице и суммы фазовых ошибок пулк1) для получений по формулам (4 и (э) абсолютных значений погрешностей как по модулю, так и по фазе.

Формула изобретения

Устройство для определения погрешностей индуктивных делителей напряжения, содержащее источник питания, соединенный через развязывающий трансформатор с поверяемым делителем, первый индуктивный делитель напряжения, понижающий трансформатор1 первичная обмотка которого включена параллельно поверяемому делителю, первый фазовращатель, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью по- . вышения точности, введены второй индуктивный делитель напряжения, второй фазовращатель, причем в цепь первой вторичной обмотки.понижающего трансформатора включены последовательно соединенные первый фазовращатель,: секция поверяемого делителя, второй индуктивный делитель напряжения и нуль-индикатор, выход пер.— вого индуктивного делителя напряжения соединен со вторым входом первого фазовращателя, первый вход которого соединен с одним из входов первого индуктивного делителя напряжения, параллельно которому включена вторая вторичная обмотка понижающего трансформатора, третья вторичная обмотка которого одним выводом соединена с первым входом второго фазовращателя, вторым выводом — со входом второго, индуктивного делителя напряжения и со вторым входом второго фазовращателя, выход которого соединен со вторым входом второго индуктивного делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Поверка электроизмерительных приборов. Сборник инструкций. M., Изд-во Госкомитета стандартов, 1964, с.464.

2.. Н И 3.3., I3eaCOh Т,Ь.,"ТЪЕОГЧ, аЕЕ;

ash аеааогтпей of n6uct< e voltage

6ЮЙегs Р осеейпо of TNe .!ЕЕ, У. 1, !ЩИ,.УЕ 1ЯЬЦ,;rTQOToTuhj.

885926

Заказ 10536 66 Тираж 735

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Фомина

Редактор Л. Горбунова Техред М.Надь Корректор А. Ференц