Многоразрядный высокочастотный индуктивный делитель напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.0281 (21) 3250443/24-07 с присоединением заявки №(511М. Кл.з

Н 02 М 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет(Щ УДК 621. 317. .727.1(088.8) Опубликовано 230982. Бюллетень ¹ 3g

Дата опубликования описания 230982 йАщвщWg a48iz !,, (72) Авторы изобретения

H.Ï. Калиниченко, Н.М. Степаненко и В.Л. -Ким

Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (71) Заявитель (54) МНОГОРАЗРЯДНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ

ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электроI технике и может быть использовано в качестве высокочастотного индуктивного делителя напряжения с улучшенными метрологическими характе ристиками.

Известны многодекадные индуктивные делители напряжения, содержащие ферромагнитные сердечники с размещенными на них делительными обмотками, соединенными между собой с помощью спаренных коммутационных элементов и соединительных проводников по так называемой схеме Кельвина

-Варлея (1).

Недостатком такого делителя напряжения является наличие влияния индуктивностей и активного сопротивления коммутационных элементов и соединительных проводников на точность деления. Такие делители обычно используют в диапазоне частот

20 Гц 10 кГц. На высоких частотах, из-за указанного недостатка, а та:. же из-за значительных собственных паразитных параметров обмоток происходит резкое снижение точности коэффициента передачи делителя.

Известен индуктивный делитель напряжения, в котором используется два однов1>еменно переключаемых индуктивных делителя напряжения, каждый из которых работает в своем диапазоне частот. При таком построении высокочастотный индуктивный делитель напряжения может быть реализован с достаточно малыми собственными паразитными параметрами обмоток (индуктивностью рассеивания обмоток, суммарной эквивалентной емкостью (2).

Однако конечное значение индуктивносгей и активного сопротивления коммутационных цепей, соединительных проводников будут оказывать значительное влияние на.точность деления в области высоких частот.

Известен также делитель напряжения, в котором используется эталонный делитель напряжения (например, индуктивный), который работает на фиксированной частоте и по которому производится подстройка неточного, но широкополосного основ25 ного масштабного блока (.31.

Наиболее близким к предлагаемому является многоразрядный высокочастотный индуктивный делитель напряжения, содержащий отдельные ферроЗ0 магнитные сердечники с делительными

961063 обмотками, соединенными каскадно между собой с помощью соединительных цепей, состоящих из спаренных коммутационных элементов и соединительных проводников (4 ).

В этом делителе достигается умень- шение влияния падения напряжения на соединительных проводниках на точность деления с помощью дополнительного трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора включена после- 10 довательно с выходом делителя, а на первичную подано напряжение (дU) с провода, соединяющего вход делительной обмотки и "земляную" или общую клемму делителя.. 15

Однако этот делитель напряжения также не обеспечивает достаточно высокую точность деления по следующим причинам:

1) чтобы добиться ощутимого умень- шения-влияния падения напряжения на соединительных проводниках на точность деления, необходимо применять столько дополнительных трансформаторов, сколько межкаскадных соединительных проводников имеет делитель;

2) дополнительные трансформаторы, как известно, могут работать в ограниченной области частот, что не позволяет эффективно уменьшать влияние падения напряжения на соединительЗ0 ных проводниках на точность деления, особенно в области высоких частот; даже если дополнительные трансформаторы будут идеальными, индуктивность выводных концов дополнительных тран- 35 сформаторов (из-за геометрических размеров индуктивных делителей напряжения) приведет к значительной погрешности коэффициента передачи делителя, особенно в области высоких 40 частот;

3) из-за последовательного подключения вторичных обмоток дополнительных трансформаторов .с выходом делителя возрастает выходное сопро- 45 тивление делителя, чем снижается его нагрузочная способность;

4) не удается уменьшить влияние падения напряжения на точность деления делителя, обусловленное индуктивным и активным характером коммутационных элементов.

Целью изобретения является повышение точности деления за счет снижения влияния падения напряжения на соединительных проводниках и коммутационных элементах.

Поставленная цель достигается тем, что в многоразрядном высокочастотном индуктивном делителе напряжения, содержащем отдельные ферромагнитные 60 сердечники с делительными обмотками, соединенными каскадно между собой с помощью соединительных цепей, состоящих из спаренных коммутационных элементов и соединительных проводни- 65 ков, в соединительную цепь между каждыми двумя соседними делительными обмотками дополнительно введен конденсатор, реактивное сопротивление которого равно реактивному сопротивлению индуктивности соединительного проводника и коммутационного элемента на резонансной частоте.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема двухдекадного индуктивного делителя напряжения, с помощью которой поясняется влияние падения напряжения на соединительных цепях на точность деления; на фиг. 2 принципиальная схема многоразрядного высокочастотного индуктивного делителя напряжения.

Индуктивный делитель напряжения (фиг. 2) состоит из трех делительных обмоток 1-3, размещенных соответственно на ферромагнитных сердеч" никах 4-6, спаренных коммутационных элементов 7 и 8, соединяющих две соседние обмотки, коммутационного элемента 7, соединяющего выход делителя с нагрузкой, активного сопротивления 10 одного коммутационного элемента и одного соединительного проводника, индуктивности 11, тех же коммутационного элемента и соединительного проводника, дополнительно введенных в соединительную цепь между двумя соседними делительными обмотками конденсаторы 12.

Устройство работает следующим образом.

При каскадном включении делительных обмоток, размещенных на ферромагнитных сердечниках, за счет их конечного входного сопротивления будет протекать ток б (фиг. 1). Ток будет создавать на соединительных проводниках и переходных сопротивлениях коммутационных элементов падения напряжения b U, ЬЦ, которые поступают на выход делителя и приводят к снижению точности коэффициента передачи делителя.

Особо сильное влияние на точность деления делителя оказывает индуктивность (L) соединительных проводников и коммутационных элементов, так как падение напряжения 60@ на индуктивностях совпадает по фазе с выходным напряжением делителя 0,йы . В меньшей степени оказывает влияние на точность деления делителя падение напряжения на активных сопротивлениях h U соединительных проводни- ков и коммутационных элементов, так как падение напряжения A U в этом случае находится в квадратуре с выходным напряжением 06ых"

Поэтому в первую очередь необходимо обращать внимание на устранение составляющей погрешности, обусловленной падением напряжения 0

961063

Формула изобретения

Многоразрядный высокочастотный индуктивный делитель напряжения, содержащий отдельные ферромагнитные сердечники с делительными обмотками, соединенными каскадно между собой с помощью соединительных цепей, 20 состоящих из спаренных коммутационных элементов и соединительных проводников, отличающийся тем, что, с целью повышения точности деления за счет снижения влияния

25 падения напряжения на соединительных проводниках и коммутационных элементах, в соединительную цепь между каждыми двумя соседними делительными обмотками дополнительно введен

ЗО конденсатор, реактивное сопротивление которого равно реактивному сопротивлению соединительного проводника и коммутационного элемента на резонансной частоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Hill J.J. М!1!ег А.Р. А sevendecade adjustableratlo ihductivelyconpled voltage devider with

1О О,l part per million accuracy Тйе

Proceedings of the 1ЕЕ", Harch 1962, н- У. 109, part 8 Ф 44, р. 50.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 418805, кл. G 01 R 15/06, 1972.

3 ° Авторское свидетельство СССР

Р 643902, кл. G 06 6 7/16, 1976.

4. Крамнюк A.È. Исследование и разработка широкополосных индуктивных делителей напряжения. диссертация на соиск ° учен. степени канди50 дата техн. наук. Томск, 1971, с. 190. м

4 щ = —,т.е. С=- —юс в . на индуктивностях L соединительных проводников и коммутационных элементов.

Исключить влияние нндуктивностей соединительных проводников и коммутационных элементов на точность

5 коэффициента передачи делителя на требуемой рабочей частоте можно, образовав иэ каждой соединительной цепи последовательный резонансный контур.

Известно, что для цепи, состоя- 10 щей из последовательно соединенного сопротивления, индуктивности и емкости, имеем резонанс Х вЂ” Х -Хс или Х -Х или ЖЬ = 4/Юс. Кажущееся сопротивление цепи при X — 0 имеет минимальное значение

Гйх =r,,, т.е. при.резонансе пассивной цепи, содержащей индуктивность и емкость, входное реактивное сопротивление равно нулю, и кажущееся сопрбтивление цепи носит активный характер, величина которого определяется активным сопротивлением соединительной цепи (коммутационного элемента и соеди-. нительного проводника).

Получение резонанса в соединительных цепях обеспечивается следующим образом.

В высокочастотном делителе напряжения (фиг. 2) измеРяют индуктивность 11 каждой соединительной цепи ! (индуктивность проводника, индуктивчость коммутационного элемента).

Затем рассчитывают величину дополнительной емкости 12, которую устанавливают в разрыве соединительной цепи (последовательно с соединительным проводником), между двумя соседними делительными обмотками (1 и 2, 2 и 3). Величину емкости 12 рассчитывают из условия обеспечения резона са на требуемой рабочей частоте из условия, что

После установки дополнительных конденсаторов 12 многоразрядный индуктивный делитель напряжения с повышенной точностью коэффициента передачи готов к работе на данной ра6очей частоте.

Таким-образом, использование изобретения позволит осуществить резонанс в соединительных цепях на требуемой рабочей частоте, а значит устранить влияние индуктнвностей соединительных проводников и коммутационных элементов на точность деления.