RU50043U1 - Inductive voltage divider - Google Patents

Inductive voltage divider Download PDF

Info

Publication number
RU50043U1
RU50043U1 RU2005117645/22U RU2005117645U RU50043U1 RU 50043 U1 RU50043 U1 RU 50043U1 RU 2005117645/22 U RU2005117645/22 U RU 2005117645/22U RU 2005117645 U RU2005117645 U RU 2005117645U RU 50043 U1 RU50043 U1 RU 50043U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
decade
windings
additional windings
additional
winding
Prior art date
Application number
RU2005117645/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Л. Ким
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2005117645/22U priority Critical patent/RU50043U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU50043U1 publication Critical patent/RU50043U1/en

Links

Landscapes

  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для деления напряжения переменного тока. Задачей полезной модели является повышение точности деления в широком диапазоне частот. Поставленная задача достигается тем, что в индуктивном делителе напряжения, содержащем предыдущую и последующую декады на ферромагнитных сердечниках, на каждом из которых размещены первая и вторая дополнительные обмотки с отводами, соединенные согласно и последовательно между собой, третья и четвертая дополнительные обмотки, аналогичные первой и второй, и основная обмотка, причем число секций и число витков каждой дополнительной обмотки в два раза меньше числа секций и числа витков основной обмотки, начало и конец которой соединены с началами первой и третьей дополнительных обмоток и концами второй и четвертой дополнительных обмоток соответственно, а одноименные отводы первой и третьей, второй и четвертой дополнительных обмоток соединены между собой. Каждая декада дополнительно содержит неинвертирующий усилитель напряжения с коэффициентом усиления, равным единице, при этом вход каждого усилителя соединен со средним отводом своей основной обмотки декады, а выход усилителя соединен с общей точкой соединения дополнительных обмоток декады.The utility model relates to electrical engineering and is intended for dividing AC voltage. The objective of the utility model is to increase the accuracy of division in a wide range of frequencies. The problem is achieved in that in an inductive voltage divider containing the previous and subsequent decades on ferromagnetic cores, on each of which are placed the first and second additional windings with taps, connected according to and in series with each other, the third and fourth additional windings similar to the first and second , and the main winding, and the number of sections and the number of turns of each additional winding is two times less than the number of sections and the number of turns of the main winding, the beginning and end of which are connected to at the beginning of the first and third additional windings and the ends of the second and fourth additional windings, respectively, and the same taps of the first and third, second and fourth additional windings are interconnected. Each decade additionally contains a non-inverting voltage amplifier with a gain equal to unity, while the input of each amplifier is connected to the middle tap of its main winding of the decade, and the output of the amplifier is connected to the common connection point of the additional windings of the decade.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована в качестве делителя напряжения переменного тока с улучшенными метрологическими характеристиками.The utility model relates to electrical engineering and can be used as an AC voltage divider with improved metrological characteristics.

Известен индуктивный делитель напряжения, содержащий каскады, выполненные в виде двухступенчатых трансформаторов на двух ферромагнитных сердечниках [Патент RU №39001, MПK7 H 01 F 21/12. Опубл. 10.07.2004, Бюл. №19 - 2 с.]. На одном из сердечников намотана обмотка возбуждения, а на обоих жгутами из N изолированных проводов намотаны предыдущая и последующая делительные обмотки, снабженные эталонными обмотками, выполненными из изолированных проводов, размещенных внутри жгутов, и соединенными с разъемными соединителями и многопозиционными спаренными переключателями, которые соединены с отводами делительных обмоток и внешними средствами измерений при калибровке. Обмотка возбуждения выполнена из двух равномерно скрученных в жгут изолированных проводов, соединенных согласно и последовательно, и средний отвод ее соединен со средним отводом предыдущей делительной обмотки, выполненной из равномерно скрученных в жгут изолированных проводов, диаметр которых в три раза больше диаметра проводов, равномерно скрученных в жгут, последующей делительной обмотки.Known inductive voltage divider containing cascades made in the form of two-stage transformers on two ferromagnetic cores [Patent RU No. 39001, MPK 7 H 01 F 21/12. Publ. 07/10/2004, Bull. No. 19 - 2 p.]. The excitation winding is wound on one of the cores, and the previous and subsequent dividing windings are wound on both of the N insulated wire bundles, equipped with reference windings made of insulated wires placed inside the harnesses and connected to detachable connectors and multi-position paired switches that are connected to the taps dividing windings and external measuring instruments during calibration. The field winding is made of two insulated wires evenly twisted into a bundle, connected in series and sequentially, and its middle branch is connected to the middle branch of the previous dividing winding made of insulated wires uniformly twisted into a bundle, the diameter of which is three times the diameter of the wires uniformly twisted harness, subsequent dividing winding.

Недостатком такого делителя является увеличение погрешности коэффициента передачи на высоких частотах (свыше 10 кГц) из-за сравнительно больших значений выходных импедансов делительных обмоток и взаимовлияния (шунтирования) предыдущей и последующей декад.The disadvantage of such a divider is the increase in the error of the transmission coefficient at high frequencies (over 10 kHz) due to the relatively large values of the output impedances of the dividing windings and the mutual influence (bypass) of the previous and subsequent decades.

Известен также многодекадный индуктивный делитель напряжения [Патент RU №2223564 MПК7 H 01 F 21/12. Опубл. 10.02.2004, Бюл. №4 - 18 с.], содержащий предыдущую и последующую декады, каждая из которых выполнена Also known is a multi-decade inductive voltage divider [Patent RU No. 2223564 MPK 7 H 01 F 21/12. Publ. 02/10/2004, Bull. No. 4 - 18 pp.], Containing the previous and subsequent decades, each of which is made

из первой и второй дополнительных пятисекционных обмоток с отводами, соединенных согласно и последовательно между собой, и основной десятисекционной обмотки, начало, конец и средний отвод которой соединены соответственно с началом первой, концом второй и общей точкой соединения дополнительных пятисекционных обмоток, многопозиционные переключатели. У предыдущей и последующей декад, размещенных на общем ферромагнитном сердечнике, отводы крайних секций основной десятисекционной обмотки, первой и второй дополнительных пятисекционных обмоток соединены между собой, при этом в предыдущей декаде конец третьей и начало четвертой дополнительных шестисекционных обмоток соединены со средним отводом основной десятисекционной обмотки, а остальные отводы, за исключением крайних отводов, соединены с соответствующими отводами первой и второй дополнительных пятисекционных обмотокfrom the first and second additional five-section windings with taps, connected in series and sequentially with each other, and the main ten-section winding, the beginning, end and middle tap of which are connected respectively to the beginning of the first, end of the second and common connection point of the additional five-section windings, multi-position switches. In the previous and subsequent decades, located on a common ferromagnetic core, the taps of the extreme sections of the main ten-section winding, the first and second additional five-section windings are interconnected, while in the previous decade the end of the third and the beginning of the fourth additional six-section windings are connected to the middle tap of the main ten-section winding, and the remaining taps, with the exception of the extreme taps, are connected to the corresponding taps of the first and second additional five-section windings

Недостатком такого делителя является увеличение погрешности коэффициента передачи на низких частотах из-за шунтирования последующей декадой предыдущую декаду, а на высоких частотах из-за сравнительно больших значений выходных импедансов на отводах предыдущей декады и шунтирующего влияния нагрузки.The disadvantage of such a divider is an increase in the error of the transmission coefficient at low frequencies due to shunting the next decade by the previous decade, and at high frequencies due to the relatively large output impedances at the taps of the previous decade and the shunting effect of the load.

Известен индуктивный делитель напряжения [А.с. СССР №1049991, МКИ2 H 01 F 21/12. Опубл. 23.10.1983, Бюл. №39. - 4с.], выбранный в качестве прототипа, содержащий предыдущую и последующую декады на ферромагнитных сердечниках, на каждом из которых размещены первая и вторая дополнительные обмотки с отводами, соединенные согласно и последовательно между собой, третья и четвертая дополнительные обмотки, аналогичные первой и второй, и основная обмотка, средний которой соединен с общей точкой дополнительных обмоток, причем число секций и число витков каждой дополнительной обмотки в два раза меньше числа секций и числа витков основной обмотки, начало и конец которой соединены с началами первой и третьей дополнительных обмоток и концами второй и четвертой дополнительных обмоток соответственно, а одноименные отводы первой и Known inductive voltage divider [A.S. USSR No. 1049991, MKI 2 H 01 F 21/12. Publ. 10/23/1983, Bull. Number 39. - 4c.], Selected as a prototype, containing the previous and subsequent decades on ferromagnetic cores, on each of which are placed the first and second additional windings with taps, connected in series and sequentially with each other, the third and fourth additional windings similar to the first and second, and the main winding, the middle of which is connected to the common point of the additional windings, and the number of sections and the number of turns of each additional winding is half the number of sections and the number of turns of the main winding, the beginning and which is connected to the beginnings of the first and third additional windings and the ends of the second and fourth additional windings, respectively, and the same taps of the first and

третьей, второй и четвертой дополнительных обмоток соединены между собой.the third, second and fourth additional windings are interconnected.

Устройству присущи следующие недостатки:The device has the following disadvantages:

1. Несмотря на малую погрешность коэффициента передачи основной обмотки, представляющей собой двоичный делитель, не удается полностью симметрировать, т.е. обеспечить независимость верхней и нижней половин декадной обмотки (только независимые пятисекционные субделители и позволяют достигнуть высокой точности декады во всем рабочем диапазоне частот). Это обусловлено сравнительно высоким выходным импедансом основной обмотки, состоящим из активного сопротивления и индуктивности рассеяния, соединенных последовательно.1. Despite the small error of the transfer coefficient of the main winding, which is a binary divider, it is not possible to completely symmetry, i.e. ensure the independence of the upper and lower halves of the decade winding (only independent five-section sub-dividers and allow to achieve high accuracy of the decade in the entire operating frequency range). This is due to the relatively high output impedance of the main winding, consisting of resistance and leakage inductance, connected in series.

2. В области нижних частот из-за шунтирования декад друг друга и нагрузкой выхода индуктивного делителя напряжения увеличивается погрешность делителя на всех выходных отводах декад. Это обусловлено сравнительно высокими выходными активными сопротивлениями декад.2. In the low-frequency region, due to shunting of decades of each other and the load of the output of the inductive voltage divider, the error of the divider at all output taps of the decades increases. This is due to the relatively high output active resistances of decades.

3. На верхнем поддиапазоне частот выходной импеданс определяется реактивной составляющей - индуктивностью рассеяния, которая имеет максимальное значение на среднем, пятом отводе каждой декады. Это приводит к росту погрешности коэффициента передачи при емкостной нагрузке, подключаемой к выходу индуктивного делителя напряжения.3. On the upper frequency sub-range, the output impedance is determined by the reactive component, the scattering inductance, which has a maximum value on the average fifth tap of each decade. This leads to an increase in the error of the transmission coefficient with a capacitive load connected to the output of the inductive voltage divider.

Задачей полезной модели является повышение точности деления в широком диапазоне частот за счет уменьшения выходных импедансов декад.The objective of the utility model is to increase the accuracy of division in a wide range of frequencies by reducing the output impedances of decades.

Поставленная задача достигается за счет того, что в индуктивном делителе напряжения, также как в прототипе, содержащем предыдущую и последующую декады на ферромагнитных сердечниках, на каждом из которых размещены первая и вторая дополнительные обмотки с отводами, соединенные согласно и последовательно между собой, третья и четвертая дополнительные обмотки, аналогичные первой и второй, и основная обмотка, причем число секций и число витков каждой дополнительной обмотки в два раза меньше числа секций и числа витков основной обмотки, начало и конец которой The problem is achieved due to the fact that in the inductive voltage divider, as well as in the prototype, containing the previous and next decades on ferromagnetic cores, each of which contains the first and second additional windings with taps, connected according to and in series with each other, the third and fourth additional windings, similar to the first and second, and the main winding, and the number of sections and the number of turns of each additional winding is half the number of sections and the number of turns of the main winding and the end of which

соединены с началами первой и третьей дополнительных обмоток и концами второй и четвертой дополнительных обмоток соответственно, а одноименные отводы первой и третьей, второй и четвертой дополнительных обмоток соединены между собой. Согласно полезной модели каждая декада дополнительно содержит неинвертирующий усилитель напряжения с коэффициентом усиления, равным единице, при этом вход каждого усилителя соединен со средним отводом своей основной обмотки декады, а выход усилителя соединен с общей точкой соединения дополнительных обмоток декады.connected to the beginnings of the first and third additional windings and the ends of the second and fourth additional windings, respectively, and the same taps of the first and third, second and fourth additional windings are interconnected. According to a utility model, each decade additionally contains a non-inverting voltage amplifier with a gain equal to unity, while the input of each amplifier is connected to the middle tap of its main winding of the decade, and the output of the amplifier is connected to a common point of connection of the additional windings of the decade.

Погрешность выходного напряжения заявляемого устройства определяется погрешностью декадных обмоток, погрешностью, обусловленной их взаимовлиянием, а также шунтированием выхода индуктивного делителя напряжения нагрузкой. В большей степени эти погрешности зависят от точности основной обмотки как двоичного делителя и ее выходного импеданса. В устройстве повышение точности деления напряжения достигается уменьшением выходных импедансов основных и декадных обмоток декад при помощи неинвертирующих усилителей напряжения.The error of the output voltage of the claimed device is determined by the error of the decade windings, the error due to their mutual influence, as well as bypass output of the inductive voltage divider by the load. To a greater extent, these errors depend on the accuracy of the main winding as a binary divider and its output impedance. In the device, an increase in the accuracy of voltage division is achieved by reducing the output impedances of the main and decade windings of decades using non-inverting voltage amplifiers.

Как известно, современные неинвертирующие усилители напряжения с коэффициентом усиления, равным единице, представляют собой точные интегральные усилители с высокими метрологическими характеристиками [Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С.30]. В этих усилителях за счет внутренних цепей отрицательной обратной связи обеспечивается высокая стабильность коэффициента усиления, большое входное (более 10 МОм) и малое выходное (менее 0,01 Ом) сопротивления [Уитсон Дж. 500 практических схем на ИС/Пер. с англ. под ред. В.А.Логинова. - М.: Мир, 1992. - С.119]. Такое низкое выходное сопротивление трудно обеспечить в основной обмотке, так как требуется применение проводов большого диаметра, увеличивающих жесткость жгута.As you know, modern non-inverting voltage amplifiers with a gain of unity are accurate integrated amplifiers with high metrological characteristics [Gutnikov B.C. Integrated electronics in measuring devices. - L .: Energoatomizdat, 1988. - P.30]. In these amplifiers, due to the internal negative feedback circuits, high gain stability, a large input (more than 10 MΩ) and small output (less than 0.01 Ohm) resistance are ensured [Witson J. 500 practical circuits on IP / Per. from English under the editorship of V.A. Loginova. - M .: Mir, 1992. - P.119]. Such a low output impedance is difficult to provide in the main winding, since large diameter wires are required to increase the stiffness of the bundle.

Низкое выходное сопротивление усилителя позволяет уменьшить и выходные импедансы на отводах декадной обмотки. На фиг.1 приведена эквивалентная The low output impedance of the amplifier can also reduce the output impedances at the taps of a decade-long winding. Figure 1 shows the equivalent

схема декадной обмотки, симметрированной двоичным делителем, для области нижних частот 20 Гц...10 кГц. Выходные активные сопротивления отводов n нижней rнвых(n) и верхней rввых(n) половин определяются следующим образомscheme of a decade-long winding balanced by a binary divider for the low-frequency region of 20 Hz ... 10 kHz. The output resistance of the taps n of the lower r n o (n) and upper r in the o (n) halves are determined as follows

где r0 - выходное активное сопротивление основной обмотки;where r 0 is the output active resistance of the main winding;

ri, rj - активные сопротивления проводов секций верхней и нижней половин декадной обмотки соответственно;r i , r j are the active resistances of the wire sections of the upper and lower halves of the decade winding, respectively;

i,j - номера секций верхней и нижней половин соответственно (i=, j=);i, j are the numbers of sections of the upper and lower halves, respectively (i = , j = );

n - номер отвода декадной обмотки (n=).n - decade tap number (n = )

В табл. 1 приведены результаты расчетов по (1) и (2) выходных активных сопротивлений декадной обмотки прототипа и заявляемого устройства при ri=rj=0,06 Ом.In the table. 1 shows the results of calculations according to (1) and (2) of the output active resistances of a decade-long winding of the prototype and the claimed device with r i = r j = 0.06 Ohm.

Как видно из табл. 1 заявляемое устройство имеет в 1,1...11 раз меньшие выходные активные сопротивления по сравнению с прототипом, что подтверждается данными эксперимента (отличие от расчетных менее 10%). Так как схема, приведенная на фиг.1, и выражения (1), (2) справедливы и для расчета реактивной составляющей выходного импеданса, то во столько же раз уменьшаются выходные индуктивности рассеяния. Последние в большей степени определяют выходные импедансы делителей на высоких частотах.As can be seen from the table. 1, the claimed device has 1.1 ... 11 times lower output active resistance compared to the prototype, which is confirmed by the experimental data (the difference from the calculated less than 10%). Since the circuit shown in Fig. 1 and expressions (1), (2) are also valid for calculating the reactive component of the output impedance, the output scattering inductances are reduced by the same amount. The latter to a greater extent determine the output impedances of the dividers at high frequencies.

В заявляемом устройстве уменьшение выходного импеданса основной обмотки приводит к уменьшению погрешностей декадной обмотки, обусловленных неравенством параметров секций дополнительных обмоток верхней и нижней половин декады.In the inventive device, a decrease in the output impedance of the main winding leads to a decrease in the errors of the decade winding, due to the inequality of the parameters of the sections of the additional windings of the upper and lower half of the decade.

Представим индуктивности секций верхней и нижней половин в видеRepresent the inductances of the sections of the upper and lower halves in the form

Li=Lсрв+ΔLi, Lj=Lсрн+ΔLj,L i = L CPB + ΔL i, L j = L NRC + ΔL j,

где Lcpв, Lсрн - средние значения индуктивностей секций верхней и нижней половин декады;where L cpv , L avg - the average values of the inductances of the sections of the upper and lower half of the decade;

ΔLi, ΔLj - отклонения индуктивностей секций от их средних значений.ΔL i , ΔL j - deviations of the inductances of the sections from their average values.

Заметим, что коэффициент передачи декадного индуктивного делителя напряжения определяется в видеNote that the transmission coefficient of a ten-day inductive voltage divider is determined as

где Uвх - входное напряжение;where U I - input voltage;

Uвых n - выходное напряжение на отводе n;U o n - the output voltage at the outlet n;

Кn=0,1 n - номинальный коэффициент передачи;To n = 0,1 n is the nominal transmission coefficient;

γК(n) - относительная погрешность коэффициент передачи.γK (n) is the relative error of the transmission coefficient.

Тогда из фиг.1 получаем следующие выражения относительных погрешностей коэффициентов передач для нижней γKн(n) и верхней γКв(n) половин декадыThen from Fig. 1 we obtain the following expressions of the relative errors of the gear ratios for the lower γK n (n) and upper γK in (n) half a decade

где lо - выходной импеданс усилителя.where l o is the output impedance of the amplifier.

В предельном случае при lо=0 из (3), (4) получим:In the limiting case, when l o = 0, from (3), (4) we obtain:

Из этих выражений следует, что при выходном импедансе усилителя равном нулю погрешности коэффициентов передач на отводах нижней и верхней половин декадной обмотки обусловлены только неидентичностью параметров своей половины и не зависят от параметров другой. С физической точки зрения при lo=0 декадный делитель можно рассматривать как два последовательно соединенных независимых субделителя, на вход каждого из которых подается напряжение 0,5Uвх и предельная точность которых определяется параметрами собственных секций. Сравнивая выражение (5) с (3) и (6) с (4), видно, что γKнo(n)<γКн(n), γКвo(n)<γКв(n), т.е. в заявляемом устройстве уменьшены погрешности, обусловленные неравенством параметров секций дополнительных обмоток верхней и нижней половин декады. Вследствие этого повышается точность и всей декады.From these expressions it follows that with the output impedance of the amplifier equal to zero, the errors of the gear ratios at the taps of the lower and upper halves of the decade winding are caused only by the non-identical parameters of their half and do not depend on the parameters of the other. From a physical point of view with l o = 0 ten-day divider can be considered as two independent subdelitelya serially connected to the input of each of which is energized 0,5U Rin and limit the accuracy is determined by the parameters of its own section. Comparing expression (5) with (3) and (6) with (4), we see that γK n o (n) <γK n (n), γK in o (n) <γK in (n), i.e. . in the inventive device reduced errors due to the inequality of the parameters of the sections of the additional windings of the upper and lower half of the decade. As a result, the accuracy of the entire decade is increased.

В заявляемом устройстве уменьшение выходных импедансов предыдущей декады приводит к снижению составляющей погрешности, обусловленной взаимовлиянием декад, как на низких, так и на высоких частотах. Напряжения с выходных отводов предыдущей декады поступают на вход последующей с меньшими потерями, чем в прототипе.In the inventive device, a decrease in the output impedances of the previous decade leads to a decrease in the error component due to the mutual influence of the decades at both low and high frequencies. The voltage from the output taps of the previous decade is supplied to the input of the next one with less losses than in the prototype.

Заявляемое устройство обладает и лучшей нагрузочной способностью. Действительно, при номинальном коэффициенте передачи двухдекадного делителя The inventive device has the best load capacity. Indeed, at a nominal transmission factor of a two-decad divider

Кn,m=0,1n+0,01m(n= и m= - номера отводов предыдущей и последующей декад) выходной импеданс Zвых n,m двухдекадного делителя определяется по формулеK n, m = 0.1n + 0.01m (n = and m = - the numbers of the taps of the previous and subsequent decades) the output impedance Z out n, m of the two-decadic divider is determined by the formula

Zвых n,m=Zвых n+Zвых m,Z o n, m = Z o n + Z o m ,

где Zвых n, Zвых m - выходные импедансы предыдущей и последующей декад.where Z out n , Z out m - output impedances of the previous and subsequent decades.

В заявляемом устройстве введение усилителей уменьшает выходные импедансы предыдущей и последующей декад и в том числе на среднем, пятом отводе каждой декады. Тогда из-за малого значения Zвых n,m нагрузка меньше шунтирует выход индуктивного делителя напряжения во всем рабочем диапазоне частот, и, следовательно, повышается его точность. Эти выводы подтверждаются данными эксперимента, приведенными в табл. 2 при активной и емкостной нагрузке 10 кОм, 1000 пФ. Как видно из табл. 2 относительная погрешность коэффициента передачи заявляемого устройства на частоте 20 Гц в 1,25...3 раза, а на частоте 100 кГц в 1,2...10 раз меньше погрешностей прототипа.In the claimed device, the introduction of amplifiers reduces the output impedances of the previous and subsequent decades, including on average, the fifth tap of each decade. Then, due to the small value of Z o, n, m, the load shunts the output of the inductive voltage divider less in the entire operating frequency range, and, therefore, its accuracy increases. These conclusions are confirmed by the experimental data given in table. 2 at an active and capacitive load of 10 kOhm, 1000 pF. As can be seen from the table. 2 the relative error of the transmission coefficient of the claimed device at a frequency of 20 Hz is 1.25 ... 3 times, and at a frequency of 100 kHz, 1.2 ... 10 times less than the errors of the prototype.

Таким образом, в заявляемом устройстве введение в каждую декаду неинвертирующего усилителя напряжения с коэффициентом усиления, равным единице, и соединение входа каждого усилителя со средним отводом своей основной обмотки, а его выхода - с общей точкой соединения дополнительных обмоток декады уменьшает выходные импедансы декад и всего делителя в целом, вследствие чего повышается точность деления напряжения в широком диапазоне частот.Thus, in the inventive device, the introduction into each decade of a non-inverting voltage amplifier with a gain equal to one, and the connection of the input of each amplifier with the middle tap of its main winding, and its output with a common connection point of the additional windings of a decade reduces the output impedances of decades and the entire divider as a whole, as a result of which the accuracy of voltage division in a wide frequency range increases.

На фиг.1 представлена эквивалентная схема декадной обмотки для области нижних частот.Figure 1 presents the equivalent circuit of a decade winding for the low-frequency region.

На фиг.2 приведена принципиальная схема индуктивного делителя напряжения.Figure 2 shows a schematic diagram of an inductive voltage divider.

В табл. 1 представлены значения выходных активных сопротивлений декад заявляемого устройства и прототипа.In the table. 1 presents the values of the output active resistances of the decades of the claimed device and prototype.

В табл. 2 приведены относительные погрешности коэффициента передачи заявляемого устройства и прототипа при активной и емкостной нагрузке 10 кОм, 1000 пФ.In the table. 2 shows the relative errors of the transmission coefficient of the claimed device and prototype with active and capacitive load of 10 kOhm, 1000 pF.

Индуктивный делитель напряжения (фиг.2) представляет собой двухдекадный делитель напряжения, содержащий предыдущую и последующую декады, размещенные на ферромагнитных сердечниках 11 и 12. Предыдущая декада состоит из основной обмотки 13, четырех дополнительных обмоток 14-17. Основная обмотка 13 выполнена жгутом из двух равномерно скрученных изолированных проводов, соединенных согласно и последовательно. От места соединения выполнен отвод 18. Из второго десятипроводного жгута выполняются дополнительные вторая 14 и четвертая 15 пятисекционные обмотки с числом секций и числом витков в два раза меньше числа секций и числа витков основной обмотки. Из третьего десятипроводного жгута выполняются дополнительные первая 16 и третья 17 пятисекционные обмотки. Одноименные отводы обмоток 14 и 15, 16 и 17 попарно соединены и являются выходными отводами 19-29 предыдущей декады. Начало основной обмотки соединено с началами обмоток 16, 17. Средний отвод 18 основной обмотки соединен с входом неинвертирующего усилителя напряжения 30, коэффициент усиления которого равен единице. Выход усилителя соединен с общей точкой соединения дополнительных обмоток 14-17. Конец основной обмотки 13 соединен с концами обмоток 14, 15. Последующая декада выполнена аналогично и состоит из основной обмотки 31 и дополнительных пяти-секционных обмоток 32-35 с выходными отводами 36-46. Средний отвод 47 обмотки 31 соединен с входом второго неинвертирующего усилителя напряжения 48, аналогичного первому усилителю. Выход усилителя 48 соединен со средним отводом 41 декадной обмотки. В отличие от предыдущей входы последующей декады соединены не с источником входного напряжения, а с многопозиционным спаренным переключателем 49, коммутирующим выходные отводы предыдущей декады. Отводы последующей декады соединены The inductive voltage divider (figure 2) is a two-decadic voltage divider containing the previous and subsequent decades, located on the ferromagnetic cores 11 and 12. The previous decade consists of the main winding 13, four additional windings 14-17. The main winding 13 is made of a bundle of two uniformly twisted insulated wires connected in accordance and in series. A tap was made from the connection point 18. An additional second 14 and fourth 15 five-section winding with the number of sections and the number of turns is half the number of sections and the number of turns of the main winding from the second ten-wire bundle. From the third ten-wire bundle, additional first 16 and third 17 five-section windings are made. The same taps of the windings 14 and 15, 16 and 17 are connected in pairs and are output taps 19-29 of the previous decade. The beginning of the main winding is connected to the beginnings of the windings 16, 17. The middle tap 18 of the main winding is connected to the input of a non-inverting voltage amplifier 30, the gain of which is unity. The amplifier output is connected to a common connection point of the additional windings 14-17. The end of the main winding 13 is connected to the ends of the windings 14, 15. The next decade is similar and consists of the main winding 31 and additional five-section windings 32-35 with output taps 36-46. The middle tap 47 of the winding 31 is connected to the input of a second non-inverting voltage amplifier 48, similar to the first amplifier. The output of the amplifier 48 is connected to the middle tap 41 of the ten-day winding. In contrast to the previous inputs of the next decade, they are connected not with the input voltage source, but with a multi-position paired switch 49, switching the output taps of the previous decade. The bends of the next decade are connected

с многопозиционным переключателем 50, с которого снимается выходное напряжение Uвых.with a multi-position switch 50, from which the output voltage U o is removed.

Устройство работает следующим образом. Входное напряжение Uвx поступает одновременно на основную обмотку 13 и дополнительные обмотки 14-17, так как они выполнены на одном сердечнике 11. Обмотка 13 представляет собой двоичный делитель, поэтому на ее среднем отводе 18 будет напряжение 0,5Uвх. Это напряжение поступает на вход усилителя 30. Так как коэффициент усиления последнего равен единице, то на его выходе также будет напряжение 0,5Uвх, т.е. усилитель 30 работает в режиме повторителя напряжения. Выходное сопротивление повторителя в рабочем диапазоне частот 20 Гц...100 кГц не превышает 0,01 Ом, т.е. пренебрежимо мало, поэтому повторитель представляет собой идеальный источник напряжения 0,5Uвх. Это напряжение поступает на верхние 14, 15 и нижние 16, 17 обмотки. Так как число секций субделителей равно пяти, то напряжение каждой секции составляет 0,1Uвх. Таким образом на отводах 19-29 дискретность выходного напряжения первой декады равна 0,1Uвх. Это напряжение с помощью переключателя 49 поступает на вход последующей декады, т.е. на обмотки 31-35. Общий магнитный поток в сердечнике 12 наводит в этих обмотках ЭДС, пропорциональные числу их витков. Напряжения секций обмоток 32-35 равны 0,01Uвх, напряжение на отводе 47 относительно начал обмоток 31, 34 и 35-0,05Uвх. Далее напряжение со среднего отвода 47 основной обмотки 31 поступает на вход второго усилителя 48. С выхода последнего напряжение подается на среднюю точку 41 декадной обмотки. Из-за малого выходного сопротивления усилителя напряжение на среднем отводе 41 относительно начал обмоток 34, 35 и концов обмоток 32, 33 с высокой точностью равно 0,05Uвх. Это напряжение делится пятисекционными обмотками с дискретностью 0,01Uвх. При указанных положениях переключателей 49, 50 на выходе индуктивного делителя напряжения будет Uвых=0,35Uвх.The device operates as follows. The input voltage U in goes simultaneously to the main winding 13 and the additional windings 14-17, since they are made on the same core 11. The winding 13 is a binary divider, so there will be a voltage of 0.5U in at its middle tap 18. This voltage is supplied to the input of amplifier 30. Since the gain of the latter is equal to unity, then its output will also have a voltage of 0.5U in , i.e. the amplifier 30 operates in voltage follower mode. The output resistance of the repeater in the operating frequency range of 20 Hz ... 100 kHz does not exceed 0.01 Ohm, i.e. negligible, so the repeater is an ideal voltage source of 0.5U in . This voltage is supplied to the upper 14, 15 and lower 16, 17 windings. Since the number of sections of sub-dividers is five, the voltage of each section is 0.1U in . Thus, on taps 19-29, the resolution of the output voltage of the first decade is 0.1U in . This voltage is supplied by the switch 49 to the input of the next decade, i.e. on windings 31-35. The total magnetic flux in the core 12 induces in these windings an EMF proportional to the number of their turns. Voltage winding sections 32-35 are 0,01U Rin, the voltage at terminal 47 with respect to the windings 31, 34 and 35-0,05U Rin. Next, the voltage from the middle tap 47 of the main winding 31 is fed to the input of the second amplifier 48. From the output of the latter, voltage is supplied to the midpoint 41 of the ten-day winding. Due to the low output resistance of the amplifier, the voltage at the middle tap 41 relative to the beginnings of the windings 34, 35 and the ends of the windings 32, 33 with a high accuracy is 0.05U in . This voltage is divided by five-section windings with a resolution of 0.01U in . At specified positions of the switches 49, 50 at the output of the inductive divider voltage U is O = 0,35U Rin.

Опытный экземпляр двухдекадного делителя был выполнен на ферромагнитных тороидальных сердечниках 80×50×20 мм из пермаллоя 79 НМ A prototype of a two-decad divider was made on ferromagnetic toroidal cores 80 × 50 × 20 mm from permalloy 79 nm

(магнитная проницаемость μ=120000, индукция В=0.4 Тл). Декады изготавливались одинаково. Основная обмотка 13 была выполнена жгутом из двух проводов ПЭТВ-2 диаметра 0,25 мм, число витков - 300. Первая 16 и третья 17 дополнительные обмотки были изготовлены из десяти равномерно скрученных в жгут проводов ПЭТВ-2 диаметра 0,25 мм. Из аналогичного жгута выполнены вторая 14 и четвертая 15 дополнительные обмотки. Число витков дополнительных обмоток 150. Усилители напряжения 30 и 48 с коэффициентом усиления равным единице были выполнены на интегральном операционном усилителе 140УД26А.(magnetic permeability μ = 120,000, induction B = 0.4 T). Decades were made the same. The main winding 13 was made of a bundle of two PETV-2 wires with a diameter of 0.25 mm, the number of turns was 300. The first 16 and third 17 additional windings were made of ten evenly twisted into a bundle of PETV-2 wires with a diameter of 0.25 mm. The second 14 and fourth 15 additional windings are made of a similar bundle. The number of turns of the additional windings is 150. Voltage amplifiers 30 and 48 with a gain of unity were made on an integrated operational amplifier 140UD26A.

Погрешности определялись методом сравнения с мерой - эталонным шестидекадным индуктивным делителем напряжения, входящим в состав измерительной установки К2-41. На входы делителей подавалось напряжение 5В амплитудного значения с генератора синусоидальных сигналов ГЗ-109. В качестве нуль-индикатора применялся дифференциальный указатель ДУ-16 с чувствительностью 10 нВ.Errors were determined by the method of comparison with the measure — a standard six-decade inductive voltage divider, which is part of the measuring device K2-41. At the inputs of the dividers, a voltage of 5 V of the amplitude value was supplied from the generator of sinusoidal signals GZ-109. A differential indicator DU-16 with a sensitivity of 10 nV was used as a null indicator.

Claims (1)

Индуктивный делитель напряжения, содержащий предыдущую и последующую декады на ферромагнитных сердечниках, на каждом из которых размещены первая и вторая дополнительные обмотки с отводами, соединенные согласно и последовательно между собой, третья и четвертая дополнительные обмотки, аналогичные первой и второй, и основная обмотка, причем число секций и число витков каждой дополнительной обмотки в два раза меньше числа секций и числа витков основной обмотки, начало и конец которой соединены с началами первой и третьей дополнительных обмоток и концами второй и четвертой дополнительных обмоток соответственно, а одноименные отводы первой и третьей, второй и четвертой дополнительных обмоток соединены между собой, отличающийся тем, что каждая декада дополнительно содержит неинвертирующий усилитель напряжения с коэффициентом усиления, равным единице, при этом вход каждого усилителя соединен со средним отводом своей основной обмотки декады, а выход усилителя соединен с общей точкой соединения дополнительных обмоток декады.
Figure 00000001
An inductive voltage divider containing the previous and subsequent decades on ferromagnetic cores, on each of which are placed the first and second additional windings with taps, connected in series and sequentially with each other, the third and fourth additional windings similar to the first and second, and the main winding, and the number sections and the number of turns of each additional winding is half the number of sections and the number of turns of the main winding, the beginning and end of which are connected to the beginnings of the first and third additional windings the coil and the ends of the second and fourth additional windings, respectively, and the same taps of the first and third, second and fourth additional windings are interconnected, characterized in that each decade further comprises a non-inverting voltage amplifier with a gain equal to unity, while the input of each amplifier is connected with the middle tap of its main winding of the decade, and the output of the amplifier is connected to the common point of connection of the additional windings of the decade.
Figure 00000001
RU2005117645/22U 2005-06-07 2005-06-07 Inductive voltage divider RU50043U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117645/22U RU50043U1 (en) 2005-06-07 2005-06-07 Inductive voltage divider

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117645/22U RU50043U1 (en) 2005-06-07 2005-06-07 Inductive voltage divider

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU50043U1 true RU50043U1 (en) 2005-12-10

Family

ID=35869369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117645/22U RU50043U1 (en) 2005-06-07 2005-06-07 Inductive voltage divider

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU50043U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103529268B (en) A kind of alternating current bridge and impedance measurement method with auxiliary equilibrium function automatically
CN103823100A (en) High-accuracy current comparator and self-checking method
CN103941065B (en) Method used for reducing residual impedance effect of voltage transformer and inductive voltage divider primary winding
CN104851580A (en) Gapped core-type Rogowski coil transformer based on magnetic potentiometer compensation
JP2002528710A (en) Linear inductive transducer
CN112730944B (en) Current measuring method and device based on Rogowski coil
RU50043U1 (en) Inductive voltage divider
CN204464036U (en) Based on the band gap iron core type Luo-coil instrument transformer that magnetic potentiometer compensates
CN107424815B (en) A kind of two-stage current transformer compensated using circle is subtracted
CN214427512U (en) Direct current proportion conversion device
RU39001U1 (en) Inductive voltage divider
CN105301335A (en) Circuit for sampling voltage and conditioning signals
CN104459265B (en) The balanced compensated transformer measurement circuit of mutual inductor spurious impedance
Nakase Isolated-section inductive divider and its self-calibration
CN202696554U (en) Filter with frequency testing function
RU2223564C1 (en) Multidecade inductive voltage divider
Skubis et al. An improved model of mutual admittances of tapped windings
CN202334452U (en) Filter capable of testing distortion degree
CN112834806B (en) Direct current proportional conversion device
RU157277U1 (en) Inductive voltage divider
Kim Calculation of the errors of an inductive voltage divider with a balancing winding
CN213301090U (en) Inductance bridge displacement measuring device
Beard 100: 1 step-up amplifier-aided two-stage current transformer with small ratio errors at 60 Hz
SU713376A1 (en) Current measuring device
SU892392A1 (en) Device for measuring electromagnetic parameters of high frequency ferromagnetic tested specimen

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)