SU1018027A1 - Трансформаторный мост дл измерени малых комплексных сопротивлений - Google Patents

Abstract

ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ,, содержаший цепочку из двух последоват;ельно соединенных токов вди з,ажимами четырехэажймных измер емого и образцового сопротивлений, источник питани , подключенный к токовым , зажимам цепочки, двухступенчатый трансформатор с .двум , плечевыми и jjo-; полнительной обмотками, причем плечевые обмотки выполнены.на двух .сердечниках , а дополнительна  обмотке выполнена на одном сердечнике, дополни-тельный зерехобмоточный трансформатор и детектор равновеси / одна из плече вых обмоток двухступенчатого трансФорматора последовательно с первой обмоткой дополнительного трансфорка тора подключена к потенциальным заж:Имам измер емого объекта, втора  плечева  обмотка посладовательно.с второй обмоткой дополнительного трансформатора подключена к потенциальнь№1 зажимам образцового сопротивление; к зажимам третьей обмотки дополнительного трансформатора подключен де ек;тор равновеси , о т л и ч а ю щ в йс   тем, что, с целью повышени  TOJ4ности измерений, мост снабжен Взгоррй дополнительной обмоткой  адвухату. пен чатом трансформаторе, рЭ1СООД ;ренной на одном сердечнике и вторым д полнительным двyxo6MpTO4iftftt тр 1й форматором , причем перва  обмотка вт6р« го дополнительного тра сфОЕалатс ра псад С ключена третьим (дополннтел нь11м):К,по-; тенцнальным з ажимам иэмер емйго.и обраэдового сопротивлений, вifopes а«й«эт- S ка дополнительного трансформатора ледовательно с двум   опол1 ительвымн обмотками двухступенчатого трансфер-, мафора подключена к четвертым ( нительным) потенциальным зажимам- I|B-. мер емого и образцового conpOTjtuf AieHtijtl

Description

|ф

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров комплексных сопротивлений посредством мостовых и компенсационных цепей переменного тока.

Известен трансформаторный мост, .содержащий .цепочку из двух последовательно соединенных токовыми зажимами четырехэажимных измер емого и образцового сопротивлений, источник питанк t подключенный к токовым зажимам цепочки, два плечевых автотрансформатора , обмотки которых соединены параллельно , образцовые резистор, конденсатор и детектор равновеси  и два двухобмоточных трансформатора, причем перва  обмотка первого двухобмоточного трансформатора подключена к первым потенциальнь1м зажимам измер емого и образцового четырехэажимных сопротивлений, втора  обмотка этого трансформатора последовательно с плачевыми автотрансформаторами подключена к вторым потенциальным зажимам упом нутых четырехзажимных сопротивлений , перва  обмотка второго двухобмоточного трансформатора последовательно с образцовым резистром включена в диагональ моста между потенциальным зажимом измер емого сопротивлени  и отпайкой от обмотки первого автотрансформатора, детектор равновеси  подключен к второй обмотке второго двухобмоточного трансформатора, Образцовый конденсатор включен между отпайкой от обмотки второго автотранс форматора и точкой соединени  образцового резистора с .первой обмоткой первого автотрансформатора 1.

Недостатки этого устройства состо т в том, что не обеспечиваетс  пр Мой измер емой величины, а погрешности , обусловленные неточностью коэффициента передачи первого двухобмоточного трансформатора, завис т.от Частоты и растут с уменьшение знаЧений измер емого сопротивле.ни .

Кроме того, погрешности, обусловленные вли нием остаточных параметров обмоток плечевых автотрансформаторов и соединительных приводов, ограничивают точность измерений и измен ютс  при уравновешивании моста.

Причем межобмоточные емкости первого (компенсирующего) двухобмоточного трансформатора шунтируют оЗразцовое сопротивление и ограничивают точность измерений при увеличении этого сопротив л .

Наиболее близким к игобретению по технической сущности  вл етс  трансформаторный мост, содержащий цепочку из последовательно соединенных токовыми зажимами измер емого и двух идентичных образцовых сопротивлений, источник питани , подключенный к токовым зажимам цепочки, плечевой двухступенчатый трансформатор с двум  сердечниками, двум  плечевыми и дополнительной обмоткой, причем плечевые обмотки выполнены на двух сердечниках , а дополнительна  обмотка выполнена на одном сердечнике, и дополнительный трехобмоточный трансформа гор , одна из плечевых обмоток двухступенчатого трансформатора последовательно с первой обмоткой дополнительного трансформатора подключена к потенциальным зажимам измер емого объекта, втора  плечева  обмотка двухступенчатого трансформатора последовательно с второй обмоткой дополнительного трансформатора подключена к потенциальным зажимам первого образцового сопротивлени , дополнительна  обмотка двухступенчатого трансформатора подключена к потенциальным зажимам второго образцового сопротивлени , треть  обмотка дополнительного трансформатора подключена к зажимам детектора равновеси  2,

Недостатком известного устройства  вл етс  сложность конструкции, обусловленна  необходимостью в дублировании образцовых-мер. Особенно сложно устройство при построении многопредельных мостов. Кроме того, при таком дублировании образцовых мер нару цаетс  четырехэажимность их подключени  и соединительные провода и контакты внесут дополнительную погрешность в результаты измерений,.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем что трансформаторный мост дл  измерени  малых комплексных сопротивлений, содержащий цепочку из двух последовательно соединенных токовыми зажимами четырехзажимных измер емого и .образцового сопротивлений, источник питани , подключенный к токовьом зажимам цепочки, двухступенчатый трансформатор с двум  сердечниками и двум  плечевыми и дополнительной обмотками, причем плечевые обмотки выполнены на двух сердечниках, а дополнительна  обмотка выполнена на одном сердечнике , дополнительный трехобмоточный трансформатор и детектор равновеси , одна из плечевых обмоток двухступенчатого трансформатора последовательно с первой обмоткой дополнительного трансформатора подключена к потенциальным зажимам измер емого объекта, втора  плечева  обмотка последовательно с второй обмоткой дополнительного трансформатора подключена к потенциальным зажимам образцового сопротив .лени , к зажимам третьей обмотки дополнительного трансформатора подключен детектор равновеси , снабжен второй дополнительной обмоткой на двухступенчатом трансформаторе, расположенной на одном сердечнике, и вторым дополнительным двухобмоточным трансформатором , причем перва  обмотка второго дополнительного трансформатора подключена к третьим (дополнительным ) потенциальным зажимам измер емого и образцового сопротивлений, втора  обмотка второго дополнительного трансформатора последовательно с двум  дополнительными обмотками двухступенчатого трансформатора подклю чена к четвертым (дополнительным) потенциальным зажимам измер емого и об ..разцового сопротивлений. На фиг. I и 2 представлены упрошен ные электрические схемы трансформатор нрго моста. . Устройство содержит источник 1 питани , измер емое 2 и образцовое 3 сопротивлени , соединенные токовыми зажимами последовательно с источником 1, к потенциальным зажимам измер емого объекта подключены последовательно обмотка 4 трансформатора 5 и обмотка 6 двухступенчатого трансфарматора с сердечниками 7 и 8, а к потенциальным зажима образцового сопротивлени  подключены последовательно обмотка 9 трансформатора 5 и обмотка 10 двухступенчатого трансформатора . Обмотка 11 дополнительного трансформатора 12 подключена к третьим потенциальным зажимам измер емого и образцового сопротивлений, обмотка .13 трансформатора 12 последовательно с обмотками 14 и 15 двухступенчатого трансформатора, выполненными на одном -сердечнике 8, подключена последовательно к четвертьм потенциальным зажимам измер емого IL образцового сопротивлений . Детектор 16 равновеси  подключен к зажимам обмотки 17 трансформатора 5. Мост работает следующим образом. Падение напр жени  на измер емом и образцовом сопротивлени х сравниваютс  с напр жени ми на обмотках 6 и 1.0. При наличии разности сравнивае мых напр жений возникают токи в обмотках 4 и 9 трансформатора 5. По ос новному параметру мост уравновешиваетс  коммутацией витков в обмотке б до исчезновени  магнитного потока в сердечнике трансформатора 5, контро .лируемого детектором 16 равновеси . Равновесие моста наступает при равен стве ампер-витков в обмотках 4 и 9, т.е. при выполнении услови  . где m. , , числа витков 4 и 9 соответственно; t, , 0. токи в этих обмотках. Значени  токов 1 , 4 определ ютс  из равенств Ч (T,+V () ) (t,Z4} -и - напр жение на зажимах источника 1J и ток в цепочке сопроIz +z y тивлений 2 и 3; полые сопрэтивле ни  обмоток б и 10 двухступенчатого трансформатора. Нисла витков в обмотках 4 и 9 обычно выбираютс  одинаковыми, т.е. . При этом уравнение равновеси  цепи (1) с учетом зависимостей (2) принимает вид Если не учитывать вли ни  внутренних сопротивлений обмоток б и 10 и сопротивлений соединительных прово (ЦОБ, то известна зависимость т,-- числа витков в обмотках где т, 6 и 10 соответственно. С учетом зависимости (4) уравнение равновеси  цепи (3) принимает вид ,Как следует из последнего уравнени , равновеси  мостовой цепи можно достичь регулировкой числа витков т в обмотке б, причем число витков в рехулируемой обмотке пропорционально измер емой величине и, следовательно, обеспечиваетс  пр мой отсчет Zy. Приведенный анализ состо ни  рав- новеси  цепи произведен дл  идеальных характеристик эле 1ентов без учета вли ни  остаточных параметров обмоток , образцовых элементов и сопротидлений соединительных проводов. При реальных измерени х необходимо компенсировать погрешности, вносимые перечисленными остаточными параметрами цепи, в устройстве осуществл етс  компенсаци  следующим образом. Погрешности, обусловленные влийнием остаточных сопротивлений обмоток 6 и 10, соединительных проводов к ним компенсируютс  посредством-двухступенчатого выполнени  плечевого трансформатора . Двухступенчатый трансформатор. имеет две обмотки 14 и 15 намагничива-, ни , выполненные на сердечнике 8, по которым протекает главна  часть тока, и обмотки измерительные б и 10 с очень большим входньол сопротивлением. Работу устройства можно по снить на эквивалентной схеме, если представить двухступенчатый трансформатор в виде двух трансформаторов, выполненных соответственно на сердечниках 7 и 8 раздельно, как показано на фиг. 2. Обмотки б и 8, выполненные на сердечниках , при этом разбиваютс  на

две прследовательно соединенные обмотки кажда . Обмотки 6 и 10 выполнены на сердечнике 8, обмотки 18 и 19, имеквдие такое же число витков, как и обмотки 6 и 10, соответственно, выполнены на сердечнике 7.

Позици ми 20 и 21 (2у,|, Z,,.,) обозначены соответственно остаточные сопротивлени  обмоток б и 10 и соединительных проводов к ним 22 (ZM,) - сопротивление соединительного, провода между измер емым 2 и образцовым 3 сопротивлени ми, 23 и 24. (2, остаточные сопротивлени  обмоток 14 и 15 и. соединительны.х проводов к ним «. витков в обмотке 14 равно числу витков в обмотк.е б, число витков в обмотке 15 равно числу витков в об.мотке 10,

Основной магнитный поток создаетс  в сердечнике 8 током намагничивани , протекающим по обмоткам.14 и 15. При отсутствии трансформатора 12 обмотки 14 и 15 шунтируют сопротивление 2ц соединительного провода, что вносит дополнительную погрешность в результаты измерений. Посредством . трансформатора 12 напр ж.ение с зажимов нежелательного сопротивлени  1у включаетс  с напр жени ми обмоток 14 и 15 и, таким образом, эта погрешность компе.нсируетс .

Напр жение на зажимах обмотки 14 отличаетс  от напр жени  .на зажимах измер емого сопротивлени  на величину падени  напр жени  на нежелательном сопротивлении Z. Напр жение на зажимах обмотки 15 отличаетс  от напр жени  на зажимах образцового сопротивлени  на величину падени  напр жени  на нежелательном сопротивлении Z, Такие же напр жени  соответственно возникают на зажимах обмоток б и 10, расположенных на том же сердечнике 8. Таким образом, к зажимам обмоток 18 и 19 приложены разности напр жений между напр жени ми на зажимах обмотки 6 и сопротивлении 2 и на зажимах обмотки 10 и сопротивлении 3, соответственно. Эти разности напр жений достаточно малы и равны соответственно падени м напр жений на сопротивлени х 2,. При этом магнитный поток в сердечнике 7, обусловленный малыми напр жени ми, приложенными к обмоткам 18 и 19, достаточно мал и поэтому полные сопро-. тивлени  обмоток 18 и 19, обусловленные этим потоком, достаточно велики,

что существенно ограничивает токи, протекающие по обмоткам 6, 18 и 10, 19 соответственно, и таким образом обеспечиваетс  существенное снижение погрешностей, возникающих из-за али ни  сопротивлений 2yiy Z .

Предлагаемое устройство имеет следующие технико-экономические преимущества , посравнению с базовым устройством .

Повышение точности измерений, упрощение конструкции и удешевление предлагаемого устройства обеспечиваетс  за счет того, что громоздкий и дорогой набор образцовых мер, используемый в базовом приборе, замен етс  дешевым и миниатюрным двухобмоточным трансформатором с нерегулируемыми обмотками . При этом повышаетс  надежность работы устройства, так как исключаетс  необходимость в дополнительной коммутации дублирующего набора образцовых мер.

Преимущества устройства особенно очевидны при построении многопредельных автоматических мостов. Так, например , при обеспечении б пределов измерений в известном устройстве необходимо примен ть б дополнительных образцовых мер и обеспечить их коммутацию при. переключении пределов, т.е.

необходимо еще по крайней мере б реле и устройство дл  управлени  их коммутацией. Контакты реле и соединительные провода внос т дополнительные погрешности в результаты измерений

Эти элементы в данном стройстве исключены и заменены одним двухобмоточ;ным трансформатором.

ff

VA.J

/

7,

nrwi

U

w

Claims (1)

1. ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ , содержащий цепочку из двух последовательно соединенных токовыми зажимами четырехзажимных измеряемого и образцового сопротивлений, источник питания, подключенный к токовым зажимам цепочки, двухступенчатый трансформатор с двумя плечевыми и дополнительной обмотками, причем плечевые обмотки выполнены на двухсердечниках, а дополнительная обмотка выполнена на одном сердечнике, дополнительный трехобмоточный трансформатор и детектор равновесия, одна из плече- вых обмоток двухступенчатого трансформатора последовательно с первой обмоткой дополнительного трансформатора подключена к потенциальным зажимам измеряемого объекта, вторая плечевая обмотка последовательно с второй обмоткой дополнительного трансформатора подключена к потенциальным зажимам образцового сопротивления, к зажимам третьей обмотки дополнительного трансформатора подключен детектор равновесия, о тли ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, мост снабжен второй дополнительной обмоткой на двухступенчатом трансформаторе, расположенной на одном сердечнике, и вторым дополнительным двухобмоточньм трансформатором, причем первая обмотка второго дополнительного трансформаторапод ключена третьим(дополнительным)К потенциальным зажимам измеряемого и образцового сопротивлений,в торая обмотка дополнительного трансформатора пос* . ледов ательно с дв умя дополнительными обмотками двухступенчатого трансфер-, матора подключена к четвертым(дополнительным) потенциальным зажимам) $змеряемого и образцового сопротивлений