SU1249622A1 - Индуктивный делитель напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть йс пользовано при создании высокоточных масштабных измерительных преобразователей, в частности индуктивных делителей напр жени  с возможностью самокалибровки. Цель изобретени  состоит в упрощении эксплуатации путем упрощени  процесса калибровки индуктивных делителей напр жени  в расширенном диапазона частот. Индуктивный делитель содержит каскады, выполненные в виде двухступенчатых трансформаторов СЛ С 4 QD а ю го

Description

на двух ферромагнитных сердечниках 2 и 4,. на одном из которых намотана обмотка возбуждени . Делительные обмотки 3 и 7 намотаны на оба сердечника и выполнены из N проводов, предварительно размещенн1ых вокруг изолированного провода равномерно, вдоль его поверхности, в последо- вательности, совпадающей с последовательностью соединени  секции делительных обмоток. Таким образом, внутри жгута из N проводов, в его

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при создании высокоточных масштабных измерительных преобразователей , в частности индуктивных делителей напр жени  с возможностью самокалибровки.

Цель изобретени  - упрощение эксплуатации путем упрощени  процесса калибровки индуктивных делителей напр жени  в расширенном диапазоне частот.

На чертеже представлена,электрическа  схема двухдекадного индуктивного делител  напр жени .

В предлагаемом индуктивном делителе обмотка 1 возбуждени  выполнена на ферромагнитном сердечнике 2 Предыдуща  делительна  обмотка 3 намотана равномерно по волновому закону на соосно установленные ферромагнитные тороидальные сердечники 2 и 4 и имеет число витков, равное числу витков обмотки 1. Начала 5 и концы 6 обмоток 1 и 3 соединены соответственно между собой и используютс  в качестве входных зажимов устройства. Последующа  (втора ) делительна  обмотка 7 также намотана равномерно по волновому закону на соосно установленные сердечники 2 и 4. Охотки 3 и 7 выполн ютс  N проводами, предварительно расположенными вокруг изолированного провода равномерно, вдоль по его поверхности, в последовательности совпадающей с последовательностью соединени  секций

геометрическом центре, размещень провода, образующие при намотке эталонные обмотки 8 и 9. Размещение эталонных обмоток в геометрическом центре жгутов калибруемых делительных обмоток позвол ет производить самоблокировку индуктивных делителей напр жени  в расширенном диапазоне частот, так как емкостное вли ние эталонной обмотки на отдельные секции калибруемых делительных обмоток одинаково. 1 ил.

обмоток. Таким образом, внутри жгута из N проводов, в его геометрическом центре, размещены провода, образующие при намотке эталонные обмотки 8 и 9. Кроме того, обозначены отводы 10-20 предыдущей 3 делительной обмотки, высокопотенциальные выводы 21 и 22 эталонных обмоток 8 и 9 соответственно, высокопотенциальные выводы 23 и 24 спаренных коммутащюнных элементов 25 и 26 соответственно, низкопотенциальные выводы 27 и 28 эталонных обмоток 8 и 9 и спаренных коммуТационных элементов 25 и 26 соответственно , начало 29 и конец 30 обмотки 7, нуль-индикатор 31 напр жени  переменного тока, источник 32 напр жени  переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

3ывод наружу делител  высоко- потенциальных 5 и 29 и низкопотенциальных 6 и 30 входов делительных обмоток 3 и 7, высокопотенциальных выводов 21 и 22 эталонных обмоток 8 и 9, высокопотенциальных выводов 23 к 24 спаренных коммутационных э/хементов 25 и 26 соответственно , низкопотенциальных выводов 27 и 28. эталонных обмоток 8 и 9 и спаренных коммутационных элементов

25 и 26, а также размещение эта- лонных обмоток 8 и 9 внутри делител  позвол ет значительно упрос- . тить процесс калибровки индуктивного делител  напр жени .

Дл  калибровки, например, отводов делительной обмотки необходимо подсоединить данное устройство к источнику 32 напр жени  переменного тока, а к высокопотенциальным выводам 21 и 23 высокочувствительный нуль-индикатор 31 напр жени  переменного тока и произвести (в случае декадной обмотки 3) дес ть измерений, измен   лишь положение спаренного коммутационного элемента 25.

Учитыва , что при калибровке индуктивных делителей напр жени  поочередно определ ют разность напр жений между напр жением каждой секции повер емого делител  и фиксированным напр жением опорного источника с последующим расчетом « относительной погрешности любого -отвода делительной обмотки, легко у снить принцип работы устройства. Примем №10.

Перед калибровкой индуктивного делител  напр жени  необходимо установить , выходное напр жение источника 32, например, равное 10 В, частотой 1 кГц. Спаренный комму- тационный элемент 25 подключают вначале к отводам 10 и 11 делительной обмотки 3. Измер ют с помощью нуль-индикатора 31 разностное напр жение лЦ между отводом 11 обмотки 3 и высокопотенциальным выводом 21 эталонной обмотки 8.

J Затем подключают спаренный коммутационный элемент 25 к отводам 11 и 12 делительной обмотки 3-И вновь производ т измерение разностного напр жени  лй мезвду выводом 21 эталонной обмотки и отводом 12 делительной обмотки 3.

Повтор ют измерени  дО,- (

Система уравнений, определ ющих напр жени  отдельных секций, записываетс  следующим образом:

Vo

и„

uU, ли.

и„ и.

ду

ли.,

Дл  декадного делител 

Nr10

И ,и 1 1

1ои„

ди, (2)

1-1

у,.

и.

напр жение i-й секции; - напр жение на эталонной обмотке.

ли,

-разностное напр жение, измер емое нуль-индикатором;

-напр жение источника 32. Действительный коэффициент передачи определ етс  из выражени  .

и

Вх

К.

DH(

(3)

п

N

где БП - - номинальный коэффициент п-го отводаi относительна  погрешность п-го отвода.

Относительна  ошибка опорного напр жени  й эталонной обмотки

.f

Up - 0,1 и

fii.

1

и.

и.

+г. (4)

0,1-.,,

Относительна  ошибка i-й секции выражаетс 

ди,

0,1 и

+ /У

(5)

ex

25

Относительна  ошибка п-го отвода определ етс 

Подставл   выражени  (4) и (5) в выражение (6), получим окончательное выражение дл  определени  относительной погрешности п-го отвода

35

С (Юли,- uU, (7)

40

45

На этом определение систематической составл ющей погрешности коэффициента передачи, обусловленной погрешностью делительной обмотки в режиме холостого хода, заканчиваетс .

Изготавливают макет шестидекад- ного индукционного делител  напр жени  ДИ-6. Рассмотрим вариант двух- ; декадного индуктивного делител  на50 пр жени  с самокалибровкой. Дп  изготовлени  индуктивного делител  использованы ферромагнитные тороидальные сердечники 2 и 4 из высококачественного пермалло  с толщиной ленты

55;0,05 мм, размерами (70«30х15) мм, магнитной индукцией В 4,5 тыс. Гс максимальной магнитной проницав- .

МОСТЬЮ „акс 110000.

Вначале на изолированный сердечник 2 наматываетс  намагничивающа  обьютка 1 с числом витков 300 проводов ПЭВ- 2 диаметром 0,55 мм в один слой. Сердечник с обмоткой помещен в экран со щелью из латуни. Толщина экрана 1 мм. Затем соосно с сердечником 2 устанавливаетс  изолированный сердечник 4 с параметрами, аналогичными сердечнику 2. Делительные обмотки 3 и 7 наматываютс  на два соосно установленных тороидальных сердечника совместно с обмотками 8 и 9 предварительно заготовленными жгутами иэ 11 проводов. Обмотка 3 содержит 300 витков, обмотка 7-30 витков.

Рассмотрим подготовку жгутов (пучков проводов). Длина жгутов выбираетс  таким обраэом, чтобы выполнить требуемое число витков по волновому закону вокруг соосно расположенных сердечников 2 и 4 (в данном случае число витков, которое должно быть выполнено с помощью жгутов , составл ет 30 и 3 соответственно дл  обмоток 3 и 7). Затем подбираетс  изолированный провод , например провод ПМВ.

Наружный диаметр изолированного провода должен быть таким, чтобы 10 проводов (00,2 мм) делительной обмотки равномерно разместились вокруг него.Внутренние жилы провода МПВ использованы дл  реализации эталонных обмоток 8 и 9 соответственно предыдущей 3 и последующей 7 делительных обмоток.

Провода, размещенные р дом вдоль по поверхности изолированного про- вода, закрепл ют по всей длине. Размещение секций делител  по волновому закону в двухдекадном делителе осуществл етс  следующим образом.Внутренний периметр сердечника разбиваетс  на три части, чтобы в каждой : части уложилось 10 витков основного подготовленного ранее жгута (изолированного провода с размещенными на нем 10 проводами делительной обмотки ) . Наматыва  все врем  основной жгут на сердечник в виде спирал нанос т первые три витка по границам участков, на которые разбит периметр сердечника. При этом после намотки трех витков возвращаютс  к начальному, первому витку. Новые

0

5

0

5

0

5

0

5

Три витка укладываютс  р дом с витками , намотанными при первом обходе по периметру сердечника. Затем навивают следующий р д. Всего жгутом делают дес ть обходов по периметру сердечника. Таким образом выполн ют 30 витков жгутом. Если учесть, что жгут состоит из размещенных вокруг изолированного провода дес ти проводов , из которых затем образуют секции делительной обмотки 3, то в конечном итоге секции делител  оказываютс  размещенными также по волновому закону вокруг сердечника, а значит, им присущи все преимущества волновых обмоток: пропорциональность между числами витков в секци х, ин- дуктивност ми рагссе ни  и их активными сопротивлени ми

После окончани  намотки выбирают один из дес ти проводов за начальный (первый). Конец первого провода соедин ют с началом второго р дом расположенного провода, затем конец второго провода соедин ют с третьего р дом расположенного провода и т.д.

Места соединени   вл ютс  отводами 10-20 делительной обмотки 3. Аналогичньм образсм выполн етс  последующа  делительна  обмотка 7, с той лиап разницей, что число витков всей делительной обмотки 7 рав но 30. J . .

В качестве спаренных коммутационных элементов 25 и 26 между делительными обмотками 3 и 7 использованы переключатели типа ПГМ-11П2Н. ;

Высокопотенциальные и низкопотен- циапьные выводы делительных обмоток, эталонных обмоток, выводы спарен- , ных коммутационных элементов выведены наружу дл  подключени  внешних

:средств измерени . К разъемным соединител м 5 и б подключаетс  источник 32 напр жени  переменного тока (например , генератор сигналов низкочастотных ГЗ-109). К разъемным соединител м 21 и 23 подключаетс  нуль- индикатор 31 напр жени  переменного

. тока, В качестве нуль-индикатора 31 применен дифференциальный указатель

. ДУ-12М.

Разъемные соединители 23, 29 и 27, 30 соедин ютс  между собой с помощью медных перемычек.

Аналогично выполн ютс  следующие две магнитные системы, содержащие соответственно 3 и А делительные обмотки (декады) и 5 и 6 декады.

Калибровка всех отводов делительных обмоток шестидекадного индуктивного делител  напр жени  ДИ-6 № 001 произведена за 4 ,ч. Дл  калибровки же индуктивного делител  ДИ-6 (нужны сравнени  с вспомогательным трансформатором делителем напр жени  с коэффициентом передачи 0,1) потребовалось 16 ч (таким путем производилась калибровка известного уст- , ройства).

Кроме того, такие прив занные эталонные обмотки дают р д значительных преимуществ в плане достоверности получаемых результатов при .проведении как первичных, так и периодических , аттестаций индуктивных делителей напр жени , так как эталонные обмотки размещены внутри делител , в геометрическо1м центре жгутов калибруемых делительных обмоток , занимают стабильное посто нное место, один раз и навсегда одними и теми же проводниками необходимые контрольные точки выведены наружу дл  подключени  средств измерени  и контрол , отсутствие внешних соединительных цепей (кроме придаваемых к нуль-индикатору и источнику напр жени  переменного тока) позвол ет любому поверителю собрать идентичную поверочную схему.

Размещение эталонных обмоток в геометрическом центре жгутов калибруемых делительньк обмоток позвол ет производить самокалибровку индуктивных делителей напр жени  в расширенном диапазоне частот, так как емкостное вли ние эталонной обмотки на отдельные секции калибруемых делительных обмоток одинаково.

Таким образом, размещение, эталонных обмоток в геометрическом центре жгутов калибруемых делительных обмоток , вывод контрольных гнезд дл  подключени  внешних средств измерени  к опорным и калибруемым секци м.

малое число ручных подготовительных

операций при калибровке позвол ет

. ;достаточно быстро и без особых тру5 дозатрат производить самоблокировку

индуктивных делителей напр;1жени .

Предлагаемое устройство найдет . применение в поверочной практике,в частности при первичных и периоди- 10. ческих поверках образцовых масштабных измерительных преобразователей ;напр жени  переменного тока - ивдук- тивных делителей напр жени .

15

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Индуктивный делитель напр жени , со.держащий каскады, выполненные в виде двухступенчатых трансформаторов

   на двух ферромагнитных сердечниках, на одном из которых намотана обмотка возбуждени , делительна  обмотка намотана на оба сердечника жгутом из N изолированных проводов и имеет

   одинаковое число витков с обмоткой возбуждени , а между делительными обмотками включены спаренные коммутационные элементы, отличающийс  Тем, что, с целью упроще-,

   ни  эксплуатации путем упрощени  процесса его калибровки в расширенном диапазоне частот, в него введены разъемные соединители, кажда  делительна  o6NfOTKa снабжена эталонной обмоткой выполненной в виде изолированного провода, размещенного внутри жгута из N изолированных проводов , в его геометрическом центре так, что провода жгута расположены

   равномерно в последовательности соединени  секций делительных обмоток, кажда  последующа  д елительна  обмотка соединена с предьщущей через разъемные соединители и спаренные

   коммутационные элементы, одни из выводов эталонной обмотки и спаренного коммутационного элемента каждой делительной обмотки соединены между собой, а другие их вьшоды предназначены дл  подключени  через разъем

   ные соединители к внешним средствам измерени  при калибровке.