SU1277002A1 - Трансформаторный мост переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных дл  высокочастотных измерений параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретени  - повьшгение точности измерени  - достигаетс  за счет исключени  вли ни  остаточных параметров и паразитных св зей между элементами моста. Дл  этого в устройство дополнительно введены вспомогательные ветви, кажда  из которых состоит из потенциометра, конденсатора и коммутатора . На чертеже показаны источник 1 питани , первична  обмотка 2, вторичные обмотки 4 и 5 трансформатора 3, переключатель 6 диапазонов с контактами 6.1-6.6, объект 7 измерени , компаратор 8 токов с обмотками 9-11, вспомогательньм трансформатор 12 с обмотками 13 и 14, образцовые меры емкости 15, сопротивлени  16, дополнительна  обмотка 17, трансформатор 12, вспомогательные ветви, состо щие из потенциометров 18.1-18,п, конденсаторов 19.1-19.п и коммутаторов 20.1-20.п, детектор 21 равновеси . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроизмеритео}ьной технике и может быть использовано при построении мостов переменного тока, предназначенных, дл  высокоточных измерений параметров комплексных сопротивлений. Целью изобретени   вл етс  повыП1ение точности измерени  за счет исключени  неравномерности погреш- ности измерени  по диапазонам и за счет исключени  вли ни  остаточных параметров и паразитных св зей между элементами моста. На чертеже представлена функциональна  схема устройства. Трансформаторный мост переменного тока содержит источник 1 питани  подключенный к первичной обмотке 2 трансформатора 3 напр жени  с двум  вторичными обмотками 4 и 5, переключатель 6 диапазонов с контактами 6.1 -6.6, первые выводы перек.пючател  соединены с секци ми обмотки 4, а вторые - с зажимом дл  подключени  объекта 7 измерени , компаратор 8 то ков с обмотками 9-11, .обмотка 9 которого через переключатель 6 соедине на с вторым зажимом дл  подключени  объекта 7 измерени , вспомогательный трансформатор 12 напр жени  - с первичной обмоткой 13 и вторичной обмот кой 14, первична  обмотка -13 которо го соединена с образцовой мерой 15 емкости, а вторична  обмотка 14 - с образцовой мерой 6 сопротивлени , дополнительна  обмотка 7 вспомогательного трансформатора 12 напр жени  подключена к всномогательным ве в м,, состо щим из потенциометров 18.1-18.П, конденсаторов 9.1-19.п и коммутаторов 20.1-20.п, детектор 21 равгювеси , подключенный к обмот ке 11 компар 1тора токов. I Устройство работает следующим об разом. При включении источника питани на обмотках 4 и 5 трансформатора 3 напр жени  возникают напр жени , по действием которых в ветви объекта 7 измерени  и в образцовой ветви создаютс  токи .,„ и .,„ соответственн с Д i и Эти токи, протека  но обмоткам 9 и 10 компаратора 8 токов, создают в сердечнике последнего соответствую щие магнитные потоки, результат сра нени  которых воспринимаетс  детектором 21 равновеси . Сигналы, вырабатываемые детектором 21 рарновесик 02 используютс  дл  ург.вновешивани  моста. Выбор диапазона измерений в процессе уравновешивани  моста осуществл етс  регулировкой числа витков обмотки 4 трансформатора 3 напр жени  и числа витков обмотки 9 компаратора 8 токов при помощи контактов 6.1-6.6 переключател  6 диапазонов. Благодар  механической св зи синхронно с контактами переключател  6 диапазона включаютс  коммутаторы 20.1--20.ь вспомогательных ветвей таким образом, что после выбора диапазона измерений включенной остаетс  только та вспомогательна  ветвь, котора  соответствует выбранному диапазону измерений, Каж;.т;а  из вспомогательных ветвей создает корректирующий ток 1„, который уменьшает вли ние па точность измерени  паразитных св зей межсду элементами моста, остаточных .парамет ров элементов моста, недостаточной злектромагнит и)й св зи между плечевыми обмотками трансформатора напр жени  и компаратора токов, а также неравенства значени  образцовой меры емкости номинс;льному (расчетному значению). Регулировка тока Т„ осуществл етс  в процессе метрологической настройки моста и состоит в установлении такого положени  движков потенциометров вспомогательных ветвей, при котором показани  на отсчетном устройстве моста не станут равными паспортному (действительному ) значению подсоедин емых к мосту высокоточных мер емкости. Количествегпаые соотношени  между параметрами основной мостовой цепи и :вспомогательноЙ1 ветви могут быть найдены путем вывода уравнени  равновеси  моста с учетом действи  механизма коррекции. Условие равновеси  моста имеет вид wl.. где wl амперв.;1тки ветви объекта измерени ; ампервитки ветви образцовых мер. Ампервитки wl, дл  реактивной составл ющей равны -т. где t) - напр жение источника 1 пит ни ; m,m число витков обмоток 2 и 4 трансформатора 3 напр жени п - число витков обмотки 9 ком паратора 8 токов; uJ - кругова  частота; Cjf - емкость объекта 7 измерени  Ампервитки ветви образцовых мер (также дл  реактивной составл ющей) определ ютс  выражением Wl + HL iilld rl lSjB h 2 mMO ™3 где in - число витков обмотки 5 тран сформатора 3 напр жени ; fij - число витков обмотки 10 компаратора 8 токов; hi,,In - число витков обмоток 13 и 17 вспомогательного трансформатора 12 напр жени  соответственно; С„- емкость образцовой меры 15; К - коэффициент делени  потенциометра 18; емкость конденсаторе 19. Сравнива  выражени  (2) и (3) и реша  их относительно С, получим с + (4) С ---2-2 г Ч m,n, ° Так как действие погрешностей моста может быть оценено как измене- ........- - m о ние-отношении числа витков -; п.™- и емкости G, выражение (4) может быть представлено следующим обра-зом: (i+SJ(i + g,)(i.5 1 i + }2.l{ 5Kn2oL С S2C ±( + - m, п п, р п° 1 1 тз.т ПдКпСо5

,S. ,S.

- погрешности мосс„ та, оцениваемые через изменение отношени  витков и емкости образцовой меры 15. вы 45 вел Нап ров рав 5 jg ка мо

д5 55-- o,oooi5%,,

т.е. на ничножно малую величину.

Таким образом, изобретение позвол ет простыми средствами повысить точность трансформаторных мостов переменного тока. Из выражени  (6) видно, что при равенстве .1 -8 -ь& которое достигаетс  в процессе регулировки потенциометров.18.1-18.и на каждом из диапазонов измерений, выражение (6) становитс  равным 5аП2 с т.е. Погрешности измерени  устран ютс . Поскольку уровень сигнала коррекции , необходгошй дл  компенсации указанных погрешностей, достаточно мал (он составл ет дес тые и даже сотые доли процента от корректируемого сигнала), к элементам вспомогательным ветвей не представлетс  высоких метрологических требований. Ухудшение точности измерени , вызыБаемое нестабильностью элементов вспомогательных ветвей, определ етс  ражением 100 - 9) - изменение погрешности измерени  моста из-за нестабильности элементов вспомогательных ветвей; о - погрешность моста, достигнута  в результате корректировки; о - суммарна  нестабильность элементов вспомогательной ветви, %. Из (9) видно, чтoл&  вл етс  ичиной высокого, пор дка малости. ример, если в результате регулики достигнута точность измерений, на  0,015% (т.е. &„ 0,015%), а 1%, т.е. 5 - относительно велиобща  погрешность измерени  та ухудшаетс  на значение

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Трансформаторньш мост переменного тока, содержащий источник питани , выходами подключенньм к первичной обмотке трансформатора напр жени , первые выводы первой вторичной обмотки которого через соответствующие контакты переключател  диапазонов соединены с первой клеммой дл  подключени  объекта измерени , первый вывод второй вторичной обмотки трансформатора напр жени  соединен с первыми выводами образцовой меры емкости и первичной обмотки вспомогательного трансформа тора напр жени , первый вывод первой вторичной обмотки которого соединен с первь м выводом образцовой меры сопротивлени , второй вывод которой и второй вывод образцовой меры емкости сое . динепы с первым выводом первой обмоки компаратора токов, первые выводы второй обмотки которого через соответствующие контакты переключател  диапазонов соединены .с второй клеммой дл  подключени  объекта измерени , К третьей обмотке компаратора токов входами подключен детектор рановеси , а вторые выводы первой и второй вторичных обмоток трансформатора напр жени , второй вывод перво вторичной обмотки и второй вывод первичной обмотки вспомогательного трансформатора , напр жени  и вторые выводы .первых двух обмоток компаратора токов соединены с общей шиной, о тл и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повьплени  точности измерени  за счет исключени  неравномерности погрешности измерени  по диапазонам и за счет исключени  вли ни  остаточных параметров и паразитных св зей между элементами моста, в него введены вспомогательные ветви, кажда  из которых состоит лз потенциометра конденсатора и коммутатора, причем конденсатор включен между средними выводами потенциометра и подвижным контактом коммутатора, неподвижные контакты коммутаторов всех ветвей подсоединены к первому выводу первой обмотки компаратора токов, два

   других вывода потенциометра всех ветвей подсоединены соответственно

   к выводам дополнительной обмотки вспомогательного трансформатора напр жени , средний вывод которой подсоединен к общей шине, а подвижный контакт каждого из коммутаторов соединен механически с соответствующим контактом переключател  диапазонов.