Автотрансформаторный мост переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1661650 01 й 17/12 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ П амики АН УССРСурду; В.П.Салюк и системы для измеенсаторов,/ Под ред, оветское радио, 1978. сэнергоиздат, 1949,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) ЦИФровые приборырения параметров кондС.Л,Эпштейна, - М.: СЭлектричество, ГоМ 8, с. 65-66.(54) АВТОТРАНСФОРМАТОРНЫИ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано . для измерения параметров комплексных сопротивлений, Цель изобре. тения - повышение точности измерения за счет исключения погрешности от дискрет,ности. Автотрансформаторный мост переменного тока содержит автотрансформатор 1, объект 2 измерения Д)с образцовой мей 3170), генератор 4 синусоидального сигнала, паразитное сопротивление 55) в узел соединения 2 о и 2, переключатели 6, 7, 8, .индикатор 9 неравновесия. 1 ил.Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения накопления погрешности от дискретности.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого моста.Автотрансформаторный мост содержит автотрансформатор 1, объект 2 измерения ,(2 х) и образцовую меру 3(2 о), генератор 4 ,синусоидального сигнала. В узле соедине ния токовых зажимов образцовой меры 3 и объекта 2 измерения существует паразитное сопротивление 5(2 п), Переключатели 6 - 8 осуществляют коммутацию вторых токовых зажимов образцовой меры 3 и объекта 2 измерения, а также индикатора 9неравновесия. Кроме того, к нерегулируемому плечу автотрансформатора 1 подключен делитель 10 напряжения.В исходном положении переключатель 6 находится в положении 11, переключатель 7 - в положении 12, переключатель 8 - в положении 13. При таком положении переключателей производится уравновешивание моста путем изменения числа витков гп 1 регулируемой обмотки атотрансформатора, Количество витков гп 2 второй обмотки при том остается неизменным.Условия равновесия для этого случая записывается в видегп 1 2 х + 2 п%2 2 огде 2 п - паразитное сопротивление;2 х - сопротивление объекта измерения;2 о - сопротивление образцовой меры.После этого переключатель 6 устанавливают в положение 14, переключатель 8 - в положение 15. Положение переключателя 7 не изменяется. При таком положении пеф реключателей измеряют напряжение Оп на индикаторе неравновесия и запоминают его. Напряжение Оп представляет собой падение напряжения на паразитном сопротивлении 2 п за счет протекания через него тока объекта и меры. Напряжение Оп может быть измерено с высокой точностью, несмотря на то, что его величина незначитель- на (Оп лежит на уровнемВ), Это объясняется тем, что сопротивление 2 п с падающим на нем напряжением представ. ляет собой достаточно мощный источник напряжения (эа счет малого внутреннего сопротивления 2 п 4 10 м), Это означает, что, взяв индикатор с большим входным сопротивлением, можно получить высокое отношение сигнал/шум.(2) Оп =2 п или, обозначая Оп/ОогП 1к гп 22, =а 2 пИз этого уравнена 2 п а(7)К П 12Подставляя это выражение в первоеуравнение системы (4) и, решая его относительно 2 х, определяют:5 2 х = - 2 о - й 2 огп 1(8)гп 2В это уравнение входят только известные величины - отношения чисел витковобмоток, отношение измеренных напряжений а: и коэффициент передачи делителя 1.Величины, которые могут быть известны с недостаточно. высокой точностью, - это1 и а: . Однако они входят только во второеемое, которое определяет лишь добавсчет погрешности. вносимой 2 п. Наер, если 2 п таково, что вызываемая имшность лежит на уровне 10, то поности а и 1 влияют в 10 раз меньше,т.е, если д а= д к = 10 , то результируюслага 55 ку за прим погре грешЗатем переключатель 7 устанавливается в положение 16, При этом к индикатору 9 подключается выход делителя 10 напряжения. Напряжение Оо на выходе делителя 5 также измеряется и запоминается,Записывают условия равновесия и измеряемые напряжения для всех трех этапов измерения.Для первого этапа условие равновесия 10 моста записывается в виде(1)2 х+2 2 оНапряжение, измеряемое на второмэтапе(напряжение на 2 п), определяется как: 15 , О гп 1Оп =2 п где О - напряжение генератора.На третьем этапе измеряют опорные напряжения Оо на выходе делителя, которое 20 равноОо= Огп 2, (3) где 1 - коэффициент передачи делителя 10 напряжения,Таким образом, можно записать систе му из трех уравнений: п 11 2 о = %2 2 х + гп 2 2 пОп =2 п 2 +;",(4)2 х +2 п Оо =Ог 1( ГП 2,Из третьего уравнения системы находят О и подставляют его во второе уравнение:ОоП 111661650 Таким образом, предлагаемый авто- трансформаторный мост позволяет значительно, на несколько порядков, повысить точность измерения, Это достигается за счет более точного измерения погрешности, что приводит к повышению точности. Формула изобретения Составитель В,СеменчукТехред М,Моргентал Корректор М,Демчик Редактор М.Бланар Заказ 2119 Тираж 413 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 щая погрешность может быть получена 10 б.Погрешность с которой может быть измерено 0 в, а следовательно, и а зависят от погрешности, вносимой 2 п. Чем больше по грешность от 2 п, тем больше 2 п (при фиксированном 2 х), тем больше 0 О и тем с большей точностью его можно измерить. При этом, в отличие от известного моста, в котором всегда происходит накопление по грешности от дискретности, в предлагаемом накопление погрешностей отсутствует, Действительно, пусть разрешение индикатора составляет в 100 нВ при напряжении генератора 10 В, а сопротивления 2 О и 2, 15 равны 10 кОм, причем 2 п = 1 Ом. В этом случае погрешность за счет 2 л будет 0,01 в то время, как индикатор позволяет уравновешивать мост с погрешностью 510, т,е.0,00005, Это означает, что погрешность от 20 2 п необходимо уменьшить в 2 10 раза,зПри использовании известного моста погрешность измерения по крайней мере в два раза ы ше дискретности уравновешивания, т,е, погрешность составляет 1,0 . Для 25-бпредлагаемого моста погрешность определяется следующим образом. Падение напряжения на 2 лОп) составляет 1 мВ. Это эквивалентно генератору напряжения 1 мВ с внутренним сопротивлением 1 Ом. Для 30 того, чтобы с максимальной точностью измерить 0 п, необходимо согласовать .входное сопротивление индикатора с внутренним сопротивлением генератора. В нашем случае, если входное сопротивление 35 2 вх составляет 10 Ом, то вносимая им по 4грешность составляет меньше 10, Для это го можно использовать обыкновенный трансформатор, который преобразует большое входное сопротивление индикатора в 40 10 кОм. При этом увеличивается напряжение на индикаторе. Если не использовать согласование сопротивлений, напряжение 1 мВ можно измерить с погрешностью 10, Таким образом, результирующая погреш ность составляет 10 1010 . Это на два порядка лучше, чем в известном приборе. Автотрансформаторный мост переменного тока, содержащий индикатор равновесия, первый вывод которого соединен с общей шиной, четырехзажимную образцовую меру, четыре зажима для подключения объекта измерения, автотрансформатор, начала плечевых обмоток которого соединены соответственно с первыми потенциальными зажимами для подключения меры и объекта, а концы - с общей шиной, генератор напряжения, включенный между первыми токовыми зажимами, для подключения объекта и меры, вторые токовые зажимы для подключения меры и объекта соединены между собой и первым переключателем, первый неподвижный контакт которого подключен к второму потенциальному зажиму для подключения объекта измерения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель напряжения, второй и третий переключатели, причем первый вход делителя напряжения подключен к началу второй обмотки автотрансформатора, а его выход соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя, подвижный контакт которого соединен с вторым выводом индикатора равновесия, а второй неподвижный контакт - с подвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт первого переключателя соединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт которого подключен к второму потенциальному зажиму для подключения образцовой меры, а второй неподвижный контакт третьего переключателя и второй вход делителя напря- . жения соединены с общей шиной,