Трансформаторный магазин импеданса

(57) Изобретение при построении о газинов емкостей ан.б. использазцовых мерольших номинсодержит об а зцовыи значении. Устр-в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт зАН УССР(56) Братусь Ю.В., БуКарпенко В.П. Построеторных образцовых мери схемы электроизмериройств и систем: Сб,кол,: ф.Б, Гриневич иНаукова думка, 1985,54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МАГАЗИН ИМПЕДАНСА импеданс (И) 1 и двухобмоточные трансформаторы Т 2 и 5 соответственно собмотками 3,6 и 4,7, Введен И 8. Т 5выполнен двухступенчатым с двумя сердечниками 14 и 15. Обмотки 6 и 7расположены на обоих сердечниках 14и 15а обмотки 16 и 17 - на сердечнике 15, Выводы обмотки 16 соединеныс выводами И 8. Начало обмотки 17соединено с концом обмотки , а конец обмотки 17 - с .второй выходнойклеммой и совместно с первой выходной клеммой образует выход устр-ва.Подключение к обмотке 4 низкоомнойнагрУзки - И 1 обеспечивает Т 2 практически в режиме Т тока. Использование устр-ва позволяет на порядокповысить точность преобразования И,в результате чего возможно построение достаточно точных магазинов емкостей больших номинальных значений.Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при построении образцовых мер и магазинов емкости больших номинальных значений.Целью изобретения является повышение точности преобразования импеданса.На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема трансформаторного магазина импеданса с дополнительным четырехобмоточным трансформатором; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема трансформаторного магазина импеданса с двухступенчатым трансформатором с двумя сердечниками,1 О 15 Трансформаторный магазин импеданса содержит образцовый импеданс 1, 20 первый двухобмоточный трансформатор 2 с первой обмоткой 3 и второй обмоткой 4, второй двухобмоточный трансформатор 5 с первой обмоткой 6 и второй обмоткой 7, дополнительный импе- данс 8, дополнительный четырехобмоточный трансформатор 9 с первой обмоткой 10, второй обмоткой 11, третьей обмоткой 12 и четвертой 13, двухступенчатый трансформатор 5 по ЗО фиг. 2 с первым сердечником 14 и вторым сердечником 15 с третьей обмоткой 16 и четвертой обмоткой 17.Трансформаторный магазин импе- данса работает следующим образом.К второй обмотке 4 первого двух- обмоточного трансформатора 2 подключена низкоомная нагрузка - образцовый импеданс 1, что обеспечивает работу этого двухобмоточного транс форматора 2 практически в режиме трансформатора тока. При протекании тока в цепи обмотки 4 на образцовом импедансе 1 возникает падение напряжения. Из-за влияния тока намагничи вания сердечника первого двухобмоточного трансформатора 2 и падения напряжения на остаточных сопротивлениях обмотки 4 напряжение на импедансе 1 несколько меньше, чем было бы при 50 ,идеальном трансформаторе тока. Ток намагничивания сердечника второго двухобмоточного трансформатора 5, протекающий по обмоткам 6 и 10 также уменьшает напряжение на импедансе 1. ЭДС на зажимах последовательно соединенных обмоток 6 и 10 меньше напряжения на образцовом импедансе 1 на величину падения напряжения на остаточных сопротивлениях этих обмоток. Напряжение, приложенное к обмоткам 6 и 10, распределяется между этими обмотками неравномерно. Основная часть этого напряжения приложена к зажимам обмотки 6 и лишь незначительная часть этого напряжения к зажимам обмотки 10. Такое перераспределение напряжений обусловлено шунтированием обмотки 10 через дополнительный четырехобмоточный трансформатор 9 с обмотками 10 и 11, дополнительным импедансом 8. Второй двухобмоточный трансформатор 5 с обмотками 6 и 7 работает в режиме, близком к режиму холостого хода, так как вторая обмотка 7 подключается к высокоомным потенциальным цепям измерительного прибора, Поэтому напряжение на его второй обмотке 7,1обусловленное напряжением на обмотке 6, пропорционально величине образцового импеданса. Эквивалентное сопротивление трансформаторного магазина импеданса (2 з) определяется отношением напряжения Й на его потенциальных зажимах к току 1, протекающему в цепи обмотки 3.Компенсация погрешностей в этом устройстве происходит следующим образом. Дополнительный трансформатор работает в режиме, близком к режиму трансформатора тока, так как он нагружен низкоомным импедансом 8,При равенстве числа витков обмоток 10 и 11 и равенстве величин импеданса 1 и дополнительного импедан- са 8 в цепи обмотки 11 будет протекать ток, равный току намагничивания сердечника второго двухобмоточного трансформатора 5. Падение напряжения на дополнительном импедансе 8, вызванное этим током, равно уменьшению напряжения на образцовом импе. дансе 1 за счет влияния тока намагничивания сердечника второго двухобмоточного трансформатора 5. При равенстве остаточных сопротивлений обмоток 6, 10 и 11 падения напряжения на них будут равны.Напряжения, приложенные к обмотке 11, определятся суммой напряжения на дополнительном импедансе 8 и на остаточных сопротивлениях этой обмотки. Это напряжение трансформируется в обмотки 12 и 13, а затем напряжение компенсации на зажимах последовательного соединения обмо 1383223ток 12 и 13 складывается с напряжением обмотки 7. Увеличивая число витков в последовательном соединении обмоток 12 и 13, можно добиться не только компенсации влияния тока намагничивания сердечника второго двух- обмоточного трансформатора 5 и падений напряжений на остаточных сопротивлениях обмотки 6, но и компенсации влияния тока намагничивания10 сердечника первого двухобмоточного трансформатора 2 и падений напряжений на остаточных сопротивлениях обмотки 4. При равенстве сопротивлений импедансов 1 и 8, равенстве числа15 витков обмоток 4, 6, 10 и 11, одинаковых размерах и магнитных свойствах трансформаторов сердечников 2, 5 и 9 максимальной компенсации погрешностей добиваются при равном20 числе витков обмоток 7 и 12 и вдвое большем, чем в обмотке 7, числе витков обмотки 13. При этом полностью скомпенсированы погрешности первой сгепени малости, вызываемые влиянием токов намагничивания сердечников первого и второго двухобмоточных трансформаторов 2 и 5, и вдвое уменьшаются погрешности, вызванные паде ниями напряжения на остаточных сопротивлениях обмоток 4 и 6.Выражение для эквивалентного сопротивления этого устройства имеет вид35Ш 9 Шэ К К 2 о Еэ,Е =Е (1 --- 10 --- 3 )9 О Ш 24Х4Х 2 Р э4где Е, - полное сопротивление обРазцового импеданса 1, равноеполному сопротивлению допол 40нительного импеданса, 8;Ш 9 э ШЭэш - число витков обмоток 3, 4,и 7, соответственно;К - активное сопротивление обмотки 4, равное активнымсопротивлениям обмоток 6,10, 11;Х- реактивное сопротивление обмотки 4, равное реактивнымсопротивлениям обмоток 6,10, и 11.Регулирование эквивалентного сопротивления трансформаторного магазина импеданса может осуществляться 55 совместным регулированием величин образцового импеданса 1 и дополнительного импеданса 8, совместным ре гулированием числа витков обмоток 3, 7, 12 и 13 либо совместным регулированием числа витков обмоток 4, 6, 10 и 11.Принцип работы и компенсация погрешностей в устройстве с двухступенчатым трансформатором (фиг, 2) осуществляется аналогично рассмотренному в устройстве на обычных трансформаторах, Дополнительное повышение точности в устройстве с двухступенчатым трансформатором.достигается за счет вдвое меньшего остаточного сопротивления обмотки 6 (фиг.2), чем остаточных сопротивлений обмоток 6 и 10 в устройстве на обычных трансформаторах (фиг, 1).Выражение для эквивалентного сопротивления трансформаторного магазина импеданса с двухступенчатым трансформатором имеет видшьш 1 В Ео Ео2 =Е - .,-(1 - 8 --- 3 - -)э О ш 2 Х Х4 4 где 2, - полное сопротивление импедансов 1 и 8; ш, ши ш, - число витков обмоток 3, 4и 7 соответственно, причемчисла витков обмоток 4, 6 и 16 равны, а число витков обмотки, 17 вдвое больше числа витков обмотки 7;активное сопротивление обмотки 4, равное активнымсопротивлениям обмоток 6и 16;- реактивное сопротивлениеобмотки 4, равное реактив. ному сопротивлению обмоток6 и 16. Трансформаторный магазин 1 импеданса можно включать в измерительную цепь, меняя местами их токовые и потенциальные зажимы, однако при этом точность преобразования импе- данса несколько уменьшится. Это вызвано нессиметричностью схемы трансформаторного магазина импеданса. 1Использование трансформаторного магазина импеданса позволяет на порядок повысить точность преобразования импеданса, в результате чего возможно построение достаточно точных магазинов емкостей больших номинальных значений,1383223 Составитель Ю. ЧернышПекарь Техред А.Кравчук а кснмишинец рект едактор Тираж 772сударственного комитета СССам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб.,90/41 ВНИИПИ по д 113035одписн аказ д, 4/5 Проектная,тие, г. Ужгоро кое п Формула изобретенияТрансформаторный:. магазин импе- данса, содержащий образцовый импе- данс, первый трансформатор, причем выводы первой обмотки первого трансформатора являются входом трансформаторного магазина нмпеданса, а начало второй обмотки первого трансформатора соединено с первым выводом образцового импеданса и началом первой обмотки второго трансформатора, начало второй обмотки второго трансформатора является первой выходной клеммой трансформаторного магазина импеданса, а конец второй обмотки первого трансформатора соединен с концом первой обмотки второго трансформатора и с вторым выводом образцового импеданса, о т л и . ч а ю щ и й с я тем, что, с целью Производственно-полигр повышения точности преобразованияимпеданса, введены дополнительныйимпеданс, а второй трансформатор выполнен в виде двухступенчатого трансформатора с двумя сердечниками, причем первая и вторая обмотки второготрансформатора расположены на обоихсердечниках, а третья и четвертая 10 обмотки второго трансформатора расположены на втором сердечнике, а выводы третьей обмотки соединены свыводами дополнительного импеданса,начало четвертой обмотки второготрансформатора соединено с концомвторой обмотки второго трансформатора, конец четвертой обмотки второготрансформатора соединен с второйвыходной клеммой и совместно с первой выходной клеммой образует выходтрансформаторного магазина импеданса.