Трансформаторный мост переменного тока

11 ц 5885 О 2 Йоаз Йоеетскик Сокиалистических Республик(61) Доно, (22) Заявл ццтсльцос к авт. свил-вуецо 23,12.74 (21) 2087501/21 явкисдцц ппсм прц Госуларствеивый комите Совета Министров СССР по делам изобретений(088.8) Бюллетень Леиса ция 2 б. 01,78 открытий 72) Авторы изобретения В. Н. Карандеев и Т, И. Карандееватитут электродинамики АИ Украинской ССР 71) Заявцтсл 54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТО т авновешивание мос Изобретение отцосится к элсктроизмерительной технике, а точцсс к той ее области, которая зацпмасгся измерением параметров комплексных сопротивлений на переменНом токе.Известны устройства для измерения параметров трсхэлсмснтцых двухполюсников. Для точного определения параметров трехэлементных двухполюсциков используется мост переменного тока, предназначенный для измерения двух параметров конденсаторов по параллельной схеме замещения.Для определения трех параметров двухполюсника производят сначала измерения двух параметров на нескольких частотах, а затем осуществляют пересчет по известным аналитическим выражениям 11.Эти устройства обладают одним существенным недостатком: в них используются регулирусмыс меры сопротивления (резисторы, конденсаторы). Так как регулируемые меры могут быть изготовлены с меньшей точностью, чем постоянные, то и измерение с их помощью производится с мсньшей точностью. Кроме того, при использовании регулируемых мер сопротивления линии уравновешивания представляют цз себя окружности. Это приводит к возникновению связи между контурами уравцовсцивания, которая ухудшает окружность процесса уравновешивания, а в ряде случаев даже делае р тацсвозмоокным1-1 аиболсе близким к изобретению по технической сущности является трансформаторный 5 мост переменного тока для измерения параметров конденсаторов по параллельной двухэлсмснтной схеме замещсния. С помощью этого моста снимается частотная характеристика двухполюсника, а затем по известным анали тическим зависимостям производится пересчети определяются искомые параметры трехэлементного двухполюсника 2. Однако известное устройство не обеспечивает раздельный отсчет по всем трем измеряемым параметрам.15 Это приводит к усложнению устройства, таккак для обеспечения необходимого быстродействия математическая обработка результатов измерения (пересчет параметров) должна производиться автоматически, т. е. с привле чецисм специализированных цифровых вычислительных устройств или машин, и для обеспечения заданной точности измерения количсство мостов переменного тока для измерения двух параметров конденсаторов должно рав няться количеству частот измерения.Цель изобретения - повышение точностиизмерения и уменьшение времени измерения путем обеспечения раздельного отсчета трех измеряемых параметров. Это достигается тем, 30 что трансформаторный мост переменного тока для измерения параметров трехэлементного двухполюсника, представляющего собой последовательную цепь из резистора и параллельно соединенных конденсатора и резистора, содержащий генератор синусоидального наприкения изменяющейся частоты, трансформатор напряжения, компаратор токов, измеряемый объект и образцовые меры, детектор равновесия и устройство уравновешивания, снабжен промежуточным трансформатором и суммирующим устройством, одни входы которого соединены через резисторы с одними плечевыми обмотками трансформатора напряжения, а другие - через конденсаторы с другими плечевыми обмотками трансформатора напряжения, выход; суммирующего устройства соединен с первичной обмоткой промежуточного трансформатора, регулируемая вторичная обмотка которого соединена последовательно с псрегулируемой плечевой обмоткой основного трансформатора напряжения в ветви измеряемого двухполюсника.Схема трансформаторного моста переменного тока представлена на чертеже.Мост содержит генератор 1 синусоидального напряжения изменяющейся частоты; основной трансформатор 2 напряжения с генераторной и плечевыми пь пг и пз обмотками (обмотки п 2 и пз выполнены декадно-регулируемыми), объект 3 измерения (трехэлеиентный двухполюсник); образцовые меры Яо, Рь % Со, С 1; суммирующее устройство 4 на основе операционного усилителя; суммирующее устройство 4 на основе операционного усилителя; промежуточный трансформатор 5, вторичная обмотка пз которого выполнена декадно-регулируемой и соединена последовательно с нерсгулируемой обмоткой а; компаратор б токов с обмотками ть тг и т; детектор 7 равновесия; устройство 8 уравновешивания, управлявшее изменением числа витков обмоток2,ПЗИПЗ.Для доказательства обеспечения раздельноо отсчета измеряемых параметров в предлагаемом мосте, определим условие его равновесия. Запишем соотношение токов, протекающих в компараторе токов (дитектор 7 равновесия имест близкое к нулю входное сопротивление): иу 1 у - 1 .и - 1 о%2, (1) В момент равновесия ток 1, равен нулю и мы получим уравнение: Выразим токи 1 х и 1 ю через напряжение питания измерительной цепи У, генератора 1 и параметры элементов цепи. для определения тока 12 найдем сначала напряжение 11, которое подается на объект измсрения. Оно будет равно: 65 10 15 20 25 30 35 40 45- и,+ Хпп,+ д + .2 С Подставим (3) и (5) в (2), приведем левуючасть полученного выражения к общему знаменателю и умножим обе части этого выражения на Приравнивая порознь вещественную и мнимую составляющие к нулю, окончательно получим:Яг ПЗ КхП И+И П 2, П 2 П 20 2, 2 2 Для измерения трех независимых параметров объекта необходимо, чтобы мост был уравновешен как минимум на двух частотах, т. е. условие равновесия не должно зависеть от частоты. Поскольку в уравнении (8) имеются частотно-зависимый и частотно-независимый члены, а условие равновесия не должно зависить от частоты, то необходимо, чтобы эти два члена независимо друг от друга равнялись нулю,т, е.т,ПзСД 2 - тгСоП 21 Гх = О (9)П 4тгС 12 Кх(1 1)п 4 тгпзСоОпределим из (10) Сх и подставим в (7). После преобразования получимЛг ПЗП,И 4 + ,П 2ПгПгйойхй 1 П 4(14)Подставляя (11) и (14) в одно из уравнений (7)(8), получимЯх: - Я (15)Таким образом из выражений (11), (14) и (15) видно, что выбирая в качестве регулируемых параметров обмотки пгпз и пъ, получим раздельный отсчет соответственно по измеряемым параметрам Ях, С, и д,Из уравнения (6) видно, что при поочередном изменении (регулировке) чисел витков обмоток г;, ггз и п 2 происходит линейное изменение либо активной, либо реактивной, либо одновременно активной и реактивной составляющих, т. е. что линии уравновешивания по всем трем параметрам будут прямыми,Реализация предлагаемого устройства позволит существенно уменьшить аппаратурные затраты на создание приборов для точного измерения трех параметров двухполюсников. Так как такие схемы замещения присущи ряду конденсаторов, работающих в диапазоне частот, то создание упомянутых устройств позволит повысить качество контроля конденсаторов,Ф ор мула изобретенияТрансформаторный мост переменного тока для измерения параметров трехэлементного двухполюсника, представляющего собой последовательную цепь из резистора и параллельно соединенных конденсатора и резистора, содержащий генератор синусоидального 5 напряжения изменяющейся частоты, трансформатор напряжения, подключенный к генератору, компаратор токов, измеряемый объект и образцовые меры, подключенные с одной стороны к обмоткам трансформатора напря жения, а с другой - к обмоткам компараторатоков, детектор равновесия и устройство уравновешивания, подключенные к указательной обмотке компаратора токов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности из мерения и уменьшения времени измерения путем обсспечения раздельного отсчета трех измеряемых параметров, он снабжен промежуточным трансформатором и суммиругощим устройством, одни входы которого соединены 20 через резисторы с одними плечевыми обмотками трансформатора напряжения, а другие - через конденсаторы с другими плечевыми обмотками трансформатора напряжения, выход суммирующего устройства соединен с первич ной обмоткой промежуточного трансформатора, регулируемая вторичная обмотка которого соединена последовательно с нерегулируемой плечевой обмоткой основного трансформатора напряжения в ветви измеряемого двухполюс- ЗЭ ника. Источники информации,принятые во внимагше при экспертизе З 5 1. Авторское свидетельство СССР Хо 356571,кл, 6 01 К 17 гг 06, 1970.2. Трансформаторные измерительные мосты под ред. К. Б. Карандеева, М 1970,с, 169..3 пх оррсктор Е. Хмелева Тираж 1109та Совета Министровнгй и открытийРатгнская наб к 415 аказ 3253,11 11 з 11 Г 10 Гос гпарс по 113035, епактор 11. Кога Составитсль П, ЛягинТсхрсд И. Михайлова д. Ъъ 144асиного комитсснам пзобрстс1 осква, Ж-ЗЗ,Тпно рафня, нр, Сапунова, 2 ПодписпосСР