Автоматический компенсатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 949511(51 М, Кп. з 6 01 й 17/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для измерения постоянных токов, напряжений и ЭДС.Известны автоматические компенсаторы, содержащие резисторные измерительные цепи с реохордом, усилитель некомпенсации с реверсивным двигателем на выходе и механической связью вала, двигателя с движком реохорда 1).Однако указанные. компенсаторы позволяют измерять компенсационным методом только ток. Измерение с их помощью напряжений может быть произведено только косвенно, что приводит к методической погрешности, Кроме того, они иМеют узкий диапазон измерения тока, с расширением которого растет структурная погрешность.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является автоматический компенсатор, содержащий мостовую измерительную цепь с реохордом, в измерительную диагональ которой через движок реохорда последовательно включены усилитель некоменсации и зажимы для подключения измеряемого напряжения, источник напряжения питания, реверсивный двигатель, под- . ключенный к выходу усилителя и механически связанный с движком, вспо-могательный образцовый резистор,потенциальные зажимы которого при измерении тока соединены с входнымизажимами напряжения, а токовые - свходными зажимами для.подключенияизмеряемого тока 2).Однако при измерении тока этимустройством имеет место методическаяпогрешность измерения от измерениярежима работыцепи с измеряемым током,.в которую вводится образцовыйрезистор, что снижает точность измерения и сужает область примененияизвестного компенсатора, посколькуцелый ряд токовых датчиков физических величин имеет малые выходные токи, для измерения которых требуетсяобразцовый резистор большого сопротивления.Кроме того, при такой конструкциикомпенсатора, при нарушении контактамежду движком и обмоткой реохорда 25 (чаще всего вследствие появления окисной пленки) напряжение между нимивесьма мало или (в момент компенсации) отсутствуети не может вызватьэлектрического пробоя окисной пленки. ЗО Это приводит к частьм отказам компен 949511сатора в работе, снижая его надежностьЦель изобретения - повышение точности измерения;. надежности и расширение функционалЬных воэможностейустройства. 5Указанная цель достигается тем,что в автоматическом компенсаторе,содержащем мостовую измерительнуюцепь с реохордом, движок котороговключен в одну из диагоналей мосто Овой цепи, усилитель некомпенсации сподсоединенным к его выходу реверсивным двигателем, вал которого механически связан с движком реохорда,источник питания и зажимы для подЬключения измеряемой величины, в немисточник питания выполнен в видестабилизатора тока, к одному из концов измерительной диагонали подключен один из входных зажимов усилителя и один из входных зажимов дляподключения измеряемого тока, другойвходной зажим усилителя соединен сподвижным контактом дополнительновведенного переключателя, один иэ 25неподвижных контактов которого подключен к одному из входных зажимовдля подключения измеряемого напряжения, а другой - к другому зажиму дляподключения измеряемого тока, которыйЗОчерез добавочный реэйстор подключен кдругому концу измерительной диагоналии другому зажиму для подключения измеряемого напряжения, при этом входныезажимы для подключения измеряемоготока соединены через вспомогательныйвыключатель.На чертеже представлена схема автоматического компенсатора.Компенсатор содержит мостовую измерительную цепь, образованную резис"4 Оторами 1-4 и реохордом 5, источникпитания - стабилизатор б тока, обра, зующий, вместе с подключенным к еговыходу движком реохорда, диагональпитания мостовой цепи, усилитель 7 45некомпенсации с подсоединенным к еговыходу реверсивным двигателем 8,вал которого механически связан сдвижком реохорда, входные зажимы 9и 10 для подключения измеряемых напряжения и тока, соответственно, добавочный резистор 11, включенныйпоследовательно с зажимами для подключения измеряемого тока в измерительную диагональ мостовой цепи, переключатель 12 режимов работы компенсатора (на схеме показан в положении,соответствующем режиму измерения тока), выключатель 13, изменяющий диапазон измерения напряжений (при изме-ренин тока - разомкнут),При измерении тока переключатель 12 и выключатель 13 находятся в положении, йоказанном на схеме. Измеряемый ток подводится к зажимам 10, к 65 которым подведен также компенсирующий. ток. Если эти токи не равны, то на входе усилителя некомпенсации имеется сигнал и реверсивный двигатель 8 вращается и перемещает движок реохорда 5. Последний измеряет компенсиру= ющий ток до момента компенсации,когда компенсирующий и измеряемый токи равны, При этом сигнал на входе усилителя исчезает, двигатель останавливается и по шкале производится отсчет измеряемого тока. А так как напряжение между зажимами измеряемого тока весьма близко к нулю, то и входное сопротивление компенсатора также практически равно нулю. При этом измеряемая цепь не нагружена и методическая погрешность, свойственная известному компенсатору,отсутствует.Выведем уравнение шкалы компенсатора в режиме измерения тока. Предположим, что сопротивление вспомогательного резистора 11 равно нулю.Учтя это в момент компенсации можно считать измерительную декаду закороченной. Компенсирующий ток определяется как), = "1, (1) В свою очередьЛРр+Ц,)3 . В 3р+В +а В+В где К,Н ,й и й, " сопротивлениясоответственнорезисторов 1-4мостовой схемы;выходной ток стабилизатора тока;1,1 - токи в двух смежных плечах моста;1 к - выходной (компенсирующий) токЛ- параметр, характеризующий относительное положение движка реохорда и равный -" (где ЬК р - соейКрпротивление между движком реохорда и его нижним по схеме выводом, а Вр полное сопротивление реохорда). Очевидно, что в начале шкалы компенса-. тора Л=О, а в конце Л=1, т.е. ОЛ 1.Подставив последние выражения в (1) получаемйу В КлГ НВ 4 К+К+Ваа+З Поскольку 1 к есть линейная функцияшкала компенсатора линеййа, причем в зависимости от соотношения слагаемых в скобках последнего выражения (т.е. в зависимости от значений сопротивлений резисторов) она может бить с подавленным нулем, нулем в начале или внутри себя. При измерении напряжений или ЭдС, переключатель 12 ставится в положение, противоположное показанному на схеме. Измеряемое напряжение подводится к зажимам 9 и, если оно не равно компенсирующему, то на вход усилителя .некомпенсации поступает сигнал. Далее все происходит, как и при измерении тока. Компенсирующее напряжение по теореме о эквивалентном генераторе определяется выражениемРВихгде О - выходное (компенсирующее)кнапряжение;Р , - выходное сопротивление измерительной схемы, т.е,сопротивление ее междуконцами измерительной диагонали.Поскольку выходное сопротивлениестабилизатора тока весьма велико (простыми средствами может быть достигнуто Р 10 Ом), то при определении Р 8,х диагональ питания можно считать разомкнутой. Отсюда следует, что выходное сопротивление измерительной схемы постоянно и не зависит от положения движка реохорда.Таким образом, Ок отличается от 1 только постоянным коэффициентом, равным РвЫхПостоянство РВык позволяет простыми средствами изменять диапазон измерений компенсатора. Для этого,в него введен вспомогательный резистор 11 и выключатель 13 При сопротивлении резистора 11 Р фО и замкнутом в режиме измереня напряжения выключателе 13 новое значение компенсирующего тока 1 определяется какй рьаРВых Р 44 РВих+ Рна компенсирующего напряжения О( Рек к м к Р РВИх+ НПри разомкнутом выключателе 13 диапазон измерения напряжений не изменяется, т.е.=Ок, Меняя сопротивление резистора 11 Р, можно обеспечить необходимый диапазон измерений компенсатора. В частности, максимальный диапазон измерения тока имеет место при Р =О.Устройство позволяет на три порядка уменьшить в режиме измерения тока входное сопротивление компенсатора и, исключив методическую погрешность, повысить точность измерения и существенно расширить совокупность устройств и цепей, где может быть использован компенсатор.При нарушении контакта между движком реохорда и обмоткой увеличивается выходное напряжение стабилизатора тока, которое может достигатьдесятков вольт. Это напряжение обеспечивает электрический пробой окисной пленки, восстановление контакта и, следовательно, работоспособность устройства.Постоянное выходное сопротивление измерительной схемы в обоих режимах измерения, обуславливающее постоянную чувствительность, дает возможность обеспечить оптимальную динамику следящей системы предлагаемого автоматического компенсатора,во всех точках шкалы. 510 формула изобретения Автоматический компенсатор, содержащий мостовую измерительную цепьс реохордом, движок которого включенв одну из диагоналей мостовой цепи,усилитель некомпенсации с подсоединенным к его выходу реверсивным двигателем, вал которого механическисвязан с движком реохорда, источникпан и зажимы для подключения измеряемой величины, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, надежностии расширения функциональных возможностей, источник питания выполнен ввиде стабилизатора тока, к одномуиз концов измерительной диагоналиподключен один из входных зажимовусилителя и один из входных зажимовдля подключения измеряемого тока,35 другой входной зажим усилителя соединен с подвижным контактом дополнительно введенного переключателя,один иэ неподвижных контактов которого подключен к одному из входных40 зажимов для подключения измеряемого напряжения, а другой - к другомузажиму для подключения измеряемоготока, который через добавочный резистор подключен к другому концу45 измерительной диагонали и другомузажиму для подключения измеряемогонапряжения, при этом входные зажимы для подключения измеряемого тока соединены через вспомогательныйвыключатель.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, .Теплоэнергетические и химикотехнологические приборы и регулято 55,ры. Л., Машгиз, 1959, с.51-55.2. Электрические измерения; Средства и методы измерений (общий курс).Под ред.Е.Г.Орамкова. М., "Высшаяшколами, 1972, с.258,949511 Составитель В.СеменчукФилиппова Техред М. Рейвес Корректор В Бутяга ак Заказ 5739/ПодписноеВССР1д.4/5 лйал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 32 ТиражНИИПИ Государстпо делам изобр13035, Москва,717венного комитета Сетений и открытийЖ, Раушская наб