Трансформаторный высоковольтный мост переменного тока

(51)4 С 01 В 17 ГОСУДАРС ПО ДЕЛА АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ точник 1 пиов с плечевьодной обмот 34 емкости,образцовуюивления, пов высо 973,оль твысоко10, 1 079. Техция по измеж ения, 19, 2 рядник 2 ток 37,ается упро при апря Повыша счет области нсьном пер 1 ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ВЫСОКОВОЛЪТНЬМОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится кэлектроиэмерительной техники. Траформаторный высоковольтный мост менного тока содержит итания, компаратор 25 томи обмотками 26-28 и выхкой 29, образцовую мерудетектор 36 равновесия,,меру 35 активного сопроторитель 33 напряжения,ные переключатели 2, 6,рядный делитель 30 напррительные трансформаторобъект 18 измерения, раблок 38 уравновешиваниябезопасность измеренийщения способа уравновешкрайне низком измерителжении. 1 э.п, ф-лы, 3 ил1 139606Изобретение относится к технике иможет быть использовано при построении трансформаторных мостов переменного тока, предназначенных для изглерения параметров емкостных объектовна высоком напряжении,Целью изобретения является повышечие безопасности измерений путемпроведения процесса уравновешиванияпри крайне низком измерительном напряжении и упрощение конструкции моста путем исключения высоковольтногоизмерительного трансформатора.На фиг, 1 показана принципиальная 15схема моста; на фиг 2 и 3 - мостс включением по прямой и "перевернутой" схемам.Трансформаторный высоковольтныймост переменного тока содержит источник 1 питания, переключатель 2 (высоковольтный) с подвижными 3, первым ивторым неподвижными 4 и 5 контактами,переключатель 6 (высоковольтный) сподвижным 7, первым и вторым неподвижными 8 и 9 контактами, переключатель 10 (высоковольтный) с подвижным11, первым и вторым неподвижными 12и 13 контактами, переключатель 14(высоковольтный) с подвижным 15, первым и вторым неподвижными 16 и 17,контактами, объект 8 измерения, первый измерительный трансформатор 19 тотока с первичной 20 и вторичной 21обмотками, второй измерительный трансформатор 22 тока с первичной 23 ивторичной 24 обмотками компаратор 25токов с плечевыми обмотками 26 - 28и выходной обмоткой 29, делитель 30напряжения с верхним 31 и нижним 32 40плечами, повторитель 33 напряжения,образцовую меру 34 емкости, образцовую меру 35 сопротивления, детектор36 равновесия, разрядник 37, блок 38уравновешивания, 45Источник 1 высокого напряжения соединен с контактами 4 и 5 переключателя 2 и неподвижными контактами 12,13 переключателя 10.Неподвижный контакт 8 переключателя 6 соединен с подвикным контактом3 переключателя 2 и неподвижным контактом 17 переключателя 4, а контакт 9 соединен с обмоткой 20 трансформатора 19 тока и неподвижным контактом 16 переключателя 14, подвижныйконтакт 15 которого соединен с повторителем 33 напряжения, разрядником37 и сопротивлением 32 делителя 30,92сопротивление 31 которого соединенос подвижныгл контактом 7 переключателя6Объект 18 измерения соединен сподвижным контактом 3 переключателя2, контактом 8 переключателя 6 и обмоткой 20 трансформатора 19 тока, обмотка 21 которого соединена с первичной обмоткой 23 трансформатора 22,Плечевые обмотки 26 - 28 соединенысоответственно с обмоткой 24 трансформатора 22, образцовой мерой 34 емкости и образцовой мерой 35 сопротивления, а выходная обмотка 29 - с детектором 36 равновесия, Средняя точкаделителя 30 соединена с разрядником37 и повторителем 33 напряжения.Мост работает следующим образом,При включении источника 1 питаниявысокое напряжение через соединенныемежду собой неподвижный 4 и подвижный 3 контакты переключателя 2 подводится к объекту 18 измерения, ачерез соединенные между собой неподвижный 8 и подвижный 7 контакты переключателя 6 - к делителю 30 напряжения, В результате по первичной обмотке 20 измерительного трансформатора19 тока протекает ток 1 , пропорцихфональный импедансу Кобъекта 18 измерения, а через делитель 30 напряжения - ток 1, пропорциональныйсопротивлению делителя, Ток 1 ,2 Хтрансформируясь при помощи первого19 и второго 22 измерительных трансформаторов тока, создает в компараторе 25 токов при.помощи обмотки 26магнитный поток, пропорциональныйпараметрам импеданса Е объекта 18 изХизмерения, Реактивная и активная составляющие этого потока уравновешиваются соответственно потоком, создаваемым в компараторе 25 током, протекающим по обмотке 27 и возникающимв результате действия выходного напряжения повторителя 33 напряженияна образцовую меру 34 емкости, и потоком, создаваемым током, протекающим пб обмотке 28 и возникающим врезультате действия выходного напряжения повторителя 33 напряженияна образцовую меру 35 активного сопротивления. Низковольтное напряжение, подаваемое на вход повторителя33 напряжения, формируется при помощи делителя 30 напряжения,Результат сравнения магнитных потоков, создаваемых обмотками 26, 27и 28 компаратора 25 токов, восприни1396069мается выходной обмоткой 29 и фиксируется в процессе уравновешивания моста детектором 36 равновесия,Аналитически процесс уравновешивания моста может быть представлен5следующим образом,Уравнение равновесия моста имеетвцд В Б - значение сопротивленияверхнего 31 и нижнего32 плеч делителя 32 напряжения соответственно;С В - значения емкости и сопротивления образцовыхмер 34 и 35 емкости иактивного сопротивлениясоответственно;коэффициент передачиповторителя 33 напряжения.Из выражений (4), (3), ( 2) и (1) путеьг.послЕдовательной подстановки можно найти уравнения равновесия моста по емкости (С ) и проводимостихпотерь (О ): 10)" з20 В 5) 13 идп и т,(1+ ы Сп 1 пфВ х 2)шэпгп 1 с 1 ВгБ Я точника 1 гд напряжени откуда следует, что подекадное уравновешивание моста по емкости может осуществляться путем регулировки чис" ла витков шг обмотки 27, по проводимости - путем регулировки числа витков п)э обмотки 28 компаратора 25 токов, а выбор диапазона измерений может быть осуществлен изменением числа витков ш, и п)г обмотки 26 и 24 компаратора 25 токов и измерительного трантрансформатора 22 токов соответственно,Рассмотренная измерительная це ь моста, соответствующая прямой" схеме включения, в общем виде представлена на фиг, 2. Так как вывод первичной обмотки 20 измерительного трансформатора 19 тока, не связанный с объектом 18 измерения, подсоединен к общему проводу, а со стороны компаратора 25 токов измерительные трансформаторы 19 и 22 тока испытывают режим короткого замыкания, на выводах обмоток 21, 23, 24 и 26 действует крайне низкое измерительное напряжение, что одновременно с низким измерительным напряжением, действующим на нижнем плече 32 делителя 30 напряжения, обеспечивает высокую безопасность измерений. п стота.елителя 30 ния выражеи ч 1 им образом: ы - кругова учетом включен орителя 33 напр для ампер-витко о записать след ов ни о щ Вг- З) 5 ът 1 ) = О ш Ццп п 1э Во сло витков обмоток 2 8 компаратора 25 то соответственно; и н ко где ч 1, ч 1 1)г 1 - ампер-витки,ф гф эобмоток 26, 27 и 28 компаратора 25 токов соответственно.Ампер-витки ч 1с учетом включения объекта 18 измерения по параллельной схеме замещения и с учетом коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов 19 и 22 тока равны питания;число витков первичной20 и вторичной 21 обмоток измерительного трансформатора 19 тока соответственно;- число витков первичной23 и вторичной 24 обмотокизмерительного трансформатора 22 тока срответственно;- число витков обмотки 26компаратора 25 токов;емкость и сопротивлениепотерь объекта 18 измерения; фиг. 3 представлена измерите пь рассматриваемого моста, с139606отнетствующая "перевернутой схемевключения, Эта схема образуется притаком состоянии высоковольтных переключателей 2, 6, 10 и 14, когда ихподвижные контакты 3, 7, 11 и 15 подсоединены к неподвижным контактами 5,9, 13 и 17 соответственно. В этомСлучае, в отличие от "прямой" схемывключения, на выводах первичной обмотки 20 измерительного трансформатора 9 тока действует практически всенапряжение источника 1 питания, ОднаКо благодаря наличию второго измери 1 ельного трансформатора 22 тока, работающего в режиме короткого замыкания, и аналогичному режиму работыкомпаратора токов на обмотках 21., 23,24 и 26 измерительных трансформаторов19 и 22 тока и компаратора 25 токовсоответственно также действует крайне низкое измерительное напряжение,что обеспечивает безопасность измерений и при включении моста по "переЭернутой" схеме. 25Для обеспечения высоких рабочегойапряжения и электрической мощностиверхнее высоковольтное плечо делителя 30 может быть выполнено в виде последовательно соединенных групп парал 0лельно включенных резисторов,Технико-экономический эффект доСтигается уменьшением аппаратурныхЗатрат и упрощением конструкции. Аппаратурные затраты уменьшаются благодаря замене образцовых магазинов ем 35Мости и сопротивления, состоящих избольшого количестна точных образцовыхмер емкости и сопротивления, на однуобразцовую меру емкости и одну образ цовую меру сопротивления в данномтрансформаторном мосте.Обеспечение высокой безопасностиизмерений позволяет легко осуществить автоматизацию процесса уравновешивания, что будет способствовать росту производительности, труда и, следовательно, образованию дополнительного экономического эффекта.Формула из обретения501, Трансформаторный высоковольтный мост переменного тока, содержащий источник питания, компаратор токов, образованный первой, второй и третьей обмотками, образцонук меру емкости, .первый вывод которой соединен с первым выводом второй обмотки компаратора токов, третья обмотка которогоподсоединена к соответствующим выводам детектора равновесия, образцовуюмеру активного сопротивления и повторитель напряжения, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше ния безопасности измерения и упрощении конструкции, в него введены четыре переключателя (высоковольтных),разрядник, делитель напряжения, дваизмерительных трансформатора тока ичетвертая обмотка компаратора токов,причем первый неподвижный контактпервого переключателя и первый неподвижный контакт второго переключателя подсоединены к высоковольтному зажиму источника питания, подвижныйконтакт первого, первый неподвижныйконтакт третьего и первый неподвижный контакт четвертого переключателей подсоединены к высоковольтномузажиму объекта измерения, вторые неподвижные контакты первого и второго переключателей подсоединены к общей шине моста, второй неподвижныйконтакт третьего, подвижный контактвторого и второй неподвижный контактчетвертого переключателей подсоединены к первому выводу первичной обмотки первого измеригельного трансформатора токов, другой вывод которой соединен с низковольтным зажимом объекта измерения, а его вторичная обмотка включена параллельно первичной обмотке второго измерительного трансформатора тока, вторичная обмотка которого включена параллельно первойобмотке компаратора токов, подвижныйконтакт третьего переключателя подсоединен к высоковольтному зажиму делителя напряжения, средний вывод которого соединен с первым выводом разрядника,и с входом повторителя напряжения, выход последнего соединен свторым выводом образцовой. меры емкости и через меру активного сопротивления соединенс первым выводом четвертой обмотки компаратора токов, приэтом низковольтный зажим делителя напряжения, второй вывод разрядника,второй выход повторителя напряжения,вывод детектора равновесия, а такжевторые выводы первой и четвертой обмоток компаратора токов и выводы параллельно соединенных обмоток измерительных трансформаторов тока подсоединены к подвижному контакту четвертого переключателя,396069 Составитель В. Семенчукаковская Техред М.Ходаиич КорректоР М. Максимиш дак Заказ 2491/46В но СС Подпи комитета и открытий ская наб.,/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная 2. Мост по и. 1, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что делитель напряжения выполнен резистивньк, а его высоковольтное плечо выполнено в виде Тираж 772 ИИПИ Государственно по делам изобретений 5, Москва, Ж, Ра последовательно соединенных групп параллельно включенных образцовых резисторов,