Трансформаторный измерительный мост

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Реса ублик(23) Приоритет Гасударственный квинтет Совета Мнннстров СССР оо делан нэоорвтеннй н открытнй(43) Опубликовано 05.04.76.Бюллетень13 (45) Дата опубликования описания 02.07.76(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ 1оИзобретение относится к электроиэме-рительной технике может быть использовано при построении пифровых мостов пере 1меннрго тока, предназначенных для измере;ния параметров комплексных сопротивлений.Известен трансформаторный измеритель 1 ный мост, содержащий источник питания,,образцовые,меры, соединенные с нуль-индикатором, трансформатор напряжения, часть 10вторичных обмоток которого образуют урав-.новешивающие тетрады с подсоединеннымик каждой секции тетрад полупроводниковыми ключами, имеющими заземленную об.щую точку; вспомогагельные трвнсформаторы, вторичные обмотки которых в уравновем, щиваюшнх: тетрадвх; включены последовательно, а первичная обмотка каждого из,них подсоединена к выходам двух соответ,ствующих противофаэно включенных секций 20.каждой тетрады.,Такой мост не может обеспечить высокой точности измерения из-за паразитных сопротивлений в тетрадных элемегтах,оствточных сопротивлений полунроводнико, хо 2вых ключей, сопротивления меди обмотоквспомогательных трансформаторов и свя1 занных С ними обмотек трансформаторанапряжения еЦель изобретения - повышение точностиизмерения.Предлагаемый мост снабжен вспомога тельными полупроводниковыми ключами,1 дополнительными обмотками трансфорл.ато.ра напряжения и вспомогательных транс1 форматоров и операционным усилителем,выход которого подключен к ветви вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов, а каждый из входов через дополнвфтельную обмотку каждого иэ вспомогательных трансформаторов к. соответствующейгруппе дополнительных обмоток трансформ .матора напряжения, выводы когорых соедиваны со вспомогательными полупроовод-.иковыми ключами,На фиг 1 приведена принципиальнаясхема измерительного моста; на фиг, 2 принципиальная схема оцной иэ его тетрвд.Мост содержит источник питания 1,1 ттрансформатор напряжения 2 с первичной3 обмоткой 3 и вторичной обмоткой 4, образцовую меру 5, нуль-индикатор 6, уравновешивающие тетрады 7, операционныйусилитель 8.Тетрада содержит вспомогательныетрансформаторы 9, 1 О с первичными об, мотками 11, 12 и вторичными обмотками13, 14, дополнительными обмотками 15,16, вторичные об: отки 17-26 трансформматора нащ жения, полупроводниковыеключи 27-34, вспомогательные полупроводниковые ключи 35-42.Источник питания 1 подключен к первичной "генераторноИ обмотке 3 трансформатора напряжения 2, Его вторичнаяоблатка 4 подключается к измеряемомуобъекту 43. Ток ветви измеряемого объек-та уравновешивается током, протекаюшимпо образцовой мере 5, а степень равновесия регистрируется нуль-индикатором 6.Напряжение, подводимое к образцовоймере, представляет собой сумму напряже 4ний, одним из слагаемых которой является напряжение, вырабатываемое тетрадами 3 другим - напряжение, вырабатываемое операционным усилителем 8,Выходное напряжение тетрады, действующее на выводах 44 45, образуетсяиэ напряжений, снимаемых со вторичныхобмоток 13, 14 вспомогательных трансформаторов 9, 10, первичные обмотки 11,12 которых получают питание от соответствующих обмоток 15, 16 и 20, 21трансформатора напряжения 2Из-за паразитных сопротивлений - оста-точного сопротивления полупроводниковыхключей 27-34, сопротивления меди обмоток 15, 16, 20, 21, 11, 12 трансфор-матора 1 напряжения 2 и вспомогательныхтрансформаторов 9, 10 соответственно,выходное напряжение тетрады отличаетсяот соответствующей ему суммы э,д.с.обмоток 15, 16 и 20, 21 трансформатора напряжения 2 на сумму падений напряжений, возникающих на паразитных сопро-,тивлениях тетрады, Этц падения напряже-,ния выделяются при помощи дополнительных обмоток 15 и 16 вспомогательныхтрансформаторов 9, 10, объединенных вгруппы дополйительных обмоток 17, 18,19 22, 23, 24 трансформатора напряжения 2 и вспомогательных полупроводниковых ключей 35-42. С этой целью до-полнительные обмотки 15 и 16 вспомогательных трансформаторов 9, 10 включаются по отношению к группам дополнительных обмоток 17-24 трансформаторанапряжения встречно, причем числа вит 1, ков обмоток 15 и 16 выбирают соответ 4ственно равными числам витков обмоток11 и 12, числа витков дополнительныхобмоток 17-24 выбирают таким образом,чтобы соблюдались условия:5 15=17 20=2216 =- 17+ 18 2122+2315+16 17+18+19 20+2122+23+24;а вспомогательные ключи управляютсятак, что при замыкании ключа 27 эамы кается одновременно вспомогательныйключ Э 6, при замыкании ключа 32 ключ 40, Аналогичным образом при замыкании ключей 29, 33 замыкаютсявспомогательные ключи 37, 42, апри од- ф новременном замыкании ключей 27, 29,31, ЗЗ замыкаются вспомогательные ключи 38 и 42.Благодаря тому, что в каждой иэ ветвей, состоящей иэ групп дополнительных ф обмоток трансформатора напряжения и до-полнительной обмотки вспомогательныхтрансформаторов, сравниваются мало отличные друг от друга по значению сигналы,а также благодарятому что нагрузкойветвей являются ысркоомные входы (точки 46, 47) операционного усилителя 8,упомянутые ветви работают в режиме, близком к режиму холостого хода. В результате на выводах дополнительных обмоток1 трансформатора напряжения и дополнитель- ной обмотки вспомогательного трансформатора действуют практически полные э.д,с.,наводимые в этих обмотках, Так как э.д,с.дополнительных обмо ток трансформатора 35напряжения равны э.д,с, соответствующихим обмоток этого же трансформатора, аэ.д,с, дополнительных обмоток вспомогательных трансформаторов равны э,д.с, 40этих же обмоток трайсформатора напряжения, но уменьшенным на сумму паразитныхпадений напряжений, то выделяемые в вет- вях паразитные падения напряжений и будутпредставлять собой сигналы, поступающие на входы операционного усили еля 8.При помощи операционного усилителя онискладываются и одновременнс измерительными напряжениями тетрад подводыся к образцовой мере 5, Вследствие этого напряжение на зажимах образцовой меры возрастает и становится таким, какимоно было бы, если бы паразитные сопротивления в тетрадах моста отсутствовали,Таким образом, погр иность измерения, у вызываемая действием паразитных сопрътивлений тетрад, устраняется.Эта погрешность отсутствует лишь приидеальных характеристиках операционногоусилителя. На практике она все же имеетнекоторое конечное значение представляетсобой величину высокого порядка малости. Она вычисляется по закону сложных процентов (как процент от процента): например, если погрешность, вносимая параэитными сопротивлениями тетрад, составля,ет 0,5%, а точность операционного уси.лителя равна 1%, то погрешность, оставшаяся после воздействия выходного сигнала операционного усилителя, равна 0,005%, т. е. пренебрежимо мала. Формула изобретения1Трансформаторный измерительный мост, содержащий источник питания, образцовые меры, соединенные с нудь-индикатором, енсформатор напряжения, часть вторич ных обмоток которого образует,уРюновещивающие тетрады с подсоединенными к каждой секции тетрад полупроводниковымя ключами, имеющими заземленную общую точку; вспомогательные трансформаторы,вторичные обмотки которых в уравновекивающих тетрадах включены последова-тельно, а первичная обмотка каждого иэних подсоединена к выходам двух соответ.ствующих противофаэно включенных сек,ций каждой тетрады, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышенияточности, он снабжен вспомогательными1 О полупроводниковыми ключами, дополнительными обмотками трансформатора напряже-ния и вспомогательных трансформаторов;и операционным усилителем, выход которого подключен к ветви вторичных обмоток15 вспомогательных трансформаторов и каждый иэ входов через.дополнительную обмотку каждого иэ вспомогательных трансвформаторов - к соответствующей группедополнительных обмоток трансформатора20 напряжения, выводы которвк соединенысо вспомогательными полупроводниковьЬ.2 щ 1029 Подоисао сс филиал ППП "Патент" г. Ужгород л. Поектиая з БЪ 75 дниипи г дарстве: ного комитета Совета Министров по делам изобретений н открытийМосква, 113035, Раущская иаб., 4