Компенсатор постоянного тока

О. П И.С А Н ИИЗОВР-БЕ Н И Я щ 659962 Сова Советских Сациалистических Республик(43) Опубликован СССР пе делан изобретенийоткрытий Дата опубл Авторыизобретения Л натычук, С. А, Андрусяк, В. И. Бо и 3. 1 О. Готра циальное конструкторское бюро в приборостроени(71) Заявител кроэлектро 4) КОМПЕНСАТОР ПОСТОЯННОГО ТО ем Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения ЭДС, напряжения, тока, сопротивления и мощности потенциометрическим методом на постоянном 5 токе.Известен компенсатор постоянного тока, содержащий измерительные декады, состоящие из ряда последовательно соединенных преобразователей (резисторов) тока в 10 ЭДС, нормальный элемент, устройство установки рабочего тока и компенсации тем. пературной зависимости ЭДС нормального элемента, а также устройства коммутации измерительных декад, устройство расшире ния пределов измерения, делитель напряжения, нуль-индикатор, зажимы для подключения измеряемой величины и три источника регулируемого постоянного тока 11). 20Недостатком такого компенсатора является его многоконтурная структура, требующая отдельного источника питания для каждого из трех контуров, что вызывает значительную погрешность измерения от нестабильности рабочих токов в каждом из контуров, а также узкие пределы измерения.Наи более близким техническим решениданному изобретению является компенсатор, содержащий измерительную и замещающие декады, регулируемый источник рабочего тока, образцовую камеру ЭДС - нормальный элемент, последовательно соединенные зажимы для подключения измеряемого напряжения и нуль-индикатор, подключенные параллельно устройствам коммутации измерительных декад, переключатель пределов измерения, а также устройства установки рабочего тока и компенсации температурной зависимости ЭДС нормального элемента и делитель напряжения для расширения пределов измерения 2.Недостатком такого компенсатора является погрешность от нестабильности рабочего тока, влияние вариации переходных сопротивлений коммутационных устройств и их паразитных термо-ЭДС, а также узкие пределы измерения,Кроме того, недостатком известных компенсаторов является применение делителей напряжения для расширения пределов измерения, которые потребляют значительную мощность от источника измеряемого сигнала и вносят погрешность в результат измерения, и низкая производительность измерений из-за необходимости частого контроля и установки рабочего тока.Целью изобретения является повышение точности и расширение пределов измерения3бсз цотреблсцц эцсргцц от цсгочццк; И,)- хс 1)ясмого пацр 5 Тксцц 5.Поставленная цель достигается тсм, чтов ко)пенсатор постоянного тока, содср 3 кащий измерительные декады, состоящие цз ряда последовательно соеднс 5 Иых цреобразовате,)ей тока в ЭДГ ц устройств коммутации, рсгулцрусмый источник т ска, оЛин ыход которого со.дцнсц изм.риСльць)мц дскяд(ми, цос,)сдо 3 Я Вл ИО дцнг нцыс зажиы д 1 подел 10 чс 1 И 5 из 310.ряемого напряжения ц нуль-индцкатор, подключенные параллельно устройствам коммутации измерительных декад, псреклОчатсль пределов цзмерснця, через оторый рсгулируемы источник тока соединен с образцовой мерой ЭДС ц другой выход которого соединен с измеритсл(ными декадами, устройства установки рабочсго тока и расширения пределов измсрсция, введены послсдовательцо сосдицсцные усилитсл расогласования и указатель неравновссц, и 3с 3 и 1 ( л ь и 1 с дс к а д ы 13 ь ц Ол и с ц ы ц дс Вихрсых мцоговцтковых тсрмшреобразоватслсй, элсктричсские нагреватели которых сое;1 ццсцы между сооой, а ооразцовяя мера ЭДС ц устройства установки рзбочсго тока и расширения пределов цзмсрсцця выполнены в 5 де единой многозначной радиоктивной меры ЭДС, имеющей четыре токовых входа и дифферепциальны) выход ЭДС, подключснный ко входу усилителя рассогласования, выход указатсля неравновесия сосдицсц с уираляОщим входом р 1- гулирусмого источника тока.Принци)1 и(3 льня 5 Схсм я ко. циячр) представлена на чертсжс.Ком 11 сцс(1 ционна 51 часть прибора содср-жит первую 1, вторую 2, третью 3, )сВсртую 4, пятую 5 и ц)естуО 6 измеритсльцыс дскады. 1 аждая пара соссдццх измерит.тьцых дскад, т. с. 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 131 Иолиены соответственно на одном из трех ихревых термопрсобразователей 7, 8 ц 9. Вихрсвыс термопреобразоватсли 7, 8 ц 9 содержат по два электрических нагрсватсля 7-1 и 7-2, 8-1 и 8-2, 9-1 ц 9-2 соответственно ц мцоговптковую бсско)3 утаццоцнуо яццзотропную спираль 7-3, 8-3 ц 9-3 с прямоугольцоц цли цилицдричсской формой витков. Отводы 7-4, 8-4 и 9-4 от соотвсттвующих витков спцралсй 7-3, 8 3 ц 9-3 ря- паяцы на коммутационные устройства (декадные переключатели) 10, 11, 12, 13, 14 ц 15 и цмсют по одиннадцать положений соответственно: 10-0, 10-1 10-10; 11-0, 11-1, , 11-10; 12-0, 12-1, , 12-10; 13-0, 13-1, , 13-10; 14-0, 14-1, , 14-10 и 15-0, 15-1, , 15-10.Выход 10-11 коммутационного устройства 10 первой измерительной декадь 1 соединен с первым из двух зажимов 16 для подключения измеряемого нацря)кения, второй зажим сосдинен с одним цз входов цульиндикатора 17, второй вход которого сос 51 15 2ЗО 45 5) 5 60 (5 1дццсц с 1 Ходм 15.1 Имм 3 а Оццц ог(" 1)Оис 1 а 1: цс Р 1,.(сльО,11 а -ды. 1.1 арев(1 Сгц 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2соединены мс 3 кду собоц послдоа гсльцо,однако цх сосдицснис .,10 жст Оыть , ИяряллелыЫ 1, смсшанцым цлц ком бцнироацц 31. Первый 18 1,и г 3 тр 011 9 Иьс ы г цм 1)цьцсрому 20-1 ьходуИк; ока 20: ки р 3)121-), х 0,1 ; )1;тлм рснц 21. Выход 11-112-1, 13-1114-11 цсрсключагслсй 11, 12, 13; 14 попарно соедцнсцы между собой.Образцовая мсря ЭДС ц устройя у я 01 и рабочсго 1 Ок(1 ц Сццрсцц прЯлов измсрец)гя ыполцсцы цлс .:; Иоймногозначной радиоактцной моры ЭДС 22,собранной на чствсртом 22-1 икре:ю:,; тс 13 мопреобразоватсгс, содсржащсм трц элскгричсских нагреателя 22-2, 22-3 и 22-4)адиоизотоцць)йСтоИцкСцл22-0, .1 ИО 3 Вгкова Яцц.)гро)па спи,ь 22-( р 1 дюяктиьчОй меры ЭД 1, 22 цм(1 т ряц; ироццкно црылоугольцу 1 р л 3 пко.1 адиоактццый исто Ик 3 ла 22-5 состоит из гермстцчного конт йцра 22-7, Вкотором размсц(ц р(д).1:3 т 1, а)рц,срплутоний 238, ц сильф(па 22-8, гсрмстцчцосочлененного с ко)тсйцсром 22-7. СЛьфон22-8 жестко закрсплен ня корпусе 22-9 Ооразцовой моры ЭДГ 22 и устаноле: ВОвцутрсшцою полость спирали 22-6 гякимобразом, гго он цодогрс 3 т процачал -НО тОльео В 1 итк 013 сс 1 ОИ бокоопИ 013 рхпост П;1 ч 3 д;1 Их 3)трсцихцо.рхцос" х црял 22-(, с мжы; 1 Си 0 СРХЦОС)К, МОЦЦЯЦЛ ЦСВЛЦ22-2 ц трг тцй 22-4 лс 1 цИц Игрвасас,ц. Втгрйи 22-3 эл кии с 1:. Иаг 1 ;ТОЛЬ СЛ 10 Ц ИРОВ(1. 131 С Ц 1 С йОРОЦ31 ртой боковй Оьч рхНц ра. 22-(.Такое расцоложццс цягрс 3 ятсгс:" 3 спцрь -ли 22-6 вихревого тсрмоцрсобразоат;л22-1 позоляст 1 цф(рсрцццр 013 нО сряццвать в цсм элсктри:сскцс оццости 1 ЯгрсВятслсй, кякдого В Отд,115 нгстц цлц Вссх)местс, с гецлоой х 0)ццост о радцоакгцноО цсгочццкя тспл;1 22-5. О:га,1:ьс цо 3 рхцостц Яццзотроцнй сцц 3;лц 22-6 цхрсвого гсрмо; рсобразоятл 22. 1:(рмо.та 01 Лц;3 рОацы кйрцл 03 22-9.Н агрсЗатсл ц 22-2, 22-3; 22-4 ос;1 ц цсцымежд, собой цослсдоатсльно, а цх концыобразуют соответствегцо чс; ьрс гокоч) хвхода 22-10, 22-11, 22-12, 22-13 меры ЭДГ22. Сопрог;лспця цаг)С 13 я 35.1,.0: : бытьодинаковыми цлц рязн),1 И.Входы 22-10, 22-11, 22-12, 22-13:,:ерыЭДС 22 соответственно соединены с цсрвым 21-3, вторым 21-4, трстьцм 21-5 ц четвертым 22-6 входами цсреключатсля прсдсло цзмсрецця 21, Второй вх)д 21-2 когорого подключен ца В)орой ход 20-2 рсгуЛИРСМОГО ЦСТОЧНИКЯ ПОСТ 05 ИНОГО Ц,1 Ц Г 1 Сременного тока 20, О П(111,11,ного 22-14 и коисч)ии о 22-15 циткоспирали 22-1 сделаны выводы 22-16 и 22-17, 1) бр(гзующцс ди(1 гфсрснциальиый вь(х 01 мры ЭДС 22, который подключен ца ход 23-1 - 23-2 усилителя рассогласоцацця 23.Выход 23-3 усилителя рассогласования 23 через указатель неравновесия 24 соединен с управляю)цим входом 20-3 источника тока 20.Внсшц;1 поверхности термопреобразоват(.лей 7, 8 и 9 тсрмостабилизированы кори,со 1-стяб 1 ыПзятором 25 или при необход:1 мотц цомсц 1 цы в активный термостат.Ком ( и:пор работает следу 101 цим образо ьОт истоцц 1 к;1 тока 20 через псрсключа"." 2 п(.1(д 1 ия один из входов 22-10 - 22-1 1;идктицщй мры ЭДС 22 рабочий Т)к 1140 ц(ПОГгь, цьдел 51 мяя ТОКОМ 1 ц ц о 1,1 и)м ил;1 цо цссх цягреатслях 22-2 2-4, (. рдцп(1 атс 5 с моц 1 иост(,н) радиоактп п 1(го: сто 1 ицкя тепла 22-5. При разно(ти ранг(и 11 мь(х мощностей на ьчгходе меры Э ЗС 2 появляется разностный сигнал Е, иостуця;оцгпй на вход усилителя рассогл: сования 23, который усиливается до апачпия ЛГ и поступает через указател 1. пр(11101 лс 1 я 24 ца управляющий вход 20-3 рсгмлпр 1 мого источника постояцпого или псрсмн(ого тока 20, воздействуя 1 а его вы: од 20-в -0-2 до тех пор, пока сравнидмыц )1(рс ЭЛС 22 мощности нс будут рац:ы, о 11 с,дят по отсутствщо отклонения мкязатсл 51 неравновесия, тдк как при этом ЪЕ = О, следовательно, и ЛУ= О.В этот момент по нагревателям 7-1, 7-2, 8-, 8-2, 9-1 и 9-2 проходит задапцый рабо 1 пй ок 1, з(Ячсп(цс которого оп)дслястся ць(рдц(ьи прц помощи переключателя 21 1(рсдслом пзмерсци 51 компсцсатора.Ппохо:кдсп(с рябо го тока 11, по цдгрсцдтля)1 ццхрс)ых -.Срмопрсобразоцятелей 7, 8 11;11 9 цызьп)аст пояц,сине па их выходах(1)1 тя 1;тдх декадных переключателей 1 О 15, - Опрсдслспп)х зпдчсп Пй термо- Э.1 С 1."., Опрс,лямых, (дпримср, при 11) и Й",11 х 1 ьц О(100;1 циткопи( дл и 7-3, 8-,; и, - 3 1 О изцсти 01 фор;1 лс Евтп. Т,ЬаЛТ 1 Р; - Ь 1 И( где Л; - 1 ИС;1 О ВИТКОВ СПИПЯ;ц;я 1. - диизотропцая термо-ЭДС,.ЛТ; - псрспад темпсратуры на витках спирали,111,. п - соответственно длина, высота и толщина витков спиралей 7-3, 8-3, 9-3 вихревыхтермопреобразователей 7, 8и 9.Из выражения (1) видно, 1 то значениетср О-З,ЧС ца выходных зажимах 16 компсцсатора зависПг от количества включен 6599626П 11 Х ВцКОЦ,;, . С. 0 1 ПО,10)К(ПИЛ ПСРС- ключятелсй декад 10 - 15.ПодклОчив к зажимам 16 исто Пик измеряемого сигцдлд 1 изменением положений5 исреключатслй 10 - 15 добиваются нулевого показания нуль-индикатора 17 и в то время по показаниям коммутационных устройств отсчитывают значение измеряемого сигнала Ь,. с учетом выбранного с помо щью переключателя 21 предела измерения.Если невозможно добиться нулевого показания нуль-шлдцкатора 17, то переходят на другой предел измерения и после переходного процесса, т. с. когда указатель нсравпоцссця 24 покажет и) левое Отклонение, по горно ур авцоцсш ивают ком иенс втор.В случае огкОислця рабочего тока 1 от;11,1 д и ц О 0 3 и дс и и 51, О и Р с Дс,1 Я с м 01 0 м 0 Щ поСгК р(дИОЯКТИИНОГО ИСтОЧНИКа тЕПЛа 22-5личиной сопротивления, включенногоц(грцятл 1 2-2, 22-3 или 22-4 1 пи их содицсций, мпитсль рассогласования 23 ьч)здсйствуст ця управл 51 юцлцй вход 20-3 исто цПка тока 20 до восстановления преж 1(его значения 1.Таким образом, в предлагаемом компсцсяторс заданный рабочий ток поддержцвас 551 ацтомдтисеки. что повышает произволитсльцость измерений по сравнению с из цсстцымц устройствами.ля сохранения гысокой временной стаби,ьцостц рабочего тока в радиоактивной . ср( ЭЛС 22 прдусмотрена компенсация потери первоначальной тепловой мощности 35 зд счет псрсмсп(ения контейнера 22-7 вдольвитков первой боковой поверхности спира,1 п 2-6, происходящего автоматически с по(ои(ью сильфона 22-8. При распаде плутония 238 ц объем сил. фона попадает радио гспц 1111 гелий, давление которого обратнопропорц 110 цяльно потер тс илоной мои)ности радиояктиьч(ого цсточцика тепла 22-5.Ляление гелия заставляет разжиматься сильоц 22-8, который псрсдвигает коцтей пер 22-7 вдоль ццтков первой боковой порхцости пирдл 22-6, подогревая со врем 1.(, с б(лП 1(количество сс витков.гдкпм (1)дзо достиг(1 тс 1 (ли годисная (т;б(ли яция ьыхо)1 ПОГО сигпд,11 рддиояк 5 П тццой меры Э,),С 22.Кроме того, радиоактивная мера ЭЛС 22одновременно выполняет функции устройств установки рабочего тока и расширения пределов измерения. Тяк. например, ца личцс вссго трех нагревателей в мсрс ЭДСи стырсх сс токовых входов позволяет пол:1 ить 17 пределов измерения компенсаторд, причем расширенс пределов измерения верх или вниз осуществляется без потреб лсгп(я энергии от источника измеряемогосигнала.При выполнении термопреобразователей7, 8 и 9 цз оптимцзироцдццого ацимоццдя кадмия 1 соотвстст, ющсй геометрии дци зотропиых спиралей верхний предел изме 659962рения компенсатора может достигать 10 100 В.Следует отметить, что вихревые прсооразоватсли могут быть унцфицироваццы;и по ынизотрОП 101 Спирали и )лича)огсл только сопротивлением нагревателей.Предлагысмьй компецсатор может оьггь выполнен цо любой из известных схем: Фсйснсра, Дисссльхорста, Уманцсвы и др.Посколькм в предлагаемом ком пснсато рс цепь рабочего тока гальванически разделена от цепи ЭДГ, то в цспи тока отсутствм)от контакты коммутационных устройств, что устраняет ряд дополнительных погрешностей нзвсстных компенсаторов и, 16 КРОУЕ ТОГО, ИСТО"1 НИК МО)КСТ ОЫТЬ КЯК ПОСТО- лнного, так и переменного тока.Таким образом, предлагаемый компснсатор имсст следующие преимущества и) сравнению с прототипом и аналогами:2имеет широкцс пределы измерения (17 прсдеОв), расширение которых осуществляется бсз потребления энергии от источника измеряемого сигнала;повышена точность и стабильность пока б заний;может питатьсл от испи постоянного или переменного тока;более производителец в эксплуатации отсутствует необходимость в контроле и ус- З 0 тацовкс рабочего тока;сокращено количество элементов - отсутствуют замещающие декады, устройство компенсации тем псратурной зависимое" и нормального элемента и др, ЗбФормула изобрстсцияКомпенсатор постоянного тока, содержащий измерительные декады, состоящие из ряда последовательно соединенных прсоо разователей тока в ЭДС и устройств коммутации, регулируемый исто шик тока, один выход которого соединен с измерительными декадами, последовательно сосдиненцыс зажимы для подключения измеряемого цыцряжсция ц пуль-индикатор. Подключенные параллельно устройствам коммутации измерительных декад, псреключатель пределов измс 1)сци 51, срез которь 1 й рсГмлирус. мый источник тока соединен с образцовой мерой ЭДС ц ;ругой выход которого соединсн с измерительными декадами, устройства установки рабочего тока и расширения пределов измерения, о т л и ч а и щ и йс л тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения без потребления энергии от источника измеряемого напряжения, в него введены послед)- ватсльно соединеццыс усцлитсть рассогласования и указатель неравновесия, измерите,1 И 1 ыс декады выполнены в вцдс вихревых мцоговитковых тсрмопрсобразовытелсй, электрические нагреватели которых соединены между собой, а образцовая мера ЭДС и устройства установки рабочего тока и расширсния пределов измерения выполцецы в виде единой многозначной радиоактивной мерь) ЭДС, имеющей стырс токовых входа ц дифференциальный выход ЭДС, подключецньш ко вход) усилителя рассогласования, выход 1 казатсля неравновесия сосдинсн с управляющим входом регулируемого источника тока.Источники информации,принятыс во внимание при экспертизе 1. Потенциомстр постоянного тока двухрядный полуавтоматический с автономной поверкой Р 332 класса, - 0,0005. Техническое описание и ццструкция по эксплуатации. ЗИП, Краснодар, с. 32.2. Поверка элсктроизмеритсльных приборов. Сборник инструкций. Из-во Госко- .5 Итст Стяг 1 дартов, мер и измеритсльнь)х приборов СГГР, М., 19 б 4, с. 122, 659962