Трансформаторный высоковольтный мост переменного тока

)ока Р 5026 Минструкция 1988.тво СССР7/12, 1986,ЫСОКОВОЛЬТНЫй к ктроыть исполь нсысоковольтн вои меры вместНа чертеже ная схема тран вольтного мостТрансформат мост переменно тока,пара- торов руктур 1 сокоредставленаАорматорного переменного то ыи высоково тока содерж вы жения,очник 1 н 1 соковольтныи и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СЙИ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано при построении трансфоматорных мостов переменного тока,предназначенных для измерения параметров конденсаторов или резисторовна высоком напряжении, Цель изобретения - упрощение конструкции мостадостигается путем применения низковольтной образцовой меры вместовысоковольтной. Введение в структуру измерительной мостовой цепи дополнительной низковольтной образцовой меры активного сопротивления,включение ее в качестве верхнего пл Изобретение относится к эизмерительной технике и може использовано при построении форматорных мостов переменног предназначенных для измерения метров конденсаторов или рези на высоком напряжении. Цель изобретения " упрощение конструкции моста при сохранении вы ча делителя напряжения при помощипятого и шестого переключателей ивключение таким образом замещеннойвысоковольтной меры активного сопротивления верхнего плеча этого жеделителя в качестве объекта измерения, что. осуществляется при помощиседьмого и восьмого переключателей, позволяет путем уравновешивания моста на низком напряжении и последующей корректировки результата измерений при помощи потенциометра уменьшить погрешность измерений, вносимую нестабильностью высоковольтной меры активного сопротивления верхнего плеча и меры нижнего плеча делителя напряжения и нестабильностью коэффициФ ента передачи повторителя напряжения. рр Выполнение первичной обмотки второго Юизмерительного трансформатора токарегулируемой и введение механической связи между переключателем числа ее витков и подвижными контактами пятого - восьмого переключателей позволяет сохранить неизменной чувствитель- Ю ность измерительной цепи при измере ниях ка на высоком, так и на низком Ю напряжениях. 1 ил, )еффМ 1 сокой точности измерений за сче ния низковольтнои обрапервый переключатель 2 с подвижным3, первым 4 и вторым 5 неподвижпьгмиконтактами, второй переключатель 6с подвижным 7, первым 8 и вторым 9неподвижными контактами, третий пе-.реключатель 10 с подвижным 11, первым 12 и вторым 13 неподвижными кон-,тактами, четвертый переключатель 14с подвижным 15, вторым 16 и первым 1017 неподвижными контактами, пятыйпереключатель 18 с подвижным 9, пер вым 20 и вторым 21 неподвижными кон, тактами, шестой переключатель 22с подвижным 23, первым 24 и вторым 25неподвижными контактами, седьмой переключатель 26 с подвижным 27, первым 28 и вторым 29 неподвижными контактами, восьмой переключатель 30 сподвижным 31, первым 32 и вторым 33 20неподвижными контактами, объект 34измерений, первый измерительный транс, форматор 35 тока с первичной 36 ивторичной 37 обмотками, второй измерительный трансформатор 38 тока с 25первичной и вторичной 40 обмотками,компаратор 41 токов с первой 42, второч 43, третьей 44 плечевыми и выходной 45 обмотками, высоковольтную меру46 активного сопротивления (верхнее . 30плечо высоковольтного делителя), дополнительную низковольтную образцо,вую меру 47 активного сопротивления,потенциометр 48, меру 49 активногосопротивления (нижнее плечо высоковольтного делителя), повторитель 50напряжения, меру 51 емкости, меру 52активного сопротивления, детектор 53равновесия, разрядник 54.Высоковольтная мера 46 актигзного 40сопротивления, потенциометр 48 и мера 49 активного сопротивления образуют высоковольтный делитель напряжения,при этом мера 46, потенциометр 48 имера 49 являются верхним, средним и 45нижними плечами этого делителя,Высоковольтный источник 1 питаниясоединен с неподвижными контактами4 и 5 первого переключателя 2 и с,неподвижными контактами 8 и 9 второго.переключателя б,Подвижный контакт 3 первого переключателя 2 подсоединен к узловойточке, связывающей между собой первый неподвижный контакт 12 третьего55переключателя 10, первый неподвижныиконтакт 17 четвертого переключателя14 и подвижный контакт 27 седьмогопереключателя 26,Подвижный контакт 7 второго переключателя 6 подсоединен к узловойточке, связывагощей между собой второй неподвижный контакт 13 третьегопереключателя 10, второй неподвижныйконтакт 16 четвертого переключателя14 и первый вывод первичной обмотки36 первого измерительного трансформатора 35 тока,Подвижный контакт 11 третьего переключателя 10 соединен с подвижнымконтактом 19 пятого переключателя 18,.первый неподвижный контакт 20 которого связан с вторым неподвижнымконтактом 29 седьмого переключателя26 и с высокопотенциальным. выводомвысоковольтной меры 46 активного сопротивления верхнего плеча высоковольтного делителя напряжения, а второйнеподвижный контакт 21 - с одним извыводов дополнительной низковольтнойобразцовой меры 47 активного сопротивления, другой вывод которой подсоединен к второму неподвижному контактту 25 шестого переключателя 22.Подвижный контакт 23 шестого переключателя 22 подсоединен к одному изкрайних выводов потенциометра 48,другой крайний вывод которого подсоединен к высокопотенциальному выводумеры 49 активнога сопротивления нижнего плеча высоковольтного делителя напряжения, а средний вывод - к входуповторителя 50 напряжения и к одномуиз выводов разрядника 54. Первый неподвижный контакт 24 шестого переключателя 22 соединен с вторым неподвижным контактом 33 восьмогопереключателя 30 и с низкопотенциальным выводомвысоковольтной меры 46 активногосопротивления,Первый неподвижный контакт 28 седьмого, переключателя 26 и первый неподвижный контакт 32 восьмого переключателя 30 подсоединены к выводам объекта 34 измерения. Подвижный контакт 31 восьмого переключателя 30 подсоединен к второму выводу первичной обмотки 36 первого измерительного трансформатора 35 тока.Выход повторителя 50 напряжения через меру 51 емкости и меру 52 активного сопротивления подключен соответственно к второй 43 и третьей 44 плечевым обмоткам компаратора 41 токов, первая плечевая обмотка 42 которого включена парагглельна вторичнойобмотке 40 второго измерительноготрансформатора 38, а четвертая (выходная) обмотка 45 подсоединена ксоответствующим выводам детектора53 равновесия.Вторичная обмотка 37 первого измерительного трансформатора 35 токавключена .параллельно первичной обмотке 39 второго измерительноготрансформатора,38 тока.Низковольтный зажим делителя напряжения (низкопотенциальный выводмеры 49 активного сопротивления),второй вывод разрядника 54, общиевыводы повторителя 50 напряжения идетектора 53 равновесия, а такжевторые выводы плечевых обмоток 4244 и выходной обмотки 45 компараторг41 токов и вторые выводы параллель-.но соединенных обмоток 37, 39 и 40первого 35 и второго 38 измерительных трансформаторов тока подсоединенык подвижному контакту 15 четвертогопереключателя 14,Переключатель числа витков обмотки 39 второго измерительного трансформатора 38 тока и подвижные контакты 19, 23, 27 и 31 соответственнопятого 18, шестого 22, седьмого 26 ивосьмого 30 переключателей механически связаны.Устройство работает следующимобразом,Оператором при помощи регулировки выходного напряжения источника 1 питания устанавливается низкое напряжение, например 1 ООВ, после чего выбирается необходимая для измерений конфигурация измерительной цепи, соответствующая либо прямой либо перевернутой схемам. Для образования прямой схемы осуществляется коммутация, при которой соединяются между собой подвижный контакт 3 и первый неподвижный контакт первого переключателя 2, подвижный контакт 7 и первый неподвижный контакт 8 второго переключателя б, подвижный контакт 11 и первый неподвижный контакт 12 третьего переключателя 1 О, подвижный контакт 15 и второй неподвижный контакт 16 четвертого переключателя 14, В этом случае высокое напряжение источника 1 подводится непосредственно к объекту 34 измерения, а первый вывод первичной обмотки 36 первого измерительного трансформатора 35 под Далее измерительная цель приводится в состояние равновесия сначала путем выбора диапазона измерений регули-.ровкой числа витков обмоток 40 и 42 второго измерительного трансформатора 38 и компаратора 41 токов, а затем - путем подекадного уравновешивания при 50помощи регулировки числа витков второй 43 и третьей 44 плечевых обмоток компаратора 41 токов. Состояние измерительной .цепи в процессе уравновешивания регистрируется при помощи детектора 53 равновесия.55Уравнение. равновесия по активнойсоставляющей объекта измерений вданном случае имеет,вид 10 15.20 25 30 35 40 соединяется,к общей шине (земля иликорпус) всего устройства.При необходимости производитьизмерения в условиях перевернутойсхемы первый - четвертый переключатели 2,6,10,14 устанавливаются в положение, при котором их подвижные контакты 3,7,11 и 15 соединяются с соответствующими неподвижными контактами 5,9, 13 и 17, В этом случае высокое напряжение источника 1 питанияподводится к объекту 34 измеренийчерез первичную обмотку Зб первогоизмерительного трансформатора 35тока, а второй вывод объекта 34 измерения через контакты 3 и 5 первогопереключателя подсоединеяется к общей шине устройстваПосле выбора необходимой конфигурации измерительной цепи пятый - восьмой переключатели 18, 22, 26 и 30устанавливают в положение, при котором их подвижные контакты 19, 23, 27и 31 соединяются соответственно свторыми неподвижными контактами 21,25, 29 и 33, благодаря чему высоковольтная мера 46 активного сопротивления включается вместо объекта 34измерения, а дополнительная низко-вольтная мера 47 активного сопротивления включается вместо высоковольтноймеры 46. Одновременно с изменениемположенияпереключателей 18, 22, 26и 30 изменяется и положение переключателя, связанного с обмоткой 39 второго измерительного трансформатора 38тока, число витков которой изменяется кратно отношению значений сопротивления мер 46 и 47 активного сопротивления, 1575122(1) где С расчетное значение активной проводимости высоковольтной меры 46 активного сопротивления;значение нестабильности 10активной проводимости меры 46;число витков первой 42 итретьей 44 плечевых обмо-ток компаратора 41 токов 15соответственно;число витков первой 36 ивторой 37 обмоток первогоизмерительного трансформатора 35 тока соответственно,число витков первой 39и второй 40 обмоток второп,п -го измерительного транс 25 форматора 38 тока;коэффициент передачи повторителя 50 напряжения; значение нестабильности коэффициента передачи повторителя 50 напряжения; сопротивление меры 52 активного сопротивления; сопротивление дополнительной низковольтной образцовой меры 47 активного соп ротивления;сопротивление потенциометра 48;сопротивление нижнего плеча потенциометра 48;40 сопротивление меры 49 активного сопротивления; значение нестабильности меры 49 активного сопротивЛения.45 ЛК1 К 3 11 э- 0+ 1 Кз+ Затем изменяют положение потенциометра 48, осуществляют регулировку числа витков ш э третьей плечевой обмотки 44 компаратора 41 токов до тех пор, пока ш не станет равным (без учета размерности) расчетному значению активной проводимости С высоковольтной меры 46 активного сопротив 55 ления. Такое состояние измерительной цели достигается при равенстве что эквивалентно устранению или,по крайней мере, резкому снижениюпогрешности измерений, возникающейввиду нестабильности расчетных значений сопротивления (проводимости)мер 46 и 49 и коэффициента передачиповторителя 50 напряжения,После этого пятый - восьмой переключатели 18, 22, 26 и 30 возвращают в исходное положение, благодарячему на место верхнего плеча высоковольтного делителя напряжения вновьустанавливается высоковольтная мера46 активного сопротивления, а дополнительная низковольтная образцоваямера 47 активного сопротивления отключается.Подготовленный таким образом мосчиспользуют для высокоточного измерения емкости, проводимости или тангенса угла потерь высоковольтных объектов измерения.Уравнение равновесия данной измерительной цепи по емкости послепроведения описанной выше корректировки значений сопротивления меры 46и меры 49 и коэффициента передачиповторителя 50 напряжения имеет вид тйп п.К 1 С Я з 1 дК у)Ш (3)шР 1 п э ф+ К+ Кь)где ш - число регулируемых в процессе уравновешивания витков второй плечевой обмотки43 компаратора 41 токов;С - значение емкости меры 51оемкости.Из сравнения уравнений равновесия (1) и (3) видно, что установленное в процессе корректировки значение ЙЙ(сопротивление нижнего плеча потенциометра 48) учитывает нестабильность общих при измерении проводимости С и емкости С элементов измерительной цепи: мер 46 и 49 активного сопротивления и повторителя 50 напряжения, в результате чего обеспечивается высокая точность измерений как реактивной (емкости), так и активной (проводимости) составляющих объекта измерений.Для обеспечения высокой точности измерений чувствительность измерительной цепи, а также связанная с ней разрешающая способность по точности должны быть одинаковы как при измерениях на высоком. (рабочем) напряжении, так и на низком, в услови 157512ях которого осуществляется ксрректировка погрешностей моста при помощи потенциометра 48 относительно опорной низковольтной дополнительной образцовой меры 47 активного сопротивления. Для выполнения этого условия значение сопротивления К меры 47 должно выбираться из соотношения(4)где 0- низкое напряжение, вКарусловиях которого осуществляется корректировка;Ь- рабочее (высокое) напряжение, в условиях которого осуществляются измерения параметров высоковольтных объектов;К - значения сопротивлениявысоковольтной меры 46 активного сопротивления,Например, при Ь р = 10 кВ и К, 10 МОм К должно быть равно 100 кОм. В этом случае измерительное напряжение, действующее на выходе повторителя 50 напряжения, как при работе мос та в условиях 1)р, так и при работе моста в условиях О ,р будет составлять 10 В, т,е. чувствительность измеритель ной цепи сохранится неизменной,Для сохранения масштаба измерительного преобразователя при замене высококовольтной меры 46 с большим номинальным знасением на опорную низковольтную меру с меньшим номи-г нальным значением число витков и, первичной обмотки 39 второго измерительного трансформатора 38 тока изменяется (в сторону уменьшения) с учетом сохранения отношенияп 2+К,+К, К+ К,+ К,где и в , число витков обмотки 391установленное в процессесмены мер 46 и 47 активного сопротивления.Это достигается благодаря наличию механической связи между переключате" лем числа витков обмотки 39 второго измерительного трансформатора 38 тока и подвижными контактами 19., 23, 27 и 31 пятого - восьмого переключателей 18, 22, 26 и 30 соответственно.40 Трансформаторный высоковольтныймост переменного тока, содержащийвысоковольтный источник напряжения,компаратор токов с первой, второй,третьей и четвертой обмотками, повто ритель напряжения, выход которого через образцовые меры емкости и активного сопротивления подключен соответственно к второй и третьей обмоткам компаратора токов, четвертая 50 обмотка которого подсоединена к соответствующим выводам детектора равновесия, четыре высоковольтных переключателя, разрядник, подсоединенныйпараллельно входу повторителя напряжения, два измерительных трансформатора тока, причем первые неподвижныеконтакты первого и второго переключа"телей подсоединены к высоковольтномузажиму источника питания, вторые 5 10 15 20 25 30 35 Таким образом, благодаря введению в структуру мостовой измерительной цепи дополнительных переключателей, потенциометра и дополнительной низковольтной образцовой меры активного сопротивления и использования ее в качестве опорной при корректировке значения сопротивления (проводимости) замещаемой ею высоковольтной меры активного сопротивления верхнего плеча высоковольтного делителя напряжения точность измерения увеличивается, Это дает возможность упростить конструкцию высоковольтного делителя напряжения и повторителя напряжения, т.е. упростить конструкцию моста в целом, Высоковольтная мера активного сопротивления в этом случае может быть выполнена из соответствующим образом включенных высокоомных резисторов типа С 2-29 или МРХ среднего класса точности, например 0,1-0,5, что делает ее конструкцию достаточно простой,Дополнительная низковольтная образцовая мера может быть выполнена на основе высокочастотных резисторов типа С 2-61, В силу крайне незначитель. ных габаритных размеров такая мера мо. жет быть легко термостатирована, что обеспечит работу данной измерительной цепи в более широком температурном диапазоне, чем это позволяют известные измерительные устройства аналогичного назначения. Формула изобретения11 15751 неподвижные контакты первого и второго переключателей подсоединены к общей шине моста, второй неподвижный контакт третьего, подвижный контакт второго и второй неподвижный контакт5 четвертого переключателей подсоединены к первому выводу первичной обмотки первого измерительного трансформатора тока, вторичная обмотка которого включена параллельно первой обмотке компаратора токов, при этом низко,вольтный зажим делителя напряжения, второй вывод разрядника, общие выво,ды повторителя напряжения и детектора 15 равновесия, а также вторые выводы первой, второй и третьей плечевых обмоток и четвертой выходной обмотки компаратора токов и вторые. выводы параллельно соединенных обмоток изме рительных трансформаторов тока подсо,единены к подвижному контакту четвертого переключателя, о т л и ч а ю - ,щ и й с я тем, что, с целью упроще,ния конструкции при сохранении высо кой точности измерений, он снабжен дополнительной низковольтной образцовой мерой активного сопротивления, потенциометром, пятым, шестым, седьмым и восьмым переключателями, причем подвижный контакт пятого переключателя подсоединен к подв.ижному контакту третьего переключателя, подвижный кон. такт шестого переключателя подсоеди 12иены к первому выводу потенциометра, второй вывод которого подсоединен к высокопотенциальному выводу нижнего плеча делителя напряжения, а средний вывод потенциометра - к входу повторителя напряжения, первые неподвижные контакты пятого и шестого переключателей подсоединены к выводам дополнительной низковольтной образцовой меры активного сопротивления соответственно, а вторые неподвижные контакты этих же переключателей совместно спервыми неподвижными контактами соответственно седьмогр и восьмого переключателей подсоединены к выводам верхнего плеча делителя напряжения, вторые неподвижные контакты седьмого и восьмого переключателей подсоединены к выводам объекта из" мерений, подвижный контакт седьмого переключателя подсоединен к подвижному контакту первого переключателя, подвижный контакт восьмого переключателя подсоединен к второму выводу первичной обмотки первого измерительного трансформатора тока, а подвижные контакты пятого, шестого, .седьмого и восьмого переключате . лей связаны, например, механически с переключателем числа витков регулируемой первичной обмотки второго измерительного трансформатора тока.