Способ измерения комплексных параметров четырехполюсника

(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКО)У 1 У СВИДЕТЕЛЬСТВУ определения вторичных комплексных метров четырехполюсников; характер ческого сопротивления и постоя передачи. Цель изобретения состоит вышении точности, Эта цель достиг тем, что подавая гармоническое нап ние на вход вспомогательного Т-звен разуемого из двух одинаковых изве резисторов в продольных ветвях и вх цепи исследуемого четырехполюсника перечной ветви, измеряют действу значения напряжений и токов на вход выходных зажимах в условиях холо хода и короткого замыкания Т-звена изводят расчет параметров четырехп ника по приведенным соотношениям,л, %18научно-исследовательскийизмерительных приборов А,А.Котунов, В.М.Машеновский, Н.И.Яковлев и р. Основы теории цепей.дат. 1989, с.148.(54) СГ 10 СО Б И НЫХ ПАРАМЕТ МЕРЕНИЯ КОМПЛЕКС- В ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИполюсника при пр ряемые при этом фиг.5 - то же, что ф чении исследуемогСущность спо мом включенинапряжения ииг.4 при обрат о четырехполю оба состоит в и и изметока; на ном вклю сника,следую,00ааааа (л Ко ахХ ых з екий ие ко местмплексный четырехполюсник в режиХ и КЗ, со стороны входных или выходажимов, можно рассматривать какдвухполюсник, полное сопротивлеторого равно Ъ 1, где = 1, 2 ) = х, 1, о комплексного входного сопротивлея может рассматриваться комплексная1я проводимость У 1 = -- . Опуская- Алее нижниможем записать; ходна е индексы )1,уе (ф- )- У(56) Ионкин П,А.- М.: Энергоатом 57) Изобретение касается электрических змерений и может быть использовано для Изобретение касается электрических измерений и может быть использовано для определения вторичных комплексных параметров четырехполюсников; характеристического сопротивления и постоянной передачи.Цель изобретения состоит в повышении точности.На фиг.1 представлены принципиальные схемы определения входных сопротивлений четырехполюсников в режимах ХХ и КЗ при прямом и обратном включениях: на фиг.2 - принципиальная схема Т-звена, где Ъ или Уц - двухполюсник, эквивалентный сопротивлению или проводимости входной цепи исследуемого четырехполюсника; на фиг.З - прямое и обратное включение исследуемого четырехполюсника в Т-звено; на фиг.4 - возможные комбинации режимов ХХ и КЗ Т-звена, а также исследуемого четырехпара- истинной в поается ряжеа, обстных однойв поющие ных и стого и про- олюс 5 ил, 1815611Кроме тогоЕ =- г е т = г+ )х (3)гдег= г +х, суй= - =- - (4)2 2г 6Отсюда следует:6 В г хг= - , х= - ,6= - , В= - (5)2 2 у 2 .т 2Двухполюсник Ъ или Уу включается впоперечную ветвь симметричного Т-звена,образованного двумя известными резисторами В и исследуемым двухполюсником(фиг.2).Т-звено вида В - Ъ 1 - В (или В - Ул - В)образует новый четырехполюсник с входными и выходными зажимами 3-3 и 4 - 4, Кзажимам 3-3 присоединяется источник гармонического напряжения Ю к зажимам 4 - 4 -ключ К 1, которым можно ставить Т-звено врежимы ХХ и КЗ,Сопротивление резисторов В известно,Оно может быть выбрано произвольно, впределах от долей ома до нескольких килоом.Исследуемый четырехполюсник, полное входное сопротивление (или проводимость) которого со стороны зажимов 1-1или 2 - 2 подлежит определению, второй парой зажимов присоединяется к ключу К 2(фиг.З а-б), С помощью этого ключа исследуемый четырехполюсник также может вводиться в режимы ХХ или КЗ,Ключи К 1 и К 2 независимы и их переключениями можно образовать четыреразличных комбинации (см, фиг,4 а-г и соответствующие фиг.За).При каждой комбинации положенияключей К 1 и К 2 измеряются действующиезначения напряжений и токов в Т-звене, показанные стрелками на фиг.4 а-г и в таблице.Для симметричного четырехполюсникадостаточно провести измерения по фиг,4 а 4 г, после чего производятся следующие вычисления:- определяется первая пара вспомогательных параметровОl ОъО 1,где все гармонические напряжения и токи заданы своими действующими значениями, измеренными вольтметрами и амперметрами, включение которых очевидно и соответствует стрелкам на фиг,4 а-б,Аналогично, после измерений по фиг,4 в и 4 г, определяютсяи О - О 1К= - ", Т,л =-" (7)Далее определяется вторая пара вспомогательных параметров: 352 Р + К 2 (1 Т 4 + 1 (9)2 И=1 К (2 - К (1 - Тт ) - 1 (10)По физическому смыслу параметры М иЙ таковы:М = СЬ ат СОЗ Ьт, М = ЗЬ ат З 1 п Ьт (11)где ат, Ьт - см. выше.45Для симметричного четырехполюсника(Т-звена) по фиг,2 можно записать матрицуА - параметров вида (1): А СЬ Гт вЬ Гт Ет 11 т А 12 т 50 - А 21 т А 22 т = - СЬ Гт зЬГ,(12) Для симметричного Т-звена по фиг,2 А 11 т = Л 22 т и первый А - параметр равен (1);А 11 т = 1+ ВУ = еЬ Гт (13)Для любой из комбинаций по рис.4 а-г справедливо выражение (13), где У = Уц ( = =1, 2, ) = х, к). Сопоставляя (12) и (13), разделяя действительные и мнимые составляющие, получаем так называемые "уравнения. Параметры К и Тт соответствуют режиму ХХ исследуемого четырехполюсника, в Ки Тт режиму его КЗ.Далее верхние штрихи опускаются и5 расчеты ведутся аналогично для обоих режимов ХХ и КЗ,По физическом( смыслу вспомогательные параметры К и Т, таковы:К = п 1 ос 3 (сЬ Гт) Тт = птосМ (тЬ Гт) (8)где Гт = ат + )Ьт,Гт - постоянная передачи Т-звена, рассматриваемого как симметричный четырехпол юсник,ат, Ьт - его постоянные затухания и фазы, соответственно, Эти параметры нельзясмешивать с аналогичными параметрамиисследуемого четырехполюсника, входя щими в формулуГ=а+ )В (8 а)20 Параметры Гт = ат+ )Ьт входящие в (8),вводятся исключительно для пояснения физического смысла расчетных величин К, Тт,М, К и сами по себе в дальнейших расчетахне участвуют.25 Параметр Тт = птоО (й Гт) также соответствует Т-звену. Его нельзя смешивать с анаМлогичным параметром Т = проб (й Г),определяемым по формуле1 х -1 хсамосогласования". связывающие произвольный параметр й с измеряемыми величинами М и й(М) = 68. Н = - Вй (14)Из (18 а-б) следует, что 5М - 1 й6 = Ве (У) = - , - В =- 1 п 1 (У) = - (15)ю Я ю ЯПри любом другом произвольном значении В получатся другие значения измеряемых токов и напряжений ХХ или КЗ по 10фиг,4 а-г. Также вычисляются другие значения К, Тт, М, М по (б)-(10), но уравнениесамосогласования сохранят свою силу, арасчетные значения 6 и В по(15) не изменяются. Это определяется тем, что значения 6 15и В зависят только от внутренней структурыизмеряемого четырехполюсника, но не зависят от величины й.Далее по (1)-(5) находятся искомыевходные комплексные сопротивления исследуемого четырехполюсника в режимах ХХи КЗ при прямом включении (фиг,За).21 х = 21 х е ф 1" -- (1 6)1 1У 1 х 61 х - ) В 1 х21 к = 21 к е 1/ 1" -- (17)/ 1 25Уа 6 в - ) Вп(По этим входным сопротивлениям иформулам для симметричного четырехполюсника находятся модуль и аргумент характеристического сопротивления 2, 30симметричного четырехполюсника.Если исследуемый четырехполюсникнесимметричный (А 11 э А 22), то измеренияпроводятся еще раз по фиг.5 а-г, соответствующей фиг.Зб. 35Для определения входных сопротивлений 22 х и 22 к исследуемого четырехполюсника прй его обратном включенииприменяется также процедура, что и выше,с соответствующей заменой индексов по 40фиг.5 а-г,Изложенное выше позволяет, поаналогии со способом-прототипом,найти характеристические сопротивленияисследуемого четырехпол юсника 45- для симметричного четырехполюсникай Ь Е= ф Е щ 6 2 Е2О = агд (й Г) = - "Т, 0 - относятся к исследуемому четырехполюснику,Подставляя постоянную передачи Г = а +)В в (21) и производя разделение модулей и аргументов получим,(24)(25)1 - .тгде а - постоянная ослабления, Ь - постоянная фазы исследуемого четырехполюсника.Для несимметричных взаимных четырехполюсников значение Г не изменяется при прямом и обратном включениях.По физическим соображениям и из (24) очевидно, что всегда для пассивных четырехполюсников аО.Иэ (25) следует, что знак Ь однозначно определяется соотношением(1 - Т) О,которое, в свою очередь зависит от отноше- НИЯ МОДУЛЕЙ 2 Ь И 21 хСпособ реализуется следующей временной последовательностью операций с помощью материальных объектов (вольтметра, амперметра и ключей) над другим материальным объектом (измеряемым четырехполюсником).Для симметричных четырехполюсников:1. Собирается Т-образная схема из двух одинаковых резисторов Я, сопротивление которых известно, и входной цепи исследуемого четырехполюсника, выходная цепь которого присоединяется к ключу К 2;2, Т-звено по п.1, присоединяется входными зажимами к источнику гармонического напряжения. а выходньл",и - к ключу К 1;3, Ключ К 1 - размыкается;4, Ключ К 2 - размыкается;5. Измеряются напряжения и токи Т- звена в режиме ХХ - 1.11 х, 1 ь" У/,:б, Ключ К 1 - замыкается.М -1 Й6= : - Вк =- -- ВйУ ь = 61 к - ) В:7.а =- - - =Ею,еФа,УаВтцра = - ,0;ГдЕ 01 х, 1 х, 02 х - дЕйетВуЮщИЕ ЗНаЧЕНИянапряжений и токов на зажимах Т-звена при его ХХ и при ХХ исследуемого цетырехполюсника;01 х, 11 х, 02 х, 01,1 с - то же, при ХХи и ии КЗ Т-звена и при КЗ исследуемого четырехполюсника;Оа, а - то же при КЗ Т-звена и приХХ исследуемого четы рехпол юсника; 1 х, К -МодуЛИ 8 ХОДНЬЗХ СоорОТИВЛЕний исследуемого четырехполюсника в режимах ХХ и КЗ соответственно:К,т, М, ч - вспомогатель н ь е па ра5 метры, соответствующие ХХ исследуемогочеты рехполюсника;К, Т,", М , ч - то же его КЗ;61, В (где= х, 3 с) - активная и реактивная составляющие входной проводимости 10 р исследуемого четырехполюсника,- 1. 2:1 = х, К;Ъ - входное сопротивление, обратное У;: 2 с, Г - характеристическое сопротивление и постоянная передачи. исследуемого 15 четырехполюсника;Т, О- вспомогательные параметры;В - известное сопротивление каждого из двух резисторов. образующих продольные плечи вспомогательного Т-звена.201815611 Корректор Л.Пилипенко РедакторЗаказ 163 Составитель Л,УстиновТехред М,Моргентал Тираж ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 одственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина