Устройство для измерения активной составляющей комплексного сопротивления Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения активной соста ляющей комплексного сопротивления преимущественно конденсаторов и кат шек индуктивности. Известно устройство для измерени активного сопротивления проводов, (содержащее retjepaTop высокой частоты, амперметр, измерительный контур вольтметр , металлический цилиндр, поворотную рамку и конденсатор fl. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, так как на нее влияет фазовое соотношение между током и ЭДС, наводимой магнитным потоком в поворот ной рамке. Поскольку поворотная рам ка охватывает только часть магнитного потока, то фаза потока, прониз ва.ющего поворотную рамку, отличается от фазы полного тока провода. При этом на фазовые соотношения между ЭДС поворотной рамки и полным током оказывают влияние межвитковые емкости, активное сопротивление поворотной рамки, а также потери на вихревые токи в металлическом цилиндре и емкость рамки относительно цилиндра. Кроме того, данное устройство ха рактеризуется ограниченным частотным диапазоном, в котором производя ся измерения от 10 кГц и более. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является мое товая измерительная цепь для измерения индуктивности. Данное устройство содержит последовательно соединенные источник переменного тока, преобразователь тока, воздушный тра форматор, обмотки которого соединен по трехполюсной схеме, .а также нулевой индикатор, образцовую меру, двухобмоточный трансформатор и пере менный резистор 2}. Точность и повторяемость измерений прототипа зависят от фазового сдвига между током первичной обмотки и напряжением на концах вторичной обмотки образцовой меры, на которой сильное влияние оказывает меж обмоточная емкость, индуктивности рассеяния, активные сопротивления, взаимное положение обмоток и разность электрических потенциалов меж ду соседними витками первичной и вт ричной обмоток образцовой меры. На точность измерения, а также на диапазон измеряемых активных сопротивлений сильное влияние оказьшают также высшие гармоники питаю щего напряжения и тока,которые снижают точность измерений и сужают диапазон значений измеряемых величин. Кроме того, устройство не дает возможности непосредственно измерить активное сопротивление. Это снижает быстродействие установки, ее производительность, что особенно важно при массовом контроле. Целью изобретения является увеличение точности измерения и расширение диапазона значений измеряемых величин. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения активной составляющей комплексного сопротивления, содержащее источник переменного тока, преобразователь тока и воздушный трансформатор, обмотки которого соединены по трехролюсной схеме, введены фильтр, магазин переменной емкости, второй воздушный трансформатор, обмотки которЬго соединены по трехполюсной схеме, переключатели витков первичных и вторичных обмоток воздушных трансформаторов, измеритель, один вход которого соединен с выходом преобразователя тока, а другой с подвижньми контактами переключателей витков вторичньлх обмоток воздушных т;рансформаторов, причем источник переменного тока соединен с фильтром, один выход которого через магазин переменной емкости, подключенный к подвижным контактам переключателей витков первичных обмоток воздушных трансформаторов, соединен с первичной обмоткой первого воздушного трансформатора, а другой выход фильтра через преобразователь тока, подключенный к подвижньи контактам переключателей витков первичных обмоток воздушных трансфо 1аторов, соединен с первичной обмоткой второго воздушного трансформатора, подвижные контакты переключателя витков первичных обмоток трансформаторов подключены к токовым зажимам для подключения измеряемого комплексного сопротивления, а потенциальные зажимы соединены с вторичной обмоткой воздушных трансформаторов. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для измерения активного сопротивления комплексных сопротивлений. Устройство содержит источник 1 переменного тока, фильтр 2, магазин 3 переменной емкости, воздушные трансформаторы 4 и 5, измеритель б с входами I и (I , соединенный . с переключателями 7 и 8 витков вторичных обмоток 9 и 10 воздушных трансформаторов 4 и 5, переключатель 11 концов первичных обмоток 12 и 13 воздушных трансформаторов 4 и5 и преобразователь 14 тока. Источник 1 переменного тока подключен к фильтру 2, один выход кот торого через магазин 3 переменной , емкости соединен с первичной обмоткой 12 воздушного трансформатора 4, а другой - через преобразователь 14 тока - с первичной обмоткой 13 воздушного трансформатора 5. Вход I измерителя б соединен с подвижными контактами переключателей 7 и 8 витков вторичных обмоток Э и10, а вход Н - с преобразователем 14 тока Исследуемое комплексное сопротивление 15 подключено по четырехзажимной схеме к воздушным трансформаторам 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Переключатель 11 витков первичных обмоток 12 и 13 воздушных трансформаторов 4 и 5 устанавливают в положение 16 при измерении активной составляющей комплексного сопротивления конденсаторов и в положение 17 катушек индуктивностей.

Исследуемое комплексное сопротивление 15 - конденсатор или катушку индуктивности подсоединяют к точкам 18 и 19 первичных обмоток 12 и 13 воздушных трансформат-ОЕЮВ 4 и 5.

I

Чувствительность измерителя б устанавливают на минимум. Концы вторичных обмоток 9 и 10 воздушных трансформаторов 4 и 5 подсоединяют к точкам 20 и 21 исследуемого комплексного сопротивления 15.

Для данной частоты источника 1 переменного тока при помощи магазина 3 переменной емкости настраивают в резонанс контур возбуждения, состоящий из мaгaзинk 3 переменной емкости, первичных обмоток 12 и 13 воздушных трансфррматрров 4 и 5, эквивалентной индуктивности выходной цепи фильтра 2, преобразователя 14 тока и исследуемого комплексного сопротивления 15.

Момент резонанса фиксируют по максимальному показанию измерителя 6.

При протекании тока по первичным обмоткам 12 и 13 воздушных трансформатороЬ 4 и 5 во вторичных обмотках 9 и 10 наводятся ЭДС, которые суммируются и уравновешивают реактивную составляющую полного падения напряжения на исследуемом комплексном сопротивлении 15.

Для определения полного падения напряжения перемещают Подвижный контакт переключателя 7 от позиции 2 к позиции 23, добиваясь минимального показания измерителя 6. Затем увеличивая чувствительность по входу I измерителя б и изменяя положение подвижного контакта от позиции 24 и позиции .25 переключателя 8 витков, добиваются минимального показания измерителя б.

После этого снова увеличивают чувствительнЬсть по входу I измерителя 6 и, изменяя частоту источника 1 переменного тока, добиваются минимального показания измерителя 6, т.е. полной, компенсации реактивной составляющей падения напряжения на комплексном сопротивлении 15 относительно вхрда измерителя б.

Минимальное показание измерителя б после полного уравновешивания схемы дает значение активной составляющей комплексного сопротивления.

В настояв(ее время технически наиболее совершенньм прибором для измерения активной составляющей комплексного сопротивления является автом1атический мост переменного тока с цифровым отсчетом типа Р5016, который выбран в качестве базового объекта.

Прибор относится к.классу мостов переменного тока с тесной индуктивной связью между плечами отношений. При измерении активной составляющей комплексного сопротивления этюд мостом иссд едуемый объект сравнивают с образцовьии мерс1ми

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее источник переменного тока, преобразователь тока и воздушный трансформатор, обмотки которого соединены по трехполюсной схеме, отличающеес я тем, что, с целью увеличения точности измерения и расширения Диапазона значений измеряемых величин, в него введены фильтр, магазин переменной емкости, второй воздушный трансформатор, обмотки которого соединены по трехполюсной схеме, переключатели витков первичных и вторичных обмоток воздушн