Шунт для измерения импульсных токов Советский патент 1983 года по МПК G01R1/20 

1 Изобретение относится к электро измерительной технике и предназначе но для использования при исследова нии импульсных токов с короткими (менее единиц микросекунд фронта в условиях, когда паразитной индуктивности шунта создаются пред посылки для наделения снимаемого с него сигнала систематической погреш ностью, пропорциональной скорости нарастания тока. Известен шунт для измерения импульсных токов, выполненный в виде проводящей петли с формой и размер ми, определяемыми рабочим диапазоном измеряемого тока . Недостаток известного устройств связан с неполным исключением пара зитной индуктивности и, как следст с невысокой точностью измерения то Наиболее близким техническим ре шением к предлагаемому является мо вой шунт для измерения импульсных токов, содержащий две параллельные ветви, каждая из которых соетоит из двух последовательно, но в разном порядке включенных токонесущих проводников с одинаковыми индуктивными и существенно различающимися активными сопротивлениями, В устройстве при равенстве индуктивностей токонесущих проводников паразитная составляющая сигнала ока зывается скомпенсированной zj, Однако недостаток такой конструкции заключается в значительной сложности изготовления и настройки, .поскольку при практической реализации известного шунта требуется обеспечить весьма точное равенство токов в обеих параллельных ветвях и индуктивностей разнотипных проводников, в частности медного и нихромового. Еще один недостаток устройства проявляется в том, что ни одна из клемм моста не может находиться под нулевым потенциалом. Это обстоятельство существенно огра ничивает область применения известного шунта. Цель изобретения - упрощение изготоеления и -настройки подобного устройства. Поставленная цель достигается тем ,что в шунте для измерения импульсных токов, содержащем два последовательно включенных между входными клеммами устройства токонесущих проводника с различными 82 соотношениями активных |и индуктивных сопротивлений, параллельно упомянутой совокупности проводников подключен регулируемый резистивный делитель напряжения, причем одна из выходных клемм устройс аа совмещена с одной из входных кле.мм и заземлена, а две другие выходные клеммы расположены в местах соединения токонесущих проводников и плеч делителя напряжения. С целью согласования данного шунта с волновым, сопротивлением измерительного тракта, сог;оотивление постоянного резистора делителя напряжения выбрано равным данному волновому сопротивлению, а местом соединения токонесущих проводников и соответствующей выходной клеммой устройства включен дополнительный согласующий резистор. На фиг. Ьпредставлена электрическая схема предложенного шунть для измерения импульсных токов; на фиг.2 а ,6 осциллограммы выходных сигналов шунта до и после его настройки; на фиг.З - схема замещения для расчета режима компенсации индуктивностей токонесуи|их проводников в конкретном частном случае реализации шунта. Устройство состоит из двух параллельных ветвей, подключенных к входным клеммам 1 и 2 (с1)иг.1). Одна из ветвей /низкоомнаяV содержит последо- вательно включенные, токонесущие проводники 3 и А. Другая ветвь (потенциальная, высоомная) представляет собой регулируемый делитель напряжения, состоящий из последовательно включенных постоянного 5 и регулируемого (подстроечного) 6 резисторов. Одна из выходных клемм 7 устройства совмещена с входной клеммой 1 и заземлена, а другие выходные клеммы 8 9 расположены в местах соедин ения токонесущих проводников 3, и плеч S, б делителя напря 1(ения. В случае необходимости согласования шунта с волновым сопротивлением измерительного тракта сопротивление резистора 5 выбирается равным: данному волновому сопротивлению, а между местом соединения проводников З, и выходной клеммой 9 включается дополнительный согласующий резистор 10. Процесс измерения им чульсного тока с помощью шунта осуществляется слеующим образом. При подаче на входные клеммы 1 и 2 импульсного сигнала с крутым фрон том от генератора калиброванных сигналов напряжение И между выходными клеммами 8 и 9,вследствие наличия нескомпенсированных индуктивностей в токонесущих проводниках 3 и Ц будет иметь форму с ярко выраженными выбросами фис.2 а), С помощ регулируемого резистора 6 добиваются компенсации паразитных сигналов, обусловленных индуктивностями прово ников 3 и 4, что контролируется по исчезновению выбросов на осциллогра ме выходного сигнала (J шунта фиг.2сГ). После того, как шунт оказывается настроенным, по измеренным сопротивлениям плеч 5,6 делителя напряжения и проводников 3 и рассчитывается коэффициент передачи шунта. Вслед за этим регулируемый резистор 6 может быть заменен эквивалентным постоянным резистором. Нижеследующий расчет, проведён ный для частного случая, изображенного на схеме замещения Гфиг.З), иллюстрирует принцип ко пенсации индуктивности в предложенном шунте. Сигнал на экране ос ци ллогпафа с Дифференциальным входо соответствует U--U,-U2, U,3rD42bi|. S .4.( Поставляя (l) и (2) в (З), получим 3k-4 2k-3, dO I - 3 --- г +; I, . k di Нетрудно убедиться, что компенсация составляющих сигнала, связанных с индуктивностью токонесущих проводников 3 и будет возможной при коэффициенте деления напряжения К 3/2. Тогда сигнал с шунта будет иметь только активную составляющую, пропорциональную измеряемому току 3 l/33-r Изменение коэффициента деления К в процессе настройки шунта обеспечивается наличием регулируемого резистора 6 . Таким образом, изготовить и настроить предложенный шунт оказывается гораздо проще, чем известный мостовой, требующий тщательного подбора составляющих его резисторов для обеспечения той же точности. Такой способ настройки может быть применен для исключения паразитной составляющей сигнала при измерении и других параметров. Наличие заземленной клеммы в конструкции шунта обеспечивает лучшее по сравнению с известными устройствами выполнение требований техники безопасности.

2L

Jz

Фиг. 2

Фаг.З