Устройство для измерения омических сопротивлений электрических цепей,находящихся под напряжением переменного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивления различных электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, например, обмоток электри ческих машин. В этом случае значения измеряемых смических сопротивлений являются критерием тйшератуЕ«л1 обмоток электрической машины при ее работе под напряжение. Известен мост,для измерения салических сопротивлений электрических цепей, находящихся пой напряжением переменного) тока, содержаа й мостовую измерительную цепь, два плеча которой образова:ны резисторами с переключателями, третье - дросселем, а четвертое - последовательно соединенными зажимами для подключения объ екта измерения вторичной обмотки ком пенсйрукад его трансформатора, вторич ной обмотки делителя напряжения, последовательно соеяиненйыв допояйи.тельный дроссель и источник питания постояннью напряжением, включенные в диагональ питания моста, параллель но соединенные нуль-индикатору и кон денсатор, BioiKysfeHHHe в йз fepитeльнyн диагональ моста, источник ййтания пе ременным напряжениетл;, соединенный одним выводом с одним из зажимов для подключения объекта измерения tl 3. Недостатком йзвестйрго устрой етва являются ограниченные точность язмер ния,ограничейнЬ1й диапазон частоты переменного напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление, и ограниченное быстродействие. Точность из мерения, диапазон частоты переменного напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление,ибыстродействке в этом слУча« взаимосвязаны. Ограничение Точности измерения и диапазона частоты переменного напряжения обусловлены нарушением компенсации вредного воздействия перёменно го напряжения, развиваа-юго на измеряемом сопротивлений, напряжением развиваемьв в протйвофазе на последо вательно соединённых втс йчных обмот ках компеноируодего трансфо{ 4атора и делителя напряжения при изменении частоты пере енного напряясения изза изменения падения напряжения на разделительнсмм конденсаторе. Быстро действие моста ограничивается изза наличия в его измедительной цепи реактйвнУх сопротивлений обмоток ксм пенсйрукздегр трансформатора, дёлйтеля напряжения, , включенного в измеряемое плечо моста, и ковденса тора, включенного в измерительной диагонали моста параллельно нуль-индйкатору. Креме того, для пояучвиия значения измеряемого сопротивления необходимо из каждого результата измерения вычитать постоянную поправ ку, представляющую суммарное сопротивление вторичной обмотки ксадпенсирующего трансформатора и делителя напряжения. В этом случае поградность будет увеличиваться по мере уменьше-ния величины измеряемого сопротивления испытуемой обмотки электрической машины. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является мост для измерения садических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока. Устройство для измерения омйт ческйх соп:ротивленйй электрических цепей, находявдихся под напряиениём переменного тока, содержит источник переменного тока,разделительный конденсатор измерительную цепь источник постоянного измерительного тбка, блок за14иты источника от переменного тока и индикатор, причем один иаход источника nep« ie ного тока соединен через разделительклй конденсатор U первым входным зажимом и третьим плечом уравновешивания мостовой цепи, другой выходс обЩв щинсл, вторым входным зажиме, образцовым резисторе, образуйзщйм второе плечо мостовой измерительной цепи, и источником постоянного измерительного тока, другой выход которого через блок защиты от прохожд:ения переменного тока соединен с третьим и четвертым плечами измерительной мостовой цепи, образованньв 1И резисторами уравновеамвания 2J. Недостатками известного устройства являются ограничение точности, частотного диапазона и быстродействия. Ограничение точности измерения и частотного диапазона обусловлено влиянием разделительных конденсаторов на нарушение компенсации переменного найряжения, развиваемого на сопротивлении образцового плеча, мостовой измерительной цепи и в цепи источника питания мостовой измерительной цепи из-за изменения падения напряжения на разделительных конденсаторах и изменение фазы напряжения на выходах ciCioHx фазовращателей питаьэщих кс шенсирующие трансформаторы, вкгаэченныб в образцовое плечо и цепь питания мостовой измерительной цепи, при изменении частоты переменного . напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление, Быстродействие моста ограничивёьется из-за наличия в его измерительной цепи реактивных сопротивлений вторичных обмоток компенсирующего ;грансформа б а,. -делителя напряжения и конденсатора, подсоединенного параллельно нуль-индикатору в измерительной диагонали моста, влияющих на постоянную времени измерительной цепи моста. Цель изобретения - повышение точности, расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения омических сопротивлений.электрических цепей, находящихся под напряжением . переменного тока, содержащее источник переменноготока, разделительный конденсатор, мостовую измерительную цепь, источник постоянного измеритёльнотго тока, елок защиты источника от переменного тока и индикатор, птэичем один выход источника переменного тока соединен через разделительный конден1затор с первым входным зажиMOM устройства н третьим плечом уравi новешивания мостовхй цепи., другой выхоя источника перемеиногсэ тока соеди «ейр общей шиной, входным зажимом ус ройства, образцовым резисторе , образ укядим в торов плечо мостовсД измерительной цепи н йсточниксм пос- тоянного измерительного тока, другой йыход которого через блок защиты от прохождения переменного тока соединен с третьим и четвертым плечгми измерйтельной мостовой цепи, Ъбразованш мк рез исторами уравновааивания, ввё-; дены два ограничителя по нгшряжению, два измеритель ньхк клуича, два фсф1Ф1рователя сигналов управления, счетчик циклов, два усилителя, блок вьнит.а:ния, линия 3 адвржки, интегратор.с запоминанием, причем первь входной зг1жйм устройства соединен с входом первого формирователя сигналов управления и через последовательно соеЯиненные первый ограничитель по напряжению, первый ключ и первый усилитель соединен с первым входом блока :1чита иия, второй вывод образцового резистсН р через последовательно соединенные В1снр6й ограничитель напряжения, вто«: рой измерительный ключ и второй усиусилитель соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с первым входом интегратора с запоминанием, выход первого фсчрмировг теля сигналов управления соединен с BTopt m входами измерительных ключей, с вторым входом интегратсфа с запомйнанием, а через счетчик циклов, формировате сигналов управления - с первым входом индикатора н Линией задержки, выход которой соединен с третьим входом интегратед а с запоминанием, первый и второй К1ХОДЬ1 которого соединены с вторьм и третьим входами индикатора.-На фиг.1 представлено устройство для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока на фиг. 2 - циклограммы рабо1ты устройства. Устройство содержит источник 1 пег ременного тока, разделительный конденсатор 2, мостовую измерительную цепь, первое плечо которой образовано измеряемым -сопротивлением 3, второе - образцовым (:опорным ) сопротив- лением 4, третье и четвертое плечи образованы сопротивлениями уравновешивания 5 и б, источник 7 постоянного измерительного тока, блок 8 защиты этого источника от прохождения переменного тока, первый 9 и второй Ю ограничители по напряжению два идентичных измерительных ключа 11 и 12, первый 13 и второй 14 формирователи сигналов управления, счетчик 15 лов, первый 16 и второй 17 усилители, блок 18 вычитания, линию 19 задериски, интегратор 20 с запоминанием, состоящий из 21, интегратора 22, делителя 23, и индикатор 24, например, самописец, при этом источник Iпеременного рабочего тока соединен через разделительвшй конденсатор 2 с измеряете сопротивлением 3, включенным в первое плечо мостовой измерительной цепи, второе плечо котсфой образовано образцовым (опорным ) сопротивлением 4, а третье и четвертое плечо сопротивлениями уравновешивания 5 и б, последовательно соединенные источник постоянного измерительного тока 7 и блш( 8 зашты этого источйнка от прохетвдёния перекюйного рабочего тока подсоедс(инены к диагонали питания мостовой измер1ительной цепн, вход второго ограничителя 10 по напряженюо соединен с образцовым 4( onc HbBvt сопротивлением 4, выход первого ограничителя 9 по напряжению соедшнен с входом измерительного ключа 11, а выход втсфого ограничителя 10 по напряжению - с входом измерительного ключа 12, вход первого фс 4Ирователя 13 сигналов управления соединен с измеряемьо сопротивлением 3, выход первого формирователя 13 соединен с измеритель шши 11 и 12, управляющим входом интегратора 20 с запоминанием, состсдащего из ключа 21, интегратора 22 и д елителя 23, и счетчиксж 15 циклов, выход измерительного ключа IIсоединен с вхоясм первого усилителя 16, выход измерительного ключа 12 соединен с входом второго усилителя 17, выходы усилителей 16 и 17 соединены с первым и вторым входами блока 18 вычитания, выход блока 18 вычитания подключен к входу ключа 21, выход ключа 21 соединен с интегратсфа 22, выход счетчика 15 циклов соединен с входом второго формщ ователя 14 сигналов управления, выход второго формирователя 14 сигналов управления соединен с входом линии 19 задержки, выход которой соединен с третьим входом интегратора 22 выход интегратора соединен с вхо дом делителя 23, выхоя которого соединен с регистрирующим прибором 24, который .также соединен с выходом вто рого формирователя 14 сигналов управ ления. Устройство работает следующим образом. Сигнал йеременного тока с выхода источника 1 переменного рабочего тока через разделительный конденсатор 2 поступает на измеряемое сопротивление 3 обмотки, включенное в пле хо измерения мостовой измерительной цепи, состоящей из сопротивления 4 образцового плеча, сопротивления 5 плеча выбора пределов измерения и сопротивления 6 плеча уравновешивания. На диагональ питания мостовой измерительной цепи подается ток от источника 7 постоянного измерительного напряжения через заграждающий дроссель. В зависимости от соотношений сопротивлений З-б мостовой измерительной цепи на измеряемом 3 и образцовом 4 сопротивлениях будет выделяться напряжение, равное сумме переменной и постоянной состав ляющих напряжения. Это суммарное напряжение, развиваемое на измеряемом сопротивлении 3, подается на вход первого ограничителя 9 по напряжению, а суммарное напряжение, развиваемое на образцовом сопротивлении 4, подается на вход второго ограничителя 10 по напряжению. На идентичных ограничителях 9 и 10 по напряженизо происхслит выделение поло жительного напряжения ((1жг.2а,б), которое в форме пульсирующего напря жения поступает на входы первого 11 и второго 12 идентичных измерительных ключей, которые открываются сигналами, поступающими с первого формирователя 13 сигналов управления. Последний формирует сигнал, который управляет ключами 11 и 12, интегратором 20 с запоминанием и счетчиком 15 циклов в моменты времени, совпадающие с отрицательными значениями переменной составляющей напряжения (фиг.2в,г. При этом на входы первого 16 и второго 17 усилителей поступают в виде положитель ных импульсов напряжения с выходов первого 11 и второго 12 измерительных ключей соответственно, где усиливаются на один и тот же заранее установленный коэффициент усиления. С выходов первого 16 и второго 1 усилител :й совпадающие по фазе и ус ленные импульсы поступают на блок 18 вычитания (фяг,2д). Так как амплитуда импульса, пост пающего с первого усилителя 16, про порциональна току, проходящему чере измеряемое сопротивление 3, а ампли туда иатульса, поступающего с второ усилителя 17, пропорционгшьна току, протекающему через опорное (образцовое } сопротивление 4, то на выходе блока 18 вычитания формируется импульс равный разности упомянутых импульсов и содержащий информацию об изменении сопротивления 3. Чем больше отличается измеряемое сопротивление 3 от опорного сопротивления 4, тем больше разность амплитуды и наоборот, В принципе уже по ра ностнетлу импуль- , су ккзжко измерить отклонение сопротивления 3 от ссн1ротивленкя|4. Для того, чтобы устранить случайные помехи, неизбежно возникайте в измерительньсс цепях, разностные импуль %1 поступакгг на аход интегратора 20 с апог шианием. Интегратор с запс дананием СОС5ГОИТ из клвяа 21 и интегратора 22. Югюч 21 интегратсфа с запоми нанием открывается сигналом управления, п х:тупаюцЕИм с выхсла первого фсфялироватвля 13 сигяалов,управления, на время, равное длительности разностного 111«1ульс8. За это время интегратор ,22 интегрирует поступивцЕзй разностнв1й И1 пульс (г. 2е|. В течение времени мезкду поступле ниями разностных импульсов ключ 21 закрыт и на интеграторе 22 зфанитсн напряжение, равное интегралу с установленкям весом от поступишшх разностяых импульсов с начала измерен)1я« После того, как пройдет установленйое число, импульсов, счетчик 15 циклов выдает сигнал конца измерения, кото- , рый через второй формирователь 14 сигналов управления и линию 19 задержки поступает на интегратор 22. По этому сигналу интегратор 22 с задержкой, необходимой для измерения напряжения на его выходе, устанавливается в исходное состояние и устройство готово для выполнения следующего измерения. Напряжение с выхода интег1: атора 22 поступает на делитель 23, а с выхода последнего осуществляется измерение напряжения, пропорционального величине измеряемого сопротивления 3 регистрирующим прибором 24 по сигналу, поступающему с выхода второго формирователя 14 сигналов управления. Регистрирующий прибор мсжет быть выполнен в виде самопшиуиего прибора, а также обычного стрелсчного или цифрового прибора-. Точность повьняается на порядок за счет того, что синфазная помеха устраняется за счет вычитания сигналов с выхода образцового и измеряемого сопротивлений. Случайная помеха ослабляется пропорционально количеству усредняемых циклов на выходе интегратора 22. Расширение частотного диапазона более чем на порядок обеспечивается за счет исключения влияния емкостного сопротивления разделительного конденсатора 2 на результат измерения при изменении частоты напряжения питающего измеряемое сопротивление испытуемой обмотки. Быстродействие повышается на порядок за счет того что исключаются из измерительной цепи реактивные составляющие сопротивлений устройства защиты. При

этом время интегрирования в интеграторе 22 незначительно влияет на сум-, марное быстродействие, так как время интегрирования и, следовательно, быстродействие всего устройства может быть уменьшено на порядок по сравнению с быстродействием прототипа при одновременном уменьшении погрешности. pt/&. / j- Q7j--

УСТТОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛШХТРИЧБСКИХ ЦЕПЕЙ, НАХОДШ4ИХСЯ ПОД йАПРЯХБННЕИ ПЕРШ4ЕИНОГО ТСЖА, солержацее пер&«еяыого тока, раэделительньй коидеясатор, мостовую нэм итепьную цепь, источник постояяного йз 1еЕ 1Тельного тока, блок зашиты источника от переменного тока и индикатор, причем ода и выхсп источника переменного тока соединен 4ep;es раэД1елительН1 1Й конденсатор с первым входнцм зажимом устройства и третьим плечсм уравновеш1вания мостовой цепи, Ш2ХОД источника переменного тока, соедаснен с общей шиной, входным зажимом устройства, образцовым резистором, образующим втсфое плечо мостовой измерительной цепи и источник х4 постоянного измерительного тока, другой выход которого через блок защиты от прохождения переменного тока соединен с третьим и четвертых плечги ш измерительн мостовой цепи, образованными резисторами уравновешивания, отличающееся тем, что, с целью повывюния точности и расишреиия функциональных воз южностей, в него введены ДВА ограничителя по напряжению, два измерительных ключа, два форми{мэаателя сигналов управления, счетчик циклов, два усилителя, блок вычитания, линия задержки, интегратор с запоминанию, причем первый входжм зажим устройства соединен с входом первого формирователя сигнгшов уп равления и через последовательно соединепиые первый ограничитепь по иапряжению, первый измерительный ключ и первый усилитель соединен 8 с nepBiM входом блока вычитания, второй вывод образцового резнстс а i через последовательно соединеннынг I второй ограничитель напряжения, второЛ измерительный ключ и второй усилитель соединен с вторьм вхощом блока вычитания, выход котсчюго соеди§ нен с первым вхсздом интегратора с запоминанием, выхол первого формирователя сигналов управления соединен с втсфыми входами измерительных сл ключей, с вторам входсм интегратора с запоминанием, а через счетчик циклов, второй формирователь сигналов оо управления - с входом индиО) катора и линией задержки, выход когоеоЛ соединен с третьим входом 00 :иитегратора с запоминанием, первый и вторсА выходы которого соединены с вторым и третьим входаи и индикатора.