Мост для измерения активного сопротивления электрических цепей,находящихся под напряжением переменного тока Советский патент 1985 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться для измерения активного сопротивления различных электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, например обмоток электрических машин.

Известно устройство для измерени сопротивлений цепей, находящихся по напряжением переменного тока, осйрванное на йри нципе наложения измерительного постоянного тока на рабочий переменный ток исследуемой обмо ки и ня использовании мостовых измерителышх цепей, содерасаще:е мостовую измерительную схему, источник переменного напряжения, источник потоянного напряжения, индикатор ttj.

Недостатком этогог устройства явлется низкое быстродействие.

Известен мост постоянного тока для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, содертсащй LC-фильТр, предохра- няю1цтШ плечи моста и нуль-индикатор, компвнсирумдай трансформатор, а также дроссель для защиты источника постоянного напряжения от попадания переменного тока. Дроссель фильтра, обмотка которого выполнена из материала с малым температзфньм коэффициентом, используется в качестве образцового плеча моста 12.

При такой измерительная мостовая цепь имеет большую постоянную времени, которая обусловлена значительными реактивностями фильтра и дросселя, что приводит к снижению быстродействия. Кроме того, данный мост не может обеспечить измерение в случае динамического режима работы измеряемого сопротивления по переменному току.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является мост для измерения активного сопротивления электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, два плеча которого образованы соответственно резисторами для выбора пределов измерений и переменным резисторе, а два других плеча образованы соответственно измеряемым резистором и образцовым резистором, содержащий источник постоянного напряжения, включенный в диагональ питания моста, нуль-индикатор, включенный в измерительную диагональ моста, источник перемен ного напряжения, соединенный через разделительный конденсатор с одним выводом измеряемого резистора и непосредственно с его -вторым выводом, крмпенсирующий трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно источнику переменного напряжения, а вторичная обмотка включена в йлечо, содержащее измеряемый резистор, последовательно с ним и дополнительным резистором, усилитель переменного напряжения, один вход которого соединен с вторым вьшодом измеряемого резистора, другой вход усилителя переменного напряжения соединен с вторым выводом вторичной обмотки трансформатора напряжения, а выход усилителя переменного напряжения йодключен паратшельно дополнительному резистору sj.

Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие, так как при измерениях возникает необходимость в дополнительной вычислительной операции путем вычитания из результата измерений активного сопротивления вторичной ойротки компенсирующего Трансформатора и дополнительного резистора, кроме того, необходимо производить измерение их активного сопротивления при различной Их Температуре и окружающей среды, и низкая точность из-за температурных воздействий, изменяющие активное сопротивление вторичной обмотки компенсирующего трансформатора и дополнительного резистора.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений за счет исключения вычислительных операций путем автоматического вычитания падения напряжения от измерительного постоя ного тока на активном сопротивлении вторичной обмотки компенсирующего трансформатора и дополнительного резистора.

Поставленная цель достигается тем, что в, мост для измерения активного сопротивления электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, два плеча которого образованы соответственно резисторами для выбора пределов измерений и переменным резистором, а два других плеча образованы соответственно клеммами для подключения измеряе- 3 мого резистора и образцовым резнеlo ром, содержащий источник постоянного напряжения, включенный в диагона питания моста, нуль-индикатор, вклю ченный в измерительну1Ь диагональ моста, источник переменного напряжения, соединенный через разделительный конденсатор с первой клеммо для подключения измеряемого резисто ра и непосредственно с второй клемм для подключения измеряемого резистора, подключенной к вершине диагонали питания, компенсирующий тран форматор, первичная обмотка которог подюпочена параллельно источнику переменного напряжения, а вторичная обмотка одним выводом подключена к первой клемме для подключения измеряемого резистора, а другим выводом - к дополнительному резистору, второй вывод которого соединен с вершиной измерительной диагонали моста, усилитель переменного напряжения, один вход которого соединен с первым выводом, дополнительного ре зистора, а его выход соединен с вто рым выводом дополнительного резисто ра, введен усилитель постоянного тока, первый вход которого через вторую вторичную обмотку компенсирующего трансформатора подключен к первой клемме для подключения измеряемого резистора, второй вход и первый выход его соединены с вторым выводом дополнительного резистора, а второй выход его соединен с первым выводом дополнительного рези тора, второй вход усилителя перемен ного напряжения подключен к второму вьшоду дополнительного резистора, а его второй выход соединен с второ клеммой для подключения измеряемого резистора. На чертеже изображена электрическая схема моста. Мост для измерения активного сопротивления электрических цепей, на ходящихся под напрялсением переменного тока, содержит клеммы для подключения измеряемого резистора 1 с сопротивлением fi, резисторы 2 для выбора пределов измерений, уравновешивающее плечо, образованное пере менным резистором 3, образцовый резистор 4, источние 5 постоянного напряжения, включенньй в диагональ питания моста, ко1-1иенсир тощий транс форматор 6, вторичная обмотка 7 ко58торого включена в плечо, содержащее измеряемый резистор 1, последовательно с ним и дополнительным резистором 8, параллельно которому подключен выход усилителя 9 переменного напряжения, вход его подключен параллельно плечу, содержащему измеряемый резистор, разделительный конденсатор 10, нуль-индикатор 11, включенньй в измерительную .-.иагональ моста, источник 12 переменного напряжения, питающий первичную обмотку 13 компенсирующего трансформатора 6 и измеряемьй резистор 1 через разделительный конденсатор 10, усилитель 14 постоянного тока, выходы которого параллельно подключены к дополнительному резистору 8, а вход через вторую вторичную обмотку 15 подсоединен паралельно последовательно включенным дополнительному резистору 8 и первой вторичной обмотке 7 компенсирующего трансформатора 6, вторичные обмотки 7 и 15 включены встречно. Для нормальной работы необходимо защитить плечи моста, нуль-индикатор и источник постоянного тока от переменной составляющей, т.е. скомпенсировать рабочее переменное напряжение, поступающее на измеряемый резистор. Для этого напряжение источника переменного напряжения через компенсирующий трансформатор подается в плечо измеряемого резистора в противофазе - вторичная обмотка 7 включена последовательно с измеряемым резистором 1. Однако ввиду следующих факторов; неидентичности обмоток компенсирующего трансформатора 6, фазовых сдвигов и др.; протекания тока через конденсатор 10 и измеряемый резистор 1, работающий в динамическом режиме, возникает нескомпенсированная разность падений напряжений переменного тока, дпя устранения этого нескомпенсированная разность с последовательно включенных измеряемого резистора 1, вторичной обмотки 7 компенсирующего трансформатора б и дополнительного резистора 8 подается на вход усилителя 9, в противофазе с выхода усилителя 9 подается на дополнительный резистор 8; при обеспечении большого коэффициента передачи усилителя 9 нескомпенсированная разность переменных напряжений становится исчезающе малой, что обеспечивает нормальную работу моста по 11остояино гу току. Включение вторичной обмотки 7 ко пенсирующего трансе1)орматора 6 и дополнительного резистора 8 в плечо измеряемого резистора 1 приводит к необходимости дополнительных операций при измерении: определения значения их сопротивления при данных., , текущих, условиях по температуре; вычитания из TeKyatero результата из мерения, содержащего сумму активных сопротивлений измеряемого резистора 1, BTopi-WHoii обмотки 7 компенсиpyroaiero трансформатора б и дополнительного резистора 8, результата первой операдаи; при этом снюкается точность измерения ввиду снижени точности измерения разности двух велихшн относительно одной из ш-ix, а также при невозможности ;выполнения первой дополнительной операции, например при испытаниях на надёжность электрических машин, так как для этого необходимо закоротить измеряемое сопротивление, что Невозможно . Для устранения всех этих нежелательных явлений нужно компенсировать падение напряжения измерительн постоянной составляющей на активном сопротивлении вторичной обмотки ком пенсирующего трансформатора и допол нительного резистора в рабочем режи ме измерительного моста по постоянному .току и динамическом режиме работы измеряемого сопротивления по переменному току, что достигается введением усилителя 14 постоянного тока, вход которого подключен парал лельно цепочке из последовательно включенных вторичной обмотки 7 компенсирующего трансформатора 6 и дополнительного резистора 8 через вторую вторичную обмотку 15 компенсирующего трансформатора. Так как вторичные обмотки 7 и 15 включены встречно, то происходит компенсация переменной составляющей, постоянная составляющая через усилитель 14 постоянного тока подается в противофазе на дополнительньй резистор, при обеспечении значительного коэффициента передачи усипителя 14 полностью компенсируется падение напряжения на активной составляющей вторичной обмотки 7 компенсирующего трансформатора 6 и дополнительного резистора В, вход усилителя 14 защищен от проникновения остаточной, нескомпенсированной переменной составляющей, выход ввиду малости переменной . составляющей на дополнительном резисторе 8 защищать нецелесообразно. Усилитель 9 защищен от постоянной составляющей из-за наличия на входе и выходе разделительных конденсаторов. Измерение омического сопротивления контролируемого резистора при этом производится обычным способом, мост выдает непосредственно измеряемую величину. Таким образом, применение данного моста позволит достичь положительного эффекта, например, при обеспечении Пооперационного контроля производства электрических машин, отработке технологии.

МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЖКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД НАПРЯ}КЁНИЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, два плеча которого образованы соответственно резисторами для выбора пределов измерений и переменным резистором, а два других плеча образованы соответственно клеммами для подключения измеряемого резистора и образцовым резистором, содержащий источник постоянного наирЛ женин, включенный в диагональ питания моста, нуль-индикатор, включенный в измерительную диагональ моста, источник переменного напряжения, соединенный через разделительный конденсатор с первой для подключения измеряемого резистора и непосредственно с второй клеммой для подключения измеряемого резистора, подключенной к вершине диагонали питания, компенсирующий трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно источнику переменного напряжения, а вторичная обмотка одним выводом подключена к первой клемме для подключения измеряемого резистора, а другим выводом - к дополнительному резистору, второй вывод которого соединен с вершиной измерительной диагонали моста, усилитель переменного напряжения, один вход которого соединен с первым выводом дополнительного реQ S зистора, а его выход соединен с вто(Л рым выводом дополнительного резистора, отличающийся тем, с: что, с целью повьппения точности и быстродействия измерений за счет исключения вычислительныхопераций, в него введен усилитель постоянного тока, первый вход которого через вторую вторичную обмотку комел пенсирующего трансформатора подклюо чен к первой клемме для подключения ел измеряемого резистора, второй вход ел и первьй выход его соединены с втоСХ) рым выводом дополнительного резис- тора, а второй выход его соединен с первым выводом дополнительного резистора, второй вход усилителя пеI ременного напряжения подключен к второму выводу дополнительного резистора, а его второй выход соединен с второй клеммой для подключения измеряемого резистора.