Мост переменного тока для измерения составляющей комплексной проводимости Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 

Изобретение, относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения комплексных сопротивлений и проводимостей.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения за счет исключения влияния контура дискретного уравновешивания на аналоговую компенсирующую цепь.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - векторная диа грамма, поясняющая про- цесс уравновешивания.

Устройство содержит генератор 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3, вторичными обмотками 4,5 и 6, блок 7 уравновешивания, компаратор 8 токов с индикаторной обмоткой 9 и вспомогательными обмотками 10,11 и 12, комплексную проводимость 13, образцовые меры 14 и 15 емкости и активной проводимости соответственно, регулируемый аналоговый элемент.16 и блок управления (фазочувствительный детектор) 17,

Генератор 1 подключен к первичной обмотке 3 трансформатора 2 напряжения и питает мостовую измерительную схему. Вторичные обмотки 4,5 и 6 трансформатора 2 напряжения подключены к соответствующим элементам 13,14 и 15, токи через которые сравниваются в компараторе 8 токов. По сигналам, снимаемым с индикаторной обмотки 9 блоком 7 уравновешивания, осуществляется изменение числа витков регулируемой вторичной обмотки 5 трансформатора 2 напряжения и уравновешивание мостовой измерительной схемы по измеряемой составляющей (по емкости) комплексной проводимости 13,

Устройство работает следующим образом.

При достижении рав«овесия мостовой измерительной схемы между измеряемой составляющей с и числом витков т регулируемой вторичной обмотки 5 удовлетворяется следующая зависимость:

ГОс

р SS - л.

п. .о

где iHj - число витков вторичной обмотки 4;

п и п - число витков вспомогательных обмоток 10 и П соответственно;

5

с - значение образцовой меры

14 емкости.

Ток 1л , протекающий по комплексной проводимости 13, поступает на вход фазочувствительного детектора 17, В котором происходит сравнение его фазы ч с фазой Ч, напряжения и генератора 1 питания. На выходе фазочувствительного детектора 17 формируется напряжение, пропорциональное произведению модуля тока lixl через комплексную проводимость 13 на косинус разности фаз -f этого тока и напряжение питания U :

5

и

К,(М ,),

п

где k - коэффициент пропорциональности. С выхода фазочувствительного де0 тектора 17 напряжение U подается la вход управления регулируемого аналогового элемента 16 и изменяет ток } , протекающий через образцовую меру 15 активной проводимости. Так

5 как вспомогательная обмотка 10, через которую протекает ток комплексной проводимости 13, и вспомогательная обмотка 12, через которую протекает ток 1 образцовой меры 15 активной

0 проводимости, нанесены встречно на сердечник компаратора 8 токов, то магнитные потоки этих обмоток вычитаются (компенсируются), и наличие неизмеряемой составляющей в комплексной проводимости 13 не мещает работе основной (дискретной) системе уравновешивания . ,

Ток х Через комплексную проводимость 13 складьгеается из двух составляющих - емкостной , направленной под углом 90° к вектору напряжения

и генератора 1 питания, ig,, , синфазной с

и активной

и, .Конец вектора

обозначен точкой с (см.фаг,2), которая в процессе уравновешивания моста не изменяет своего положения на диа грамме. Уравновешивающий емкостной ток Гр синфазен с 1. и изменяется по величине при регулировке числа витков вторичной обмотки 5 Компенсирующий ток 1JJ синфазен 1. и равен

k, k,ii,feos(H ,-yj,

где k коэффициент передачи регу- дируемого аналогового элемента 16. - Коэффициенты пропорциональности k и k выбраны такими, чтобы k- k 1, т.е. )При уравновешивании моста (при изменении числа витков вторичной обмотки 5) модуль вектора 1 не изменяется (величина тока 1ц не изменяется) , вектор 1 перемещается параллельно оси х и его конец (точка d ) движется по прямой , а вектор „ сигнала разбаланса стремится к нулю.

Таким образом, компенсирующий то 1 не зависит от величины тока „ , протекающего по регулируемой ветви .дискретной системы уравновешивания, а значит, не зависит от величины небаланса мостовой измерительной схемы по измеряемой составляющей. Позтому отсутствует влияние контура дискретного уравновешивания на аналоговую компенсирующую цепь, а линией уравновешивания, как видно из фиг.2 является прямая, вследствие чего данное устройство по динамическим характеристикам более близко к мостам постоянного тока, чем известное.

Кроме того, в данном устройстве обеспечивается помехоустойчивое выделение квадратурной составляющей ,комплексн6го тока tx фазочувстви- тельным детектором без применения избирательных цепей, поскольку детектор работает на больших уровнях входных сигналов.

Формула изобретения

I . Мост переменного тока для измерения составляющей комплексной проводимости, содержавши генератор питания, трансформатор напряжения, один вьшод первичной обмотки которого соединен с генератором питания а другой - с общей шиной, две нерегулируемые и одну регулируемую вторичные обмотки трансформатора напряжения, концы которых подключе5

0 5 0 5

о

5

,

ны к общей шине, компаратор токов, и индикаторная обмотка ко торого подключена к входу блока уравновешивания, выход которого соединен с управ- ляюпщми входами переключателя числа витков регулируемой вторичной обмотки, начало первой нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения через клеммы дл. подключения комплексной проводимости соеди нено с началом первой вспомогательной обмотки компаратора токов, а конец - с первым входом блока управления, начало второй вспомогательной обмотки компаратора токов подключено к общей шине, а конец через последовательно соединенные образцовую меру проводимости и регулируемый аналоговый элемент соединен с началом второй нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, образцовую меру емкости, один вывод которой соединен с переключателем числа витков регулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, выход блока управления соединен с входом управления регулируемого аналогового элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, в компаратор токов дополнительно введена третья вспомога Гель- ная обмотка, конец которой соединен с вторым выводом образцовой меры- емкости, а начало - с общей шиной, второй вход блока управления соединен с BTopbw выходом генератора питания.

2. Устройство по пп.}, о т л и - чающееся тем, что блок управления BHnojmeH в виде фазочув- ствительного детектора, первый вход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход - с BTopbW входом блока управления, а выход - с выходом блока управления.

w

lex

//f

Igx (риг, 2

Составитель В.Семенчук Р едактор Л.Авраменко Техред И.Попович Корректор Т.Колб

2980/А8

Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическоа предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

s/flfr

h

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений и проводимостей. Цель изобретения - повышение быстродействия, достигается путем исключения влияния контура дискретного уравновешивания на аналоговую компен- сирующую цепь. Дпя зтого в компаратор 8 устройства дополнительно введена третья вспомогательная обмотка. Устройство содержит генератор I питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3, вторичными обмотками 4, 5 и 6, блок 7 уравновешивания, компаратор токов 8 с индикаторной обмоткой 9 и вспомогательными обмотками 10,П и 12, комплексную проводимость 13, образцовые меры: емкости - 14, активной проводимости 15,регулируемый аналоговый элемент 16,блок управления 17, HanjiHMep фа- зочувствнтельный детектор. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с S (Л