Трансформаторный магазин импеданса Советский патент 1988 года по МПК G01R27/00 

. 2.

П у 1 в J

00 00 СО

to ю

со

Изобретение м.б. использовано при прстроении образцовых мер и магазинов емкостей больших номинальных значений. Устр-во содержит образцовый импеданс (И) 1 и двухобмоточные трансформаторы Т 2 и 5 соответственно с обмотками 3,6 и 4,7. Введен И 8. Т 5 выполнен двухступенчатым с двумя сердечниками 14 и 15. Обмотки 6 и 7 расположены на обоих сердечниках 14 и 15, а обмотки 16 и 17 - на сердечнике 15. Выводы обмотки 16 соединены с выводами И 8. Начало обмотки 17 соединено с концом обмотки 7, а конец обмотки 17 - с второй выходной клеммой и совместно с первой выходной клеммой образует выход устр-ва. Подключение к обмотке 4 низкоомйой нагрузки - И 1 обеспечивает Т 2 практически в режиме Т тока. Использование устр-ва позволяет на порядок повысить точность преобразования И, в результате чего возможно построение достаточно точных магазинов емкостей больших номинальных значений. 2 ил. (С

8

и

17

Фиг. 2

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при.построении образцовых мер и магазинов емкости больших номинальных значений.

Целью изобретения является повышение точности преобразования импеданса.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема трансформаторного магазина импеданса с дополнительным четырехобмоточным трансформатором; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема трансформаторного магазина импеданса с двзгхступенчатым трансформатором с двумя сердечниками.

Трансформаторный магазин импеданса содержит образцовый импеданс 1, первый двухобмоточный трансформатор 2 с первой обмоткой 3 и второй обмоткой 4, второй двухобмоточный трансформатор 5 с первой обмоткой 6 и второй обмоткой 7, дополнительный импеданс 8, дополнительный четырехобмо- точный трансформатор 9 с первой обмоткой 10, второй обмоткой 11, третьей обмоткой 12 и четвертой 13, двухступенчатый трансформатор 5 по фиг. 2 с первым сердечником 14 и вторым сердечником 15 с третьей обмоткой 16 и четвертой обмоткой 17.

Трансформаторный магазин импеданса работает следзпощим образом.

К второй обмотке 4 первого двух- обмоточного трансформатора 2 подключена низкоомная нагрузка - образцовый импеданс 1, что обеспечивает работу этого двухобмоточного трансформатора 2 практически в режиме трансформатора тока. При протекании тока в цепи обмотки 4 на образцовом импедансе 1 возникает падение напряжения. Из-за влияния тока намагничи- ван:ня сердечника первого двухобмоточного трансформатора 2 и падения на- пря:кения на остаточных сопротивления обмотки 4 напряжение на импедансе 1 нес олько меньше, чем было бы при .иде.зльном трансформаторе тока. Ток нам.1гничивания сердечника второго двухобмоточного трансформатора 5, протекающий по обмоткам 6 и 10 также уменьшает напряжение на импедансе 1, ЭДС на зажимах последовательно соединенных обмоток 6 и 10 меньше напряжения на образцовом импедансе 1 на величину падения напряжения на рс0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

таточных сопротивлениях этих обмоток. Напряжение, приложенное к обмоткам 6 и 10, распределяется между этими обмотками неравномерно. Основная часть этого напряжения приложена к зажимам обмотки 6 и лишь незначительная часть этого напряжения к зажимам обмотки 10. Такое перераспределение напряжений обусловлено шунтированием обмотки 10 через дополнительный четырехобмоточньш трансформатор 9 с обмотками 10 и 11, дополнительным импедансом 8. Второй двухобмоточный трансформатор 5 с обмотками 6 и 7 работает в режиме, близком к режиму холостого хода, так как вторая обмотка 7 подключается к высокоомным потенциальным цепям измерительного прибора, Поэтому напряжение на его второй обмотке 7, обусловленное напряжением на обмотке 6, пропорционально величине образцового импеданса. Эквивалентное сопротивление трансформаторного магазина импеданса (Zj) определяется отношением напряжения U на его потенциальных зажимах к току 1, протекающему в цепи обмотки 3.

Компенсация погрешностей в этом устройстве происходит следующим образом. Дополнительный трансформатор работает в режиме, близком к режиму трансформатора тока, так как он нагружен низкоомным импедансом 8.

При равенстве числа витков обмоток 10 и 11 и равенстве величин импеданса 1 и дополнительного импедан- са 8 в цепи обмотки 11 будет протекать ток, равный току намагничивания сердечника второго двухобмо то- чного трансформатора 5. Падение напряжения на дополнительном импедансе 8, вызванное этим током, равно умень- шению напряжения на образцовом импедансе 1 за счет влияния тока намагничивания сердечника второго двухобмоточного трансформатора 5. При равенстве остаточных сопротивлений обмоток 6, 10|i11 падения напряжения

на них будут равны. 1

Напряжения, припоженные к обмотке 11, определятся суммой напряжения на дополнительном импедансе 8 и на остаточных сопротивлениях этой обмотки. Это напряжение трансформируется Б обмотки 12 и 13, а затем напряжение компенсации на зажимах последовательного соединения обмо3

ток 12 и 13 складывается с напряжением обмотки 7. Увеличивая число витков в последовательном соединении обмоток 12 и 13, МОЖ1Ю добиться не только компенсации влияния тока намагничивания сердечника второго двух обмрточного трансформатора 5 и падений напряжений на остаточных сопротивлениях обмотки 6, но и компенсации влияния тока намагничивания сердечника первого двухобмоточного трансформатора 2 и падений напряжений на остаточных сопротивлениях обмотки 4. При равенстве сопротивлений импедансов 1 и 8, равенстве числа витков обмоток 4, 6, 10 и 11, одинаковых размерах и магнитных свойствах трансформаторов сердечников 2, 5 и 9 максимальной компенсации погрешностей добиваются при равном числе витков обмоток 7 и 12 и вдвое большем, чем в обмотке 7, числе витков обмотки 13. При этом полностью скомпенсированы погрешности первой степени малости, вызываемые влиянием токов намагничивания сердечников первого и второго двухобмоточных трансформаторов 2 и 5, и вдвое уменьшаются погрешности, вызванные падениями напряжения на остаточньк сопротивлениях обмоток 4 и 6.

Выражение для эквивалентного сопротивления этого устройства имеет вид

7 -7 - 1 - ° 5 ml X, 1

где ZP - полное сопротивление образцового импеданса 1, равное полному сопротивлению дополнительного импеданса, 8; mj, m, m - число витков обмоток 3, 4,

и 7, соответственно; R - активное сопротивление обмотки 4, равное активным сопротивлениям обмоток 6, 10, 11;

X 4 - реактивное сопротивление обмотки 4, равное реактивным сопротивлениям обмоток 6, 10, и 11.

Регулирование эквивалентного со- противления трансформаторного магазина импеданса может осуществляться совместным регулированием величин образцового импеданса 1 и дополнительного импеданса 8, совместным реfO

832234

гулированием числавитков обмоток

3,7, 12 и 13 либосовместным ре- .гулированием числавитков обмоток

4,6, 10 и 11.

5 Принцип работы и компенсация погрешностей в устройстве с двухступенчатым трансформатором (фиг. 2) осуществляется аналогично рассмотренному в устройстве на обычнык трансформаторах. Дополнительное повышение точности в устройстве с двухступенчатым трансформатором.достигается за счет вдвое меньшего остаточного сопротивления обмотки 6 (фиг.2), чем остаточных сопротивлений обмоток 6 и 10 в устройстве на обычных трансформаторах (фиг. 1).

Вьфажение для эквивалентного сопротивления трансформаторного магазина импеданса с двухступенчатым трансформатором имеет вид

15

0

)

ДдХо

.QiM Oо о Л

Z Zo---j-.1 - b--j - ,

m

у2 у

Л-4- -4

где Z - полное сопротивление импедансов 1 и 8;

т,

т.

}, ш

и т - число витков обмоток 3, 4

и 7 соответственно, причем числа витков обмоток 4, 6 и 16 равны, а число вит-ков обмотки.17 вдвое больше числа витков обмотки 7; R - активное сопротивление об- мотки 4, равное активным

сопротивлениям обмоток 6 и 16; Х - реактивное сопротивление

обмотки 4, равное реактив- . ному сопротивлению обмоток 6 и 16.

Трансформаторный магазин -i импеданса можно включать в измерительную цепь, меняя местами их токовые и потенциальные зажимы, однако ггри этом точность преобразования импеданса несколько уменьшится. Это вызвано нессиметричностью схемы транс- форматорного магазина импеданса.

Использование трансформаторного магазина импеданса позволяет на порядок повысить точность преобразо- вания импеданса, в результате чего возможно построение достаточно точных магазинов емкостей больших номинальных значений.

Формула изобретения

Трансформаторный:, магазин импеданса, содержащий образцовый импеданс, первый трансформатор, причем выводы первой обмотки первого трансформатора являются входом трансформаторного магазина импеданса, а начало второй обмотки первого трансформатора соединено с первым выводом образцового импеданса и началом первой обмотки второго трансформатора, начало второй обмотки второго трансформатора является первой выходной клеммой трансформаторного магазина импеданса, а конец второй обмотки первого трансформатора соединен с концом первой обмотки второго трансформатора и с вторым выводом образцового импеданса, отличающийся тем, что, с целью

повьшения импеданса.

точности преобразования введены дополнительный

импеданс, а второй трансформатор выполнен в виде двухступенчатого трансформатора с двумя сердечниками, причем первая и вторая обмотки второго трансформатора распол ожены на обоих сердечниках, а третья и четвертая

обмотки второго трансформатора расположены на втором сердечнике, а выводы третьей обмотки соединены с выводами дополнительного импеданса, начало четвертой обмотки второго

трансформатора соединено с концом второй обмотки второго трансформатора, конец четвертой обмотки второго трансформатора соединен с второй выходной клеммой и совместно с первой выходной клеммой образует выход трансформаторного магазина импеданса.