Симметричный трансформаторный преобразователь сопротивления Советский патент 1989 года по МПК G01R27/00 

. 7 ,

8

4

СО СО

00

Изобретение относится к электроизмерительной технике и м.б. использовано при построении образцовых мер и магазинов емкости больших номинальных значений. Цель изобретения - повышение точности преобразования полного сопротивления. Симметричный трансформаторный преобразователь сопротивления содержит образцовый элемент I полного сопротивления, тр-р 2 с обмотками 3 и 4, тр-р 7 с обмотками В и 9. Для достижения цели введены третья и четвертая обмотки 5 и 6 тр-ра 2, третья и четвертая обмотки 10 и 11, дополнительньш элемент 12 полного сопротивления и вспомогательный элемент 13 полного сопротивления. Тр-р 2 работает в режиме, близком к режиму тр-ра тока. Т.к. потенциальные цепи устр-ва не нагр ткены, то тр-р 7 работает в режиме, близком к режиму тр-ра напряжения. Ком- ,. пенсация погрешности каждого тр-ра 2 и 7 осуществляется отдельно. Использование изобретения позволяет по крайней мере на порядок снизить погрешность преобразования сопротивления. Простота реализации кодоуправ- ляемых магазинов емкости дает возможность осуществить автоматизацию трудоемких процессов проверки мостов переменного тока. 1 ил. 1C (Л

5

13

f2 10

11

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых мер и магазинов емкости больших номинальных значений, применяемых для поверки точных мостов и компенсаторов переменного тока.

Цель изобретения - повышение точности преобразования полного сопро- тивления.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема симметричного трансформаторного преобразователя сопротивления,

Преобразователь содержит образцовый элемент 1 полного сопротивления, первый трансформатор 2 с первой 3, второй 4, третьей 5 и четвертой 6 обмотками, второй трансформатор 7с первой 8, второй 9, третьей 10 и четвертой 11 обмотками, дополнительный элемент 12 полного сопротивления и вспомогательный элемент 13 полного сопротивления.

Преобразователь работает следующим образом.

Первый трансформатор 2 работает в режиме, близком к режиму трансформатора тока (так как его обмотки 4 и 6 нагружены,низкоомными импедансами образцового элемента 1 и вспомогательным элементом 1З). Рабочий ток, про- текаклций в цепи второй обмотки 4 и образцового элемента 1, обуславлива- ется ЭДС второй обмотки 4. Этот ток формирует напряжение на образцовом элементе 1. Из-за наличия тока намагничивания основного сердечника первого трансформатора 2 это напряже ние имеет погрешность, так как третья обмотка 10 зашунтирована низко- омным импедансом дополнительного элемента 12 через второй трансформатор 7, то указанное напряжение приложено к выводам первой обмотки 8. Из-за наличия тока намагничивания основного сердечника второго трансформатора 17 протекамщего по обмотке 8, напряжение на образцовом элементе 1 умень- шается.

Так как потенциальные цепи устройства не нагружены, второй трансформатор 7 работает в режиме, близком к режиму трансформатора напряжения, а напряжение, сформированное на второй обмотке 9 этого трансформатора, пропорционально величине импеданса образцового элемента 1,, содержит погрешности, обусловленные влиянием токов намагничивания сердечников первого и второго трансформаторов 2 и 7. Эквивалентное сопротивление симметричного трансформаторного преобразователя сопротивления определяется отношением напряжения на его потенциальных выводах к току в цепи первой обмотки 3 и .третьей обмотке 5, поэтому эквивалентное сопротивление тоже содержит погрешности.

В симметричном трансформаторном преобразователе сопротивления компенсация погрешности каждого из трансформаторов 2 и 7 осуществляется отдельно.

Компенсация погрешностей от тока намагничивания сердечника первого трансформатора 2.

Магнитный поток в дополнительном сердечнике первого трансформатора 2 определяется разностью магнитных потоков, вызванных токами в обмотках 3, 5 и 4. Этот разностный магнитный поток формирует ЭДС на обмотке 6 и соответствующий ток в этой цепи. Указанный ток создает на вспомогательном элементе 13 падение напряжения, которое приложено к обмотке 6, а при тесной индуктивной связи обмоток 6 и 4 - и к обмотке 4. За счет этого напряжения на обмотке 4 увеличивается напряжение на образцовом элементе 1 .

Таким образом компенсируется погрешность коэффициента передачи первого трансформатора 2 за счет сформированного на обмотке 4 дополнительного напряжения.

Компенсация погрешностей от тока намагничивания дополнительного сердечника второго трансформатора 7.

Так как обмотка 10 второго трансформатора 7 нагружена низкоомным импедансом дополнительного элемента 12 этот трансформатор при тесной индуктивной связи обмоток 8 и 10 создает в цепи обмотки 10 ток, пропорциональный току намагничивания основного сердечника второго трансформатора 7. Этот ток создает падение напряжения на дополнительном элементе 12 и на активном сопротивлении обмотки 10. Напряжение, сформированное на обмотке 10, равное сумме напряжений на дополнительном элементе 12 и на активном сопротивлении обмотки 10, трансформируется в рбмотки 8 и 1 1 и cyi-1мируется с напряжением в обмотках 9 и I1. В результате увеличивается напряжение на потенциальных выходных зажимах симметричного трансформаторного преобразователя сопротивления и компенсируется погрешность от влияния тока намагничивания основного сердечника второго трансформатора 7.

В общем случае числа витков в об- тотой реализации кодоуправляемых мамотках первого и второго трансформаторов 2 и 7 могут быть разными. Также могут быть разными и величины им- педансов основного, дополнительного и вспомогательного элементов 1, 12 и 13. Однако максимальная-точность достигается при следующих соотношениях параметров симметричного трансформаторного преобразователя сопротивления;

Z,2. 0,5Z, 0,5Z

2r:l

(2.

о

m,

2n

9

r.l, IHs

2Кб; R

m.o

2R

10

a также одинаковых размерах и магнитных свойствах сердечников первого и второго трансформаторов 2 и 7.

При этих условиях уравнение преобразования импеданса симметричного трансформаторного преобразователя сопротивления имеет вцд:

, г

пь

(1

-);

Z

1

1г

Mi

полные сопротивления импедансов элементов 1,12 и 13;

m

,ma,

R..

Rfi.

Регулирование

числа витков обмоток 3-6 и 8-11; активные сопротивления обмоток 4, 6, 8 и 10. эквивалентного сопротивления может осуществляться совместной коммутацией витков в обмотках 3 и 5, а также в обмотках 9 и 11 и совместным регулированием величин импедансов элементов 1, 12 и 13.

При включении симметричного трансформаторного преобразователя сопротивления в измерительную цепь его входные и выходные зажимы можно менять местами. При этом из-за симметричности устройства точность преобразования сопротивления не меняется.

Использование С1гмметричного трансформаторного преобразователя сопротивления позволяет по крайней мере на порядок снизить погрешность преобразования сопротивления, в результате чего возможно построение точных магазинов емкости больших номинальных значений. Кроме того, в связи с просгазинов емкости возможно осуществить автоматизацию трудоемких процессов поверки мостов переменного тока.

5 Формула изобретения

Симметричный трансформаторньй преобразователь сопротивления, состоя- щий из образцового элемента полного

0 сопротивления, первого и второго

трансформаторов, начало второй обмотки первого трансформатора соединено с началом первой обмотки второго трансформатора и с первьм выводом об5 разцового элемента полного сопротивления, второй вывод которого соединен с концом второй обмотки первого трансформатора, начало третьей обмотки второго трансформатора соединено с

0 первым выводом дополнительного элемента полного сопротивления. Причем о начало первой обмотки первого трансформатора является первым входным зажимом, а начало втдрой обмотки второго трансформатора является первым выходным зажимом симметричного трансформаторного преобразователя сопротивления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

0 преобразования полного сопротивления, введены вспомогательный элемент полного сопротивления, третья и четвертая обмотки первого трансформатора, третья и четвёртая обмотки второго

5 трансформатора, причем первая и вторая обмотки первого и второго трансформаторов расположены на основном и дополнительном сердечниках, а третья и четвертая обмотки - на дополнительных сердечниках соответствующих трансформаторов, а конец второй обмотки первого трансформатора соединен с концом первой обмотки второго трансформатора, при этом второй вывод дополнительного элемента полного сопротивления соединен с концом третьей обмотки второго трансформатора, при этом вспомогательный элемент полного сопротивления подключен к четвертой

5

0

5

5 1449930

обмотке первого трансформатора, ко- конец второй обмотки второго транснец первой обмотки которого соединенформатора соединен с началом его четс началом его третьей обмотки, конецвертой обмотки, конец которой являкоторой является вторьм входным за-ется вторым выходным зажимом симметжимом симметричного трансформаторно-ричного трансформаторного преобразого преобразователя сопротивления, авателя сопротивления.