Трансформаторный преобразователь импеданса Советский патент 1989 года по МПК H01F27/42 

0/

0А 11

-

I I

I 1-1

3-/

V/

3-2

t-2

т

Q

V

Јь 3

оэ ел

Јъ

со

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Целью изобретения является повышение точности преобразования импеданса. Преобразователь содержит трансформатор с сердечниками 1-1....1-N, обмотки 2 и 3...N, меры импеданса 4-1...4-N, обмотки 2 и 3-1 охватывают все сердечники, обмотка 3-2 охватывает сердечники 1-2...1-N, а каждая из обмоток 3-I охватывает соответственно сердечники 1-I,...,1-N. Обмотки 3-1,...,3-N включены последовательно и согласно. Выводы обмотки 3-1 подключены к выводам меры импеданса 4-1, а выводы каждой обмотки 3-I подключены соответственно к выводам меры импеданса 4-I. Выводы обмотки 2 являются токовыми, а первый вывод основной меры импеданса 4-1 и второй вывод меры импеданса 4-N являются потенциальными выводами преобразователя. 1 ил.

ъ-п

4-/7

1 1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, например, при построении образцовых мер и магазинов емкости больших номинальных значений, а также индуктивности и активного сопротивления малых номинальных значений, применяемых для поверки точности компенсаторов переменного тока.

Цель изобретения - повышение точности преобразования импеданса.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого преобразователя.

Трансформаторный преобразователь импеданса состоит из трансформатора с сердечниками 1-1, 1-2, ..., 1-п, обмотками 2 и 3-1, 3-2, ..., 3-п, а также мер 4-1, 4-2, ..., 4-п импеданса.

Обмотки 2 и 3-1 охватывают все сердечники, обмотка 3-2 охватывает сердечники 2-1 - 1-п, а каждая из обмоток З-i охватывает соответственно сердечники 1-i - 1-п. Обмотки 3-1 - 3-п включены последовательно и согласно. Выводы обмотки 3-1 подключены к выводам меры 4-1 импеданса, а выводы каждой обмотки З-i подключены соответственно к выводам меры 4-i импеданса. Выводы обмотки 2 являются токовыми, а первый вывод основной меры 4-1 импеданса и второй вывод меры 4-п импеданса являются потенциальными выводами преобразователя импеданса.

Преобразователь работает следующим образом.

Погрешности эквивалентного сопротивления устройства, вызываемые падением напряжения на активных сопротивлениях обмоток трансформатора, исключаются благодаря четырехзажим- ному подключению преобразователя.

При этом эквивалентное сопротивление преобразователя определяется отношением напряжения на потенциальных выводах магазина к току в цепи первичной обмотки 2.

Второй вид погрешностей - погрешности, обусловленные токами намагничивания сердечников трансформатора, компенсируются схемным путем. Эта компенсация реализуется следующим образом.

Трансформатор в предлагаемом устройстве работает в режиме, близком к режиму трансформатора тока, так

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

как его вторичные обмотки (3-1, 3-2, ..., 3-п) нагружены низкоомными мерами импеданса (4-1, 4-2, ..., 4-п). Основной магнитный поток, передающий энергию во вторичную цепь устройства, создается в сердечнике 1-1, охваченном только первичной 2 и вторичной 3-1 обмотками. В цепи обмотки 3-1 протекает рабочий (нагрузочный) ток, и падение напряжения на мере 4-1 импеданса, вызванное этим током, составляет основную часть напряжения на потенциальных зажимах преобразователя.

В обмотке 2 протекает суммарный ток, состоящий из рабочего тока, пропорционального току во вторичной обмотке 3-1, и тока намагничивания сердечников трансформатора.

Поскольку пропорциональность между первичным и вторичным токами не выполняется из-за наличия в первичной обмотке тока намагничивания, то при съеме напряжения с выводов меры 4-1 импеданса (при определении эквивалентного сопротивления преобразователя) возникает соответствующая погрешность.

Для компенсации этой погрешности применяются дополнительные сердечники 1-2 - 1-п, дополнительные вторичные обмотки 3-2 - 3-п и дополнительные меры 4-2 - 4-п импеданса.

Сердечник 1-2 охвачен тремя обмотками: первичной 2 и вторичными 3-1 и 3-2.

Этот сердечник размагничивается токами этих вторичных обмоток (3-1 и 3-2), и в обмотке 3-2 наводится ток, равный разности приведенного к вторичной цепи первичного тока и вторичного тока в обмотке 3-2. Этот разностный ток, примерно равный приведенному к вторичной цепи току намагничивания сердечника 1-1, создает на мере 4-2 импеданса падение напряжения, которое суммируется с напряжением, сформированным на мере 4-1 импеданса, увеличивая напряжение на потенциальных зажимах меры и компенсируя указанную погрешность.

Однако сердечник 1-2 не полностью размагничивается токами обмоток 3-1 и 3-2, Остаточный магнитный поток этого сердечника (существенно меньший магнитного потока сердечника 1-1) вызывает появление погрешностей второго порядка малости, величина которых не менее чем на порядок меньше исходных.

Компенсация погрешностей второго порядка малости осуществляется следующим образом.

Сердечник 1-3 размагничивается токами вторичных обмоток 3-1 -3-3. Наведенный в обмотке 3-3 ток равен разности приведенного к вторичной цепи тока первичной обмотки 2 и токов в обмотках 3-1 и 3-2. Этот разностный ток примерно равен приведенному к вторичной цепи току намагничивания сердечника 1-2. По величине этот ток значительно меньше тока намагничивания сердечника 1-1. Указанный ток вызывает на мере 4-3 импеданса падение напряжения, которое затем суммируется с напряжением, сформированным на мерах 4-1 и 4-2 импеданса, увеличивая напряжение на потенциальных зажимах преобразователя.

Компенсация погрешностей более высоких степеней малости происходит аналогичным образом.

В общем случае числа витков в обмотках 3-1, 3-2, ..., З-n могут быть различны. Так различными могут быть и величины мер 4-1, 4-2, ..., 4-п импеданса. Однако с целью минимизации числа номиналов5 ограничения размеров окон тороидальных сердечников трансформатора и др. числа витков в обмотках 3-1 - З-n обычно выбирают равными, также равными выбираются и величины мер 4-1 - 4-п импеданса.

Трансформаторный преобразователь импеданса, содержащий два сердечник три обмотки и две меры импеданса, п чем выводы второй обмотки подключен к выводам основной меры импеданса, выводы третьей обмотки подключены к выводам вспомогательной меры импеданса, а выводы первой обмотки явля ются токовыми выводами преобразоват ля импеданса, отличающийс тем, что, с целью повышения точност преобразования импеданса, в него введены п-2 дополнительных середчни ков, п-2 дополнительных обмоток и п-2 дополнительных мер импеданса, первая и вторая обмотки охватывают все сердечники, третья обмотка охва тывает второй и все дополнительные сердечники, каждая i-я дополнительн обмотка охватывает последние n-i-1 дополнительные сердечники, вторая, третья и все дополнительные обмотки включены последовательной согласно, выводы i-й по порядку дополнительной обмотки подключены к выводам i-й допол нительной меры импеданса, первый вывод основной меры импеданса и второй вы вод последней дополнительной меры им

Регулирование эквивалентного сопротивления в преобразователе может

осуществляться коммутацией числа вит- 40 педанса являются потенциальными вы- ков обмотки 2 или совместным регули- водами преобразователя импеданса.

0

5

0

5

0

5

рованием величин мер 4-1, 4-2, ..., 4-п импеданса.

Использование изобретения позволяет строить трансформаторные меры и магазины импедансов с высокими метрологическими характеристиками и произвольными схемами замещения, а также создавать на их базе кодоуправля- емые магазины импедансов.

Формула изобретения

Трансформаторный преобразователь импеданса, содержащий два сердечника, три обмотки и две меры импеданса, причем выводы второй обмотки подключены к выводам основной меры импеданса, выводы третьей обмотки подключены к выводам вспомогательной меры импеданса, а выводы первой обмотки являются токовыми выводами преобразователя импеданса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования импеданса, в него введены п-2 дополнительных середчни- ков, п-2 дополнительных обмоток и п-2 дополнительных мер импеданса, первая и вторая обмотки охватывают все сердечники, третья обмотка охватывает второй и все дополнительные сердечники, каждая i-я дополнительная обмотка охватывает последние n-i-1 дополнительные сердечники, вторая, третья и все дополнительные обмотки включены последовательной согласно, выводы i-й по порядку дополнительной обмотки подключены к выводам i-й дополнительной меры импеданса, первый вывод основной меры импеданса и второй вывод последней дополнительной меры им0 педанса являются потенциальными вы- водами преобразователя импеданса.