Трансформаторная мера импеданса Советский патент 1990 года по МПК G01R27/00 

4

-; з

СП

о

О

со

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности преобразования импеданса. Трансформаторная мера импеданса содержит образцовый импеданс 1, трансформаторы 2 и 3 с обмотками 4-9 и сердечниками 10-13. В устройстве осуществляется раздельная компенсация активных составляющих погрешностей в трансформаторах 2 и 3. Это позволяет существенно уменьшить тангенс угла потерь трансформаторной меры импеданса. Кроме того, в устройстве полностью компенсируется мнимая составляющая погрешности первого порядка, что повышает точность преобразования импеданса. Регулирование эквивалентного сопротивления трансформаторной меры импеданса может осуществляться путем изменения числа витков в обмотках 4 и 9, а также изменения полного сопротивления образцового импеданса 1. 1 ил.

10

12

я

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых мер и магазинов емкостей больших номинальных значений, а также ин- дуктивностей малых номинальных значений.

Цель изобретения - повышение точности преобразования импеданса.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема трансформаторной меры импеданса.

Трансформаторная мера импеданса содержит образцовый импеданс 1, первый и второй трансформаторы 2 и 3 с первыми обмотками 4 и 5, вторыми обмотками 6 и 7, третьими обмотками 8 и 9 с первыми сердечниками 10 и 11 и вторыми сердечниками 12 и 13.

Трансформаторная мера импеданса работает следующим образом.

Первый трансформатор 2 работает в режиме, близком к режиму трансформатора тока, так как его вторая и третья обмотки 6, 8 подключены к ниэ- коомному образцовому импедансу 1.Под действием напряжения, приложенного к токовому входу трансформаторной меры импеданса, которым является первая обмотка 4 первого трансформатора 2, на образцовом импедансе 1 формируется напряжение, пропорциональное коэффициенту трансформации по току первого трансформатора 2. Это напряжение приложено к первой и второй обмоткам 5 и 7 второго трансформатора 3 и трансформируется в третью обмотку 9.

Второй трансформатор 3 работает в режиме, близком к режиму трансформатора напряжения, так как его третья обмотка 9 подключается к высокоомным входам измерительных приборов и поэтому напряжение, сформированное на третьей обмотке 9, пропорционально полному сопротивлению образцового импеданса 1, коэффициенту трансформации по току первого трансформатора 2 и коэффициенту трансформации по напряжению второго трансформатора 3.

Эквивалентное сопротивление трансформаторной меры определяется отношением напряжения на выходе трансформаторной меры импеданса к току, протекающему в ее токовой цепи на входе трансформаторной меры импеданса (в первой обмотке 4). Поэтому эквивалентное сопротивление Z, трансформаторной меры импеданса пропорционально полному со10

15

20

25

15663014

противлению образцового импеданса 1 и коэффициентам трансформации по току и напряжению соответственно первого и второго трансформаторов 2 и 3.

В первом трансформаторе 2 из-за наличия тока намагничивания первого сердечника 10 пропорциональность между токами в первой и второй обмотках 4 и 6 первого трансформатора нарушается, в результате чего напряжение на образцовом импедансе 1 формируется с погрешностью и, следовательно, с погрешностью формируется напряжение на выходе трансформаторной меры импеданса .

Во втором трансформаторе 3 ток намагничивания второго сердечника 13, протекающий по второй обмотке 7, вызывает падение напряжения на активном сопротивлении этой обмотки. В результате погрешность напряжения на третьей обмотке 9 - на выходе трансформаторной меры импеданса - возрастает.

Погрешность напряжения на выходе трансформаторной меры импеданса обуславливает погрешность эквивалентного сопротивления. Мнимая составляющая этой погрешности вызывает появление начального тангенса угла потерь.

Погрешность от влияния токов намагничивания каждого трансформатора 2 и 3 компенсируется отдельно. В первом трансформаторе 2 в третьей обмотке 8 за счет магнитного потока сер- дечника 12 формируется ток, определяемый разностью приведенного к вторичной цепи тока первой обмотки 4 и тока второй обмотки 6, т.е. примерно равный приведенному к вторичной цепи току намагничивания первого сердечника 10. Этот ток вводится в цепь образцового импеданса 1 и увеличивает на нем падение напряжения. В результате увеличивается напряжение на выходе трансформаторной меры импеданса и компенсируется мнимая составляющая погрешности.

На втором трансформаторе 3 компенсирующее воздействие формируется на первой обмотке 5. Напряжение первой обмотки 5 определяется разностью приложенного к этой обмотке напряжения образцового импеданса 1 и наведенной в этой обмотке магнитным потоком второго сердечника 13 ЭДС из второй обмотки 7. При равенстве чисел витков в обмотках 5 и 7 напряжение на первой обмотке 5 равняется падению напряже30

40

45

50

55

ния на активном сопротнплении второй обмотки 7. Под действием напряжения первой обмотки 5 возникает магнитный поток в первом сердечнике 11 и напряжение на выходе трансформаторно меры импеданса на третьей обмотке 9 увеличивается. За счет этого компенсируется мнимая составляющая погрешности второго трансформатора 3.

В результате выражение для остаточной мнимой составляющей погрешности трансформаторной меры импеданса имеет вид

(4 Ч

Х«

+ 6

R 2

2«)

г

где R, - активное сопротивление второй обмотки 6, равное активному сопротивлению первой обмотки 5;

R. - активное сопротивление третьей обмотки 8, равное активному сопротивлению второй обмотки 7; х - индуктивное сопротивление

третьей обмотки 8; Z - полное сопротивление образцового импеданса 1. Таким образом.раздельная компенсация активных составляющих погрешностей в первом и втором трансформаторах 2 , 3 позволяет существенно уменьшить тангенс угла потерь трансформаторной меры импеданса, а также полностью компенсируется мнимая составляющая погрешности первого порядка, в результате чего повышается точность преобразования импеданса.

Регулирование эквивалентного сопротивления трансформаторной меры

0

5

0

5

0

5

0

импеданса может осуществляться путем изменения чисел виткон в обмотках 4 и 9, а также изменением полного сопротивления образцового импеданса.

Формула изобретения

Трансформаторная мера импеданса, содержащая образцовый импеданс, первый трансформатор с одним сердечником и двумя обмотками, выводы первой обмотки которого являются токовым входом трансформаторной меры импеданса, второй трансформатор с двумя сердечниками и тремя обмотками, в котором первая и третья обмотки расположены на двух сердечниках, а вторая обмотка второго трансформатора расположена на одном сердечнике, причем вторая обмотка первого трансформатора подключена параллельно образцовому импедансу и первой обмотке второго трансформатора, начало третьей обмотки второго трансформатора является первым выводом трансформаторной меры импеданса, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности преобразования импеданса, в первый трансформатор введены второй сердечник и третья обмотка, которая расположена на втором сердечнике и подключена параллельно второй обмотке первого трансформатора, параллельно которой подключена вторая обмотка второго трансформатора, конец третьей обмотки которого является вторым выводом трансформаторной меры импеданса, причем первая и вторая обмотки первого трансформатора расположены на двух сердечниках.