Масштабный преобразователь Советский патент 1990 года по МПК G01R19/00 

ел

00

го

GO

J

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для сопряжения источника переменного напряжения и измерительного прибора. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Масштабный преобразователь содержит измерительный трансформатор 1 с входной 2 и выходной 3 обмотками, вспомогательный трансформатор 4 с входной 5, выходной 6 обмотками, обмоткой 7 обратной связи и компенсационной обмоткой 8, усилитель 9 переменного напряжения, резисторы 10, 11 и блок 12 компенсирующего напряжения. Благодаря введению компенсационной обмотки 8, резисторов 10, 11 и новых функциональных связей обеспечивается компенсация влияния изменения сопротивления нагрузки на выходное напряжение преобразователя, что повышает точность преобразования. 3 ил.

Фиг. 1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть спользовано для сопряжения источника переменного напряжения и измерителного прибора.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет компенсации влияния изменений сопротивления нагрузки.

На фиг. 1 приведена блок-схема Масштабного преобразователя; на фиг. 2 и 3 - примеры выполнения блока компенсирующего напряжения.

Преобразователь (фиг. 1) содержит измерительный трансформатор 1 с вход- н|ой 2 и выходной 3 обмотками, второй трансформатор 4 с входной 5, выходной 6, обратной связи 7 и компенсационной 8 обмотками, усилитель 9 беременного напряжения, резисторы 10 11 и блок 12 компенсирующего напряжения.

Входная обмотка 2 измерительного трансформатора 1 подключается к источ Нику измеряемого напряжения, s параллельно ей через выходные зажимы блока 12 компенсирующего напряжения включена йходная обмотка 5 второго трансформатора 4 0 Вход усилителя 9 переменного напряжения подключен к выходной обмотке 6 второго трансформатора 4, а его выход через резистор 10 присоединен к обмотке 7 обратной связи и одновременно последовательно Соединен с выходной обмоткой 3 измерительного трансформатора 1. Компенсационная обмотка 8 второго трансформатора 4 включена параллельно выходной обмотке 3 измерительного трансформатора 1, к которой одновременно подключен вход блока 12 компенсирующего напряжения, причем последовательно в цепь компенсационной обмотки 8 включен резистор 11.

Блок 12 компенсирующего напряжения может быть выполнен в виде ре- зисторного делителя (фиг. 2) или трансформатора напряжения (фиг. 3).

Масштабный преобразователь работает следующим образом.

Входное измеряемое напряжение U, действующее на обмотке 2 измерительного трансформатора 1, преобразуется трансформатором 1 в напряжение И3, снимаемое с обмотки 3. В блоке 12 компенсирующего напряжения выделяетс разность между входным напряжением и величиной КП ИЭ, где К ,г- коэффи

5

0

5

0

5

циент передачи блока 12 для напряжения U3. Эта разность напряжений создает ток 1 -через обмотку 5, который уравновешивается током Ig компенсационной обмотки 8 и током I обратной связи, протекающим с выхода усилителя 9 через обмотку обратной связи. Таким образом, у трансформатора 4, охваченного отрицательной обратной связью, сумма произведений токов в обмотках на соответствующие числа витков обмоток практически равна нулю. При этом сердечник трансформатора 4 практически размагничен и индуктивности обмоток трансформатора пренебрежимо малы.

С учетом этого токи 1, I, Ig и выходное напряжение можно выразить как:

Т-s (иг- UJ-K11)/R12;

1-7 -ftKgT (1)

8 -Ц R 11 USKX Иэ + о где Rfo , R f1, R n - сопротивления в

цепи обмоток 7, 8 и 5;

КГ7, коэффициенты передачи, равные отношениям чисел витков обмоток 5 и 7 и обмоток 8 и 7 соответственно.

Решение системы уравнений (1) дает выражение I

«амх + U5(1 +| КЛК«k)2

11

5

40 - ъ10Кп)

К„ 87

(2)

При равенстве нулю выражения в скобках, что может обеспечить выбором параметров, имеем соотношение

(3)

R|0 Kr7U1/ Rn

то есть результат преобразования не зависит от U,, определяемого соотношением сопротивлений нагрузки и обмотки 3 и рядом погрешностей трансформатора 1, а определяется только параметрами R,0, R и К57, которые могут быть заданы с высокой точностью

Таким образом, повышение точности передачи напряжения U на выход в предложенном устройстве по сравнению с прототипом определяется тем.

515

что с помощью трансформатора 4 и усилителя 9 формируется напряжение поправки к выходному напряжению Uj трансформатора 1 в зависимости не только от ЭДС на обмотке 3, но и от величины тока через эту обмотку и нагрузку, что обеспечивается за счет подачи выходного напряжения U3 на

выходной обмотке 3 измерительного

трансформатора 1 на вход блока 12 компенсирующего напряжения. При этом влияние изменения сопротивления нагрузки на выходное напряжение UfltfX преобразователя компенсируется.

Первый вариант выполнения блока 12 компенсирующего напряжения (фиг.2) отличается простотой конструкции при низких значениях входных и выходных напряжений, но обеспечивает гальва- ническую развязку, как и в прототипе лишь при использовании дополнительной выходной обмотки измерительного трансформатора 1.

Второй вариант (фиг. 3) более эффективен при высоких (порядка 1000 В и более) входных или выходных напряжениях. В обоих случаях сопротивление нагрузки блока 12 постоянно, поэтому проще обеспечивается его высокая точность. Точность преобразования определяется в основном точностью блока 12, если для номинальных значений выполняется соотношение

К

11

К

43

где К13 - коэффициент, равный отношению числа витков обмото 2 и 3.

При этом требования к точности трансформатора 4, резисторов 10 и 11 на один-два порядка ниже, чем к блоку 12. Соответственно коэффициен усиления в замкнутом контуре обмо- ток 6, 9, 7 может быть небольшим. При одинаковом числе витков обмоток 7, 8 суммирование магнитных потоков можно заменить суммированием токов, обмотки 7 и 8 при этом соединяют и из двух образуется одна обмотка.

Отклонение номинальных значений К и К 3 компенсируется подбором резистора 11.

0

0

5 о

5

0

г 0

37

При низком входном напряжении и высоких точностях трансформатора 4, резисторов 10, 11 и большом усилении в контуре обмоток 6, 9, 7 связь блока 1 2 с выходной обмоткой 3 трансфер- матора 1 может отсутствовать, а сам блок 12 может быть выполнен в виде резистора.

Предложенный преобразователь может быть использован для масштабного преобразования напряжений с коэффи- 2. 2.

циентом передачи 10 -10 с погрешностью порядка сотых долей процента и изменения сопротивлений нагрузки в широких пределах.

Формула изобретения

Масштабный преобразователь, содержащий измерительный трансформатор с входной и выходной обмотками, усилитель переменного напряжения, выход которого последовательно соединен с выходной обмоткой измерительного трансформатора, блок компенсирующего напряжения и второй трансформатор, первый вывод входной обмотки которого через выходные зажимы блока компенсирующего напряжения соединен с первым выводом входной обмотки измерительного трансформатора, выходная обмотка второго трансформатора подключена к входу усилителя переменного напряжения, а обмотка обратной связи соединена с его выходом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, дополнительно введены два резистора и компенсационная обмотка второго трансформатора, причем первый резистор включен последовательно с обмоткой обратной связи второго трансформатора, второй резистор включен последовательно с его компенсационной обмоткой, которая присоединена параллельно к выходной обмотке измерительного трансформатора, второй вывод входной обмотки второго трансформатора соединен с вторым выводом входной обмогки измерительного трансформатора, а его выходная обмотка подключена к входу блока компенсирующего напряжения,,

Фиг. 2

Фиг.З