Трансформаторная мера полного сопротивления Советский патент 1991 года по МПК G01R27/00 H03H7/01 

.

Ё

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности преобразования импеданса при одновременном упрощении устройства. Трансформаторная мера полного сопротивления содержит два элемента 1 и 11 полного сопротивления и два трансформатора 2 и 6 с обмотками 3-5,7-10. В данном устройстве осуществляется формирование эквивалентного сопротивления. Однако влияние токов намагничивания приводит к появлению погрешности напряжения на обмотке 9, а следовательно к погрешности формирования эквивалентного сопротивления. Для компенсации погрешностей служат второй сердечник и обмотка 5 трансформатора 2. вспомогательный элемент 11 полного сопротивления, а также второй сердечник и обмотки В и 10 трансформатора 6. 1 ил.

/ .з 4)-

8

и

ю

Л

ON

fe

ON СЛ Os

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

Целью изобретения является повыше- ние точности преобразования импеданса при одновременном упрощении устройства.

На чертеже представлена структурная схема трансформаторной меры полного сопротивления.

Трансформаторная мера полного сопротивления содержит первый элемент 1 полного сопротивления, первый трансформатор 2 с обмотками 3-5, второй трансформатор 6 с обмотками 7 - 10, а также второй элемент 11 полного сопротивления. В трансформаторе 2 обмотки 3 и 4 выполнены на двух сердечниках, а обмотка 5 - на одном сердечнике. В трансформаторе 6 обмотки 7 и 9 выполнены на двух сердечниках, а обмотки 8 и 10 - на одном сердечнике. Выводы обмотки 3 являются токовыми выводами трансформаторной меры полного сопротивления. Выводы последовательно и согласно соединенных обмоток 9 и 10 являются потенциальными выводами трансформаторной меры полного сопротивления.

Трансформаторная мера полного сопротивления работает следующим образом.

Формирование эквивалентного сопро- тивления Zg.

Для формирования Z в устройстве служат обмотки 3 и 4 и первый сердечник трансформатора 2, образцовый элемент 1, обмотки 7 и 9 и первый сердечник транс- форматора 6. Трансформатор 2 работает в режиме, близком к режиму трансформаторного тока, поскольку его вторичные обмотки 4 и 5 нагружены низкоомными элементами 1 и 11 соответственно. Под действием напря- жения, приложенного к токовым зажимам устройства, в цепи обмотки 3 формируется ток, который трансформируется в обмотку 4 и создает падение напряжения ча элементе 1. В связи с тем, что трансформаторная мера со стороны потенциальных зажимов не нагружена, трансформатор 6 работает практически в режиме холостого хода. Поэтому напряжение на обмотке 9, составляющее основную часть напряжения на потенциальных зажимах, ока- зывается пропорциональным полному сопротивлению элемента 1, а также коэффициенту трансформации по напряжению трансформатора 6. Так как эквивалентное сопротивление меры определяется отношением напряжения на потенциальных зажимах к току, протекающему в цепи обмотки 3, то и 2з также оказывается пропорционально полному сопротивлению элемента 1 и коэффициентам трансформации трансформаторов 2 и 6.

Из-за наличия тока намагничивания первого сердечника трансформатора 2, протекающего по обмотке 3, нарушается пропорциональность между токами обмоток 3 и 4. В результате напряжение на элементе 1 формируется с погрешностью. Кроме того, ток намагничивания первого сердечника трансформатора б, протекающего в цепи обмотки 7, вызывает появление эффекта шунтирования элемента 1 обмоткой 7. Таким образом, влияние указанных токов намагничивания приводит к появлению погрешности формирования эквивалентного сопротивления устройства.

Компенсация указанных погрешностей.

Для компенсации погрешностей в устройстве служат второй сердечник и обмотка 5 трансформатора 2, вспомагательный элемент 11, второй сердечник и обмотки 8 и 10 трансформатора 6.

В обмотке 5 наводится ток, равный разности приведенного к вторичной цепи тока обмотки 3 и тока обмотки 4, т.е. примерно равный приведенному к вторичной цепи трансформатора 2 току намагничивания первого сердечника трансформатора 2. Этот ток формирует на элементе 11 напряжение, примерно равное уменьшению напряжения на элементе 1, вызванному влиянием тока намагничивания первого сердечника трансформатора 2. Во втором трансформаторе при одинаковых числах витков в обмотках 7 и 8 в цепи обмотки 8 протекает ток, равный току в обмотке 7, т.е. току намагничивания первого сердечника трансформатора 6. Этот ток увеличивает напряжение на элементе 11.

Таким образом, на элементе 11 формируется напряжение, учитывающее погрешности от влияния токов намагничивания сердечников обоих трансформаторов. Это напряжение трансформируется в обмотку 10, что приводит к увеличению напряжения на потенциальных зажимах устройства и компенсации погрешностей эквивалентного сопротивления.

В общем случае обмотки 4,5,7 и 8 могут иметь произвольные числа витков и разные активные сопротивления. Также произвольными могут быть полные сопротивления элементов 1 и 11. Однако максимальная точность устройства достигается при условии, что

(2)

Zo 2Zoi; R4 - 2R5; Rs -Щ

m4 m5 rri7 me; nri9 тю. (1) При этих условиях, а также при идентичных характеристиках сердечников эквивалентное сопротивление устройства составляет

7 , тзт4 г. е RsZQч /-э Јо о I I о 5 I ГПЭ LХ5 J

где тз, т4, ms, тт.тв. тд, тю - число витков в обмотках 3, 4. 5 и 7 - 10 соответственно;

Zo,Zoi - полные сопротивления элементов 1 и 11 соответственно;

R4 - активное сопротивление обмотки 4, равное активному сопротивлению обмотки 7;

RS-активное сопротивление обмотки 5, равное активному сопротивление обмотки 8;

Х5 - индуктивное сопротивление обмотки 5, равное индуктивному сопротивлению обмотки 8.

При построении на основе предлагаемого устройства меры емкости или индуктивности погрешность 6

RsZo Т

представляет 25

собой погрешность тангенса угла потерь. При этом в устройстве полностью исключается погрешность основного параметра (эквивалентной емкости или эквивалентной индуктивности).

Эквивалентное сопротивление трансформаторной меры морено регулировать при помощи коммутации витков в обмотке 3, совместной коммутацией витков в обмотках 9 и 10, а также совместным регулированием полых сопротивлений элементов 1 и 11.

Трансформаторную меру можно включить в измерительную цепь, поменяв местами токовые и потенциальные зажимы, однако при этом точность измерений в при0

5

0

5

0

5

0

боре несколько изменяется, если сопротивление нагрузки на потенциальную цепь недостаточно велико. Возникает это раэличие из-за несимметричности входных и выходных обмоток устройства.

Использование изобретения позволяет существенно упростить схему и конструкцию устройства, снизить его стоимость и повысить точность преобразования. Формула изобретения Трансформаторная мера полного сопротивления, содержащая первый и второй трансформаторы, в которых первые и вторые обмотки расположены не двух сердечниках, третья обмотка первого трансформатора третья и четвертая обмотки второго трансформатора расположены на вторых сердечниках, при этом начало первой обмотки первого трансформатора является первым токовым выводом трансформаторной меры полного сопротивления, потенциальным выводом которой является начало второй обмотки и конец соединенной последовательно и согласное ней четвертой обмотки второго трансформатора, параллельно первой обмотке которого и второй обмотке первого трансформатора подключен первый образцовый элемент полного сопротивления, а параллельно третьей обмотке второго трансформатора подключен второй образцовый элемент полного сопротивления, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности преобразования импеданса при одновременном упрощении устройства, параллельно второму образцовому элементу полного сопротивления подключена третья обмотка первого трансформатора, конец первой обмотки которого является вторым токовым выводом трансформаторной меры полного сопротивления.