Четырехзажимная трансформаторная мера комплексного сопротивления Советский патент 1992 года по МПК H01F40/14 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении образцовых мер и магазинов емкостей больших номинальных значений, а также индуктивностей и активных сопротивлений малых номинальных значений.

Цель изобретения - повышение точности компенсации погрешностей при расширении диапазона номинальных значений меры.

На чертеже приведена принципиальная схема четырехзажимной трансформаторной меры комплексного сопротивления.

Четырехзажимная трансформаторная мера комплексного сопротивления содержит n-стержневой трансформатор с сердечниками 1-1, 1-2, 1-3, ..., 1-1 1-п,

обмотками 2-1, 2-2, 2-3242-п; 3-1,

3-2, 3-3,..., ЗН,..., 3-п и 4, а также образцовые элементы комплексных сопротивлений

5-1, 5-2, 5-3, ..., 5-i5-п. Обмотки 2-1,

3-1 и 4 выполнены на п сердечниках, обмотки 2-i, 3-i выполнены на n-(i-1) сердечниках, обмотки 2-п, 3-п выполнены на одном сердечнике трансформатора. Выводы обмоток 3-1, 3-23-п подключены соответсты

;со ю со ю со

венно к зажимам образцовых элементов 51, 5-2 5-п. Обмотки 2-1, 2-2 2-п

соединены последовательно и согласно между собой и вся цепочка обмоток подключена к токовым зажимам АВ меры. Обмотка 4 представляет собой часть обмотки 3-1 и подключена к потенциальным зажимам CD меры.

Трансформаторная мера работает следующим образом.

Фактически рассматриваемый п-стерж- невой трансформатор представляет собой систему, состоящую из п трансформаторов. Основной трансформатор, обеспечивающий преобразование комплексного сопротивления элемента 5-1, содержит сердечник 1-i и обмотки 2-1, 3-1 и 4.

Если не учитывать погрешностей формирования, преобразование комплексного сопротивления осуществляется следующим образом.

При подключении устройства к измерительной цепи осуществляется двойное преобразование энергетических величин: преобразование тока из обмотки 2-1 в обмотку 3-1 (в результате чего формируется напряжение на элементе 5-1 и на обмотке 3-1) и преобразование напряжения из обмотки 3-1 в обмотку 4. В результате эквивалентное сопротивление трансформаторной меры, определяемое отношением напряжения на потенциальных зажимах CD к току, протекающему в токовой цепи меры между зажимами АВ, составляет

тщлз

где Z0 - сопротивление образцового элемента 5-1;

mi, гп2, тз - числа витков в обмотках 2-1, 3-1 и 4 соответственно.

В реальной трансформаторной мере преобразование комплексного сопротивления осуществляется с некоторой погрешностью, обусловленной наличием тока наагничивания, протекающего в обмотке 2-1, и наличием активного сопротивления вторичной обмотки 3- 1. Наличие тока намагничивания нарушает пропорциональность между токами в первичной 2-1 и вторичной 3-1 обмотках, за счет чего возникает погрешность преобразования токов, а падение напряжения на сопротивлении вторичной обмотки 3-1 нарушает пропорциональность между напряжением на элементе 5-1 и ЭДС обмотки 3-1, за счет чего возникает погрешность преобразования напряжений.

Компенсация погрешности, обусловленной влиянием активного сопротивления вторичной обмотки, обеспечивается за счет наличия автотрансформаторной связи между обмотками 3-1 и 4 и общего для этих обмоток активного сопротивления обмотки 4. Падение напряжения на активном сопротивлении обмотки 4 от протекающего по нему разностного (первичного и вторичного)

тока последовательно с ЭДС обмотки 4 подается на потенциальные зажимы CD-меры и компенсирует упомянутую погрешность.

Для компенсации погрешности, обусловленной влиянием тока намагничивания, используются обмотки 2-2, 2-3 2-п и

3-2,3-3З-n, сердечники 1-2, 1-31-п

и образцовые элементы 5-2, 5-3, ..., 5-п. Осуществляется эта коррекция следующим образом.

Вследствие непропорциональности токов в обмотках 2-1 и 3-1 в обмотке 3-2 наводится корректирующий ток, пропорциональный их разности, а ЭДС обмотки 3-2 трансформируется в обмотку 4 и компенсирует рассматриваемую погрешность. Однако между токами обмоток 2-2 и 3-2 также нет пропорциональности из-за влияния тока намагничивания сердечника 1-2, протекающего по обмотке 2-2, вследствие чего в обмотке 3-3 наводится соответствующий

корректирующий ток и создается соответствующее напряжение на элементе 5-2 и ЭДС на обмотке 3-3, трансформируемая в обмотку 4 и т.д.

При выполнении устройства на двух сердечниках корректируются погрешности второго порядка малости, при трех сердечниках - погрешности первого порядка малости, и т.д. - при п сердечниках корректируются погрешности (п-1) порядка малости.

При перемене местами токовых и потенциальных зажимов трансформаторной меры точность формирования эквивалентного сопротивления не изменяется.

Регулирование эквивалентного сопротизления в предлагаемой мере может осуществляться коммутацией витков в обмотке 4, одновременной коммутацией витков в обмотках 2-1, 2-22-п и регулированием

комплексных сопротивлений элементов 51, , ..., 5-п. Использование изобретения позволяет строить трансформаторные меры емкостей больших значений, меры индук- тивностей и активных сопротивлений малых значений с высокими метрологическими характерисдиками.

Формула изобретения Четырехзажимная трансформаторная комплексного сопротивления, содержащая п, где n 2, образцовых элементов комплексного сопротивления, трансформатор с п сердечниками, первой первичной и п вторичными обмотками, каждая из которых подключена к соответствующему образцовому элементу комплексного сопротивления, первая первичная и первая вторичная обмотки расположены на п сердечниках, при этом первый вывод первичной обмотки подключен к одному из двух токовых зажимов четырехза- жимной трансформаторной меры комплексного сопротивления, которая имеет и два потенциальных зажима, причем 1-е вторичные обмотки расположены на n-(i-1) сердечниках

0

(где 1 1,2,..., п), отличающаяся тем, что, с целью повышения точности компенсации погрешностей при расширении диапазона номинальных значений меры, введены п-1 первичные обмотки, при этом первичные обмотки включены последовательно и согласно, другой вывод n-й первичной обмотки под- ключен к соответствующему токовому зажиму, а 1-е первичные обмотки расположены на п-{1-1) сердечниках, причем отводы первой вторичной обмотки подключены к соответствующим потенциальным зажимам че- тырехзажимной трансформаторной меры комплексного сопротивления.

Изобретение может быть использовано при построении образцовых мер емкостей больших номинальных значений или малых индуктивностей и активных сопротивлений. Цель - повышение точности компенсации погрешностей при расширении диапазона номинальных значений меры. Мера содержит трансформатор с п сердечниками, п первичными и п вторичными обмотками и п образцовых элементов комплексного сопротивления. Первые первичная и вторичная обмотки охватывают все сердечники. Каждые i-e первичные и вторичные обмотки охватывают п - (1-1) сердечников. Все первичные обмотки соединены последовательно и согласно и подключены к токовым зажимам меры. К выводам каждой из п вторичных обмоток подключен один образцовый элемент комплексного сопротивления. Отводы от части первой вторичной обмотки и от ее конца подключены к потенциальным зажимам меры. Мера дуальна относительно токовых и потенциальных зажимов, и эти зажимы можно поменять местами. Погрешности, обусловленные влиянием тока намагничивания, компенсируются применением дополнительных (п-1) сердечников с (2п-2) обмотками и (п-1) образцовых элементов. Влияние активного сопротивления вторичной обмотки компенсируется за счет автотрансформаторного подключения потенциальных зажимов меры к этой обмотке. 1 ил. у Ё

Ы

г-г

с б д б

г-з

Э В 9

г-1

2-п

з-

5-f

5-2

s-г

5-3

5-3

-з| I

5-i

3-1

3-п

5-п