Способ измерения комплексных параметров четырехполюсника Советский патент 1993 года по МПК G01R27/28 

ел

С

Изобретение касается электрических измерений и может быть использовано для определения вторичных комплексных параметров четырехполюсников: характеристического сопротивления и постоянной передачи. Цель изобретения состоит в повышении точности. Эта цель достигается тем, что подавая гармоническое напряжение на вход вспомогательного Т-звена, образуемого из двух одинаковых известных резисторов в продольных ветвях и входной цепи исследуемого четырехполюсника в поперечной ветви, измеряют действующие значения напряжений и токов на входных и выходных зажимах в условиях холостого хода и короткого замыкания Т-звена и производят расчет параметров четырехполюсника по приведенным соотношениям. 5 ил.

, Изобретение касается электрических измерений и может быть использовано для определения вторичных комплексных параметров четырехполюсников: характеристического сопротивления и постоянной передачи.

Цель изобретения состоит в повышении точности.

На фиг.1 представлены принципиальные схемы определения входных сопротивлений четырехполюсников в режимах XX и КЗ при прямом и обратном включениях: на фиг.2 - принципиальная схема Т-звена, где Zij или YIJ - двухполюсник, эквивалентный сопротивлению или проводимости входной цепи исследуемого четырехполюсника; на фиг.З - прямое и обратное включение исследуемого четырехполюсника в Т-звено; на фиг.4 - возможные комбинации режимов XX и КЗ Т-звена, а также исследуемого четырехполюсника при прямом включении и измеряемые при этом напряжения и тока; на фиг.5 - то же, что фиг.4 при обратном включении исследуемого четырехполюсника.

Сущность способа состоит в следующем.

Комплексный четырехполюсник в режимах XX и КЗ, со стороны входных или выходных зажимов, можно рассматривать как некий двухполюсник, полное сопротивление которого равно Zij, где I 1. 2 j - х, k. Вместо комплексного входного сопротивления может рассматриваться комплексная

входная проводимость YIJ - . Опуская

.z i далее нижние индексы ij, можем записать:

Y ye-«Pгдеу VG 2 + в 2 ,

G-JB

Л:

G

tgy(i)

(2)

ICO

ел о

самосогласования, связывающие произвольный параметр R с измеряемыми величинами М и N

(M-1) GR, N -BR(14) Из (18а-б) следует, что

G Re(Y)-.-B lm(Y) (15)

При любом другом произвольном значении R получатся другие значения измеряемых токов и напряжений XX или КЗ по фиг.4э-г Также вычисляются другие значения К1, Т-Д М1, N1 по (6)-(10). но уравнение самосогласования сохранят свою силу, а расчетные значения G и В по(15) не изменяются. Это определяется тем, что значения G и В зависят только от внутренней структуры измеряемого четырехполюсника, но не зависят от величины R,

Далее по (1)-(5) находятся искомые входные комплексные сопротивления исследуемого четырехполюсника в режимах XX и КЗ при прямом включении (фиг.За).

Zix Zixejy 1x -- - f16) 1х Yix Gix-jBix ( Ь)

1 1,R (17) Yik Gik-j Bik

По этим входным сопротивлениям и формулам для симметричного четырехполюсника находятся модуль и аргумент ха-. рактеристического сопротивления Zc симметричного четырехполюсника.

Если исследуемый четырехполюсник несимметричный (An A22), то измерения проводятся еще раз по фиг.5а-г, соответствующей фиг.Зб.

Для определения входных сопротивлений Z2x и Z2K исследуемого четырехполюсника при его обратном включении применяется также процедура, что и выше, с соответствующей заменой индексов по фиг.5 а-г.

Изложенное выше позволяет, по аналогии со способом-прототипом, найти характеристические сопротивления исследуемого четырехполюсника

- для симметричного четырехполюсника

yik-ty1x Т

Zc VZik Zix

(18) - для несимметричного четырехполюсника

(19) yzk-b/72

ZC2 - k Z2x &Z2x e 7

Zc2 (20) Здесь Га, b относится только к исследуемому четырехполюснику.

Введем обозначения

f ,fl . /----

,0

thr TejC7 VZlk/Zlxe

где Т mod (th Г) --

- Ј-

(thr)

Т, в - относятся к исследуемому четырехполюснику.

Подставляя постоянную передачи Г а + jB в (21) и производя разделение модулей и аргументов получим:

+ sinzb

у

ch2a-sln2 b

(22)

0

5

0

5

0

5

0

5

. д sin2bf0o4 tg f -r-ri- (to) sh2a

Из (22, 23) следует, что составляющие Г равны:

12 Т cos в ,„.., - arctg ---sr - (24)

а

arctg

1+т2

2 Т sin в

(25)

1-.Г2

где а - постоянная ослабления, b - постоянная фазы исследуемого четырехполюсника.

Для несимметричных взаимных четырехполюсников значение Г не изменяется при прямом и обратном включениях.

По физическим соображениям и из (24) очевидно, что всегда для пассивных четырехполюсников а 0.

Из (25) следует, что знак b однозначно определяется соотношением

(1-Т2) О,

которое, в свою очередь зависит от отношения модулей Zik и Zix.

Способ реализуется следующей временной последовательностью операций с помощью материальных объектов (вольтметра, амперметра и ключей) над другим материальным объектом (измеряемым четырехполюсником).

Для симметричных четырехполюсников:

Ki

Uix TTI U2x T Uix1 Ilk1

а также

Тт

М - по формуле (9); - по формуле (10);

G, Re(Yx)

Bx Im (Yx) -

Л R

Gk Re (Yk) - -BK-lm(YO

М -

R

R

Zij I Zy I 17т-1 77;--ГЕГТ YIJ I Gj - j BJ I

i 1, 2; j x. k:

ВхВ|(

C/TX arctg -- pk arctg -

Ьхok

Для несимметричных четырехполюсников;

Формула изобретения Способ измерения комплексных параметров четырехполюсника, включающий подачу на вход вспомогательного четырехполюсника в виде Т-звена гармонического напряжения, измерение действующих значений напряжения и тока в режимах холостого хода (XX) и короткого замыкания при прямом и обратном включениях, расчет комплексных параметров четырехполюсника,

отличающийся тем, что. с целью повышения точности, гармоническое напряжение подают на вход Т-звена при прямом и обратном его включениях, на зажимах Т- звена измеряют действующие значения напряжений и токов при его холостом ходе и при холостом ходе исследуемого четырехполюсника, при холостом ходе Т-звена и коротком замыкании исследуемого четырехполюсника, при коротком замыкании Т-звена и исследуемого четырехполюсника, при коротком замыкании Т-звена и холостом ходе исследуемого четырехполюсника, а определение комплексного характеристического сопротивления и постоянной передачи исследуемого четырехполюсника производят по формулам

. j 5ЈlL±Ji Jx Zc Zik Zix Zik Zix e - Zc e

th Г 7zix Zik/Zix e2

Те

в.

r-a.Jb-larthil + ji;

. 2 Т sin в xarcth x---1 -Т2

1 +Т

35

40

45

50

Zix

1xox

Ub

U2x

. т II - , IT -

Uix

55

M

11 - I V(K )2 |2 + К )2 1 - (TT ) + 1 ;

((TT)

M

R

B, - -- .

Y ik- Gik-J Bk:

Zik -L ZikeV k; Yik

Bk

tg у ik

Gk

где Uix1 , lix1, U2x -действующие значения напряжений и токов на зажимах Т-звена при его XX и при XX исследуемого четырехполюсника;

Uix. lix, U2x, Uik, Ilk - то же. при XX и КЗ Т-звена и при КЗ исследуемого четырехполюсника:

Uik1 , Hk - то же при КЗ Т-звена и при XX исследуемого четырехполюсника;

Позиция ключей

фиг. 4а

фиг. 46

фиг. 4в

фиг. 4г

ztt

#

Г

г

S)

0

5

0

Zix. Zik - модули входных сопротивлений исследуемого четырехпопюсника в режимах XX и КЗ соответственно:

К1, IT , M1, N1 - вспомогательные параметры, соответствующие XX исследуемого четырехполюсника;

к.Тт.м.м -тожеегоКЗ:

GJ, Bj (где j x, k) - активная и реактивная составляющие входной проводимости fi исследуемого четырехполюсника, i- 1.2: j x, k;

Zij - входное сопротивление, обратное Yi j;

Zc, Г - характеристическое сопротивление и постоянная передачи.исследуемого четырехполюсника;

Т. О- вспомогательные параметры;

R - известное сопротивление каждого из двух резисторов, образующих продольные плечи вспомогательного Т-звена.

Измеряемые величины UlxTllx . U2x

Uik . Ilk II II I II 11 II

Uix , Их . U2x

Uik. Hk

z,

f)

Ъг.

б/г. г

-;