Трансформаторный измерительный мост Советский патент 1976 года по МПК G01R17/12 

Изобретение относится к электроизме ;рдтельной технике может быть использоваIHO при построении цифровых мостов пере:меннрго тока, предназначенных дли измерения параметров комплексных сопротивлеч: Известен трансформаторный измерятель|ный мост, содержащий источник питания, онбраздовые , соединеш 1е с нуль-ин|дикатором, трйясформатор напряжения, част .вторичных обмоток которого образуют урав |новашквающие тетрады с подсоединенными к каждой секции тетрад-полупроводнико.Еыми ключами, имеющими заземленную точку; вспомогательные трансформаторы, вторичные обмотки которых в уравнове ;шиваюших :тетрадах- включены последов тельно, а первичная обмотка каждоги из ;ншс подсоединена к выходам двух соответствуюших протиэофазно включенных секций каждой тетрады., j Такой мост не может обеспечить вы;сокой точности измерения из-за паразитных сопротивлений в тетрадных элеметтахостаточных сопротивлений полувроводнико-. вых ключей, сопротивления меди обмоток вспомогательных трансформаторов и связанных С ними обмотва трансформатора напряжения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Предлагаемый мост снабжен вспомогательными полупроводниковьп и ключами, дополнительными обмотками трансфорк.ато- ipa напряжения и вспомогательных трансI форматоров и операционным усилителем, I выход которого подключен к ветви вторичных обмоток вспомогательных трансформа торов, а каждый из входов через дополни тельную обмотку каждого из вспомогатв/и ных трансформаторов - к.соответствующей грулпе дополнительных обмоток трансфер/ MaTopia;напряжения, выводы которых сое|дин ы со вспомогательными полупро од|Ъиковыми ключами. I На фиг|- 1 приведена принципиальная {схема измерительного м оста; на фиг, 2 - принципиальная схема ойной из его тетрад. Мост содержит источник пнтаняя 1, трансформатор напряжения 2 с первичной

i

обмоткой 3 и вторичной обмоткой 4, образцовую меру 5, нуль-индикатор 6, новешиваюшие тетрады 7, операционный усилитель 8.

Тетрада содержит вспомогательные тоансформаторы 9, Ю с первичными об- мотками 11, 12 и вторичными обмотками 13, 14, дополнительными обмотками 15, 16, вторичные об: отки трансфор. матора напр 1жения, полупроводниковые ключи 27-34, вспомогательные полупроводниковые ключи 35-42.

Источник питания 1 подключен к первичной генераторной- обмотке 3 транс- форматора напряжения 2.;Его вторичная o6ivipTKa 4 подключается к измеряемому объекту 43. Ток ветви измеряемого объекта уравновешивается током, протекающим по образцовой мере 5, а степень равновесия регистрируется нуль-индикатором 6. Напряжение, подводимое к образцовой мере, представляет собой сумму напряже/ НИИ, одним из слагаемых которой являет ся напряжение, вырабатываемое тетрадами 7, другим - напряжение, вырабатываемое операционным усилителем 8.

Выходное напряжение тетрадь, действующее на выводах 44, 45, образуется из напряжений, снимаемых со вторичных обмоток 13, 14 вспомогательных трансформаторов 9, 10, первичные обмотки 11, 12 которых получают питание от соответствующих обмоток 15, 16 и 2О, 21 трансформатора напряжения 2. .

Из-за паразитных сопротивлений - оста-: точного сопротивления полупроводниковых ключей 27-34, сопротивления меди об- i моток 15, 16, 20, 21, 11, 12 трансформатора {напряжения 2 и вспомогательных трансформаторов 9, 1О соответственно, выходное напряжение тетрады отличается от соответствующей ему суммы э,д.с. обмоток 15, 16 и 20, 21 трансформатора напряжения 2 на сумму падений напря1жений, возникающих на паразитных сопротивлениях тетрады. Этк падения напряже- i иия выделяются при помощи дополнительных обмоток 15 и 16 вспомогательных трансформаторов 9, 10, объединенных в группы допогасительных обмоток 17, 18, 19, 22, 23, 24 трансформатора напряжения 2 и вспомогательных полупроводниковых ключей 35-42. С этой целью дополнительные обмотки 15 и 16 вспомогательных трансформаторов 9, 10 включаются по отношению к группам дополнительных обмоток 17-24 трансформатора напряжения встречно, причем числа ъкт- |,ков обмоток 15 и 16 выбирают соответ.

СТБ9ННО равными числам витков обмоток 11 и 12, числа витков дополнительных обмоток 17-24 выб1фают таким образом, чтобы соблюдались условия:

15 1720 22

16-174-1821

15+ 4-184-19 20-b21 22-t-23+24 а вспомогательные ключи управляются так, что при замыкании ключа 27 замыкается одновременно вспомогательный ключ 36, при замыкании ключа 32 ключ 40. Аналогичным образом при замыкании ключей 29, 33 -замыкаются вспомогательные ключи 37, 42, од-, повременном замыкании ключей 27, 29, 31, 33 замыкаются вспомогательные 38 и 42.

Благодаря тому, что в каждой из вет вей, состоящей из групп дополнительных обмоток трансформатора напряжения и дополнительной обмотки вспомогательных трансформаторов, сравниваются мало отличные друг от друга по значению сигналы, а также благодарен |том у, что нагрузкой ветвей являются иысркоомные входы (точки 46, 47) операционного усилителя 8, упомянутые ветви работают в режиме, близком к режиму холостого хода. В результате на выводах дополнительных обмоток Iтрансформатора напряжения и дополнитель ной обмотки вспомогательного трансформатора действуют практически полные э.д,с., наводимые в этих обмотках. Так как э.д.с. дополнительных обмоток трансформатора напряжения равны э.д.с. соответствующих им обмоток этого же трансформатора, а э.д.с, дополнительных обмоток вспомогательных трансформаторов- равны э.д.с, этих же обмоток трайсформатора напряжения, но уменьшенным на сумму паразитных падений напряжений, то выделяемые в паразитные падения напряжений и бу дутпредставлять собой сигналы, поступаю|Щие на входы операционного усилителя 8, |При помощи операционного усилителя они складываются и одновременк с измерительными напряжениями тетрад подводя ся к образцовой мере 5, Вследствие этоQ го напряжение на зажимах образцовой меры возрастает и становится таким, каким оно было бы, если бы паразитные сопротивления в тетрадах моста отсутствовали, Таким образом, погре иность измерения,

5 вызываемая действием паразитных сопротивлений тетрад, устраняется.

Эта погрешность отсутствует лишь при идеальных характеристиках операционного усипителя. На практике она все же имеет

0 некоторое конечное значение представляет

собой величину высокого порядка малости. Она вычисляется по закону сложных процентов (как процент от процента): например, если погрешность, вносимая паразит ными сопротивлениями тетрад, составля.ет 0,5%, а точность операционного ус№;лителя равна 1%, то погрешность, оставшаяся после воздействия выходного сиз нала операционного усилитепя, равна Одр05%, т. е. пренебрежимо мала.

Формула изобретения

i

j Трансформаторный измерительный мост, содержащий источник питання, обраэдовые меры, соединенные с нуль-индикатором, трансформатор напряжения, часть вторич- ных обмоток которого образуетlypaBH OBe- шивающие тетрады с подсоединенными к каждой секции тетрад полупроводниковыми ключамн, имеющими заземленную общую

(точку; вспомогательные трансформаторы, вторичные обмотки которых в уравновеи1ираюших тетрадах включены последовательно, а первичная обмотка каждого из

них подсоединена к выходам двух соотве1 ствуюших противофазно включенных сек;ций каждой тетрады, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения i точности, он снпбжен вспомогательными

полупроводниковыми ключами, дополнитель- ;ными обмотками трансформатора напряже :ния и вспомогательных трансформаторов ;и операционным усилителем, выход которого подключен к ветви вторичньк обмоток

вспомогательных трансформаторов и каждый из входов: через .дополнительную об- ; мотку каждого из вспомогательных транс, форматоров - к соответствующей группе дополнительных обцоток трансформатора

напряжения, выводы которвк соединены со вспомогательными полупроводников ;МИ ключами.

I.

фиг. 1