Трансформаторная четырехзажимная образцовая мера импеданса Советский патент 1977 года по МПК G01R27/26 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности -к технике создания образцовых мер комплексных сопротивлений малой величине, например образцовых мер большой емкости.

Известна образцовая мера большой емкости, составленная из электролитических либо пленочных конденсаторов постоянной емкости 1.

Недостатком такой образцовой меры емкости являются большой вес и габариты (для пленочных конденсаторов) или большая нестабильность емкости (для электролитических конденсаторов).

Известна трансформаторная мера большой емкости на основе трехобмоточного трансформатора, состояш,ая из трансформатора, на магнитопровод которого намотаны три обмотки: потенциальная, токовая и обмотка, к которой подключен трансформируемый образцовый импеданс.

Однако наличие остаточных параметров (индуктивности рассеяния и активного сопро.тивления) обмотки и конечное значение магнитной проницаемости сердечника приводит к появлению погрешности трансформации импеданса, которая обусловлена тем, что остаточный импеданс, обмотки оказывается включенным последовательно с трансформируемым

образцовым импедансом, а ток намагничивания сердечника создает эффект шунтирования трансформируемого образцового импеданса, при этом ввиду зависимости параметров сердечника от напряжения в обмотках эта погрешность не остается постоянной.

С целью повышения точности измерения за счет автоматической компенсации влияния указанных источников погрешности в предлагаемую трансформаторную четырехзажимную образцовую меру импеданса, содержащую первый сердечник, охваченный потенциально обмоткой, токовую и вспомогательную обмотки, а также образцовый элемент, введены дополнительные два сердечника, три обмотки и образцовый элемент, причем первый сердечник охвачен первой дополнительной обмоткой, второй сердечник охвачен потенциальной, токовой, первой дополнительной и вспомогательными обмотками, а третий сердечник охвачен всеми обмотками, причем первая дополнительная обмотка подключена к образцовому элементу последовательно с второй дополнительной обмоткой, а третья дополнительная обмотка нагружена на дополнительный образцовый элемент, причем первая дополнительная обмотка имеет число витков, равное числу витков вспомогателыюй обмотки.

34

На чертеже дана функциональная схемау,

предлагаемой четырехзажимной трансформа- + т

торной образцовой меры нмпеданса.Zg --- Z, .(7)

Образцовая мера имнеданса состоит изWt сердечника 1, который охвачен только иотеи- 5f-W циальной и третьей вспомогательной обмотками 2 и 3 соответственно, токовой обмотки 4,Очевидно, что иогрешность трансформации образцовой меры импеданса 5, сердечника 6,импеданса 5 отсутствует при выполнении ускоторый помимо обмоток 2 и 3 охвачен токо-ловия вой обмоткой 4 и обмоткой, подключенной к юи i W

образцовому импедансу 7, сердечника 8, ох--г -:или

ваченный второй дополнительной обмоткой

и третьей дополнительной обмоткой 10, под-fj ключенной к дополнительному импедансу 11.тг г (8)

Принцип действия предлагаемой трансфор-

маторной образцовой меры импеданса пояс-Для сердечника 8 уравнение ампервитков

няется следующими математическими выклад-имеет вид

™ ..ЛИ7 ., + /,и7, + /,Г, +

гжвивалентныи импеданс на выходных за-.

жимах определяется уравнением 20+Д й 1о + (9)

2 - - , (1) - ток намагничивания сердечника 8,

УЗ протекающий через обмотку 3.

где /3 и i/2-соответственно ток третьей и 35вательно, можно пренебречь током Л, понапряжение второй обмоток.; г

j fj iQ j fj -дане 11 выбирается таким образом, что ам l iпер-витки обмотки 10 намного больше ампер и . / I or,витков намагничивания и членом можно

, 1 + 44- (2) °пренебречь.

5 /В ЭТОМ случае из уравнения (9) получаем

Ток /3 определяется из уравнения ампер- w/ f у, i f iw /im

витков сердечника .+ . (Ш;

iw ; ir/ I 11у; L ; iF/ л. iv/ /4 35Сопоставляя выражения (5) и (10), полуiзWг lзW., + , (6)

где 6 - ток намагничивания сердечника, про-Д Д з /jjv

текающий через обмотку 4. Wjo

Поскольку потенциальная обмотка WzНапряжение i/g получаем из следующих содолл :на включаться в высокоомную цепь, то 40отношений

ток /2 можно принять равным 0. Поскольку w W,

обмотка 3 помимо сердечников 8 и 6 охваты- -io - вает еще и сердечник 1, то ток, проходящий

через эту обмотку, меньше тока, проходящегоа с учетом выражения (11)

через обмотку 7, и им молшо пренебречь. Та- 45 „ ,

КИМ образом из формулы 3 получаем° Ш

/5 и/а :::/jU7,+/eW s (4)Подставляя полученпое выражение для f/g

. w, / /6 формулу (8), получаем следующее условное

( .компенсации погрешности трансформаторной

1 /образцовой меры

Из формулы (1) с учетом выражений (2)

(5) получаем- п (13)

1 + -ГЭто условие легко выполнить, тем более,

Z - , к точности вспомогательного импеданса

WtW /7 1 j предъявляются сравнительно невысокие

требования, поскольку его величина входит в

Так как ток У практически равен току, про-При этом эквивалентное значение трансходящему через образцовый импеданс 5, тоформируемого импеданса определяется форUf „ , ,.мулой очевидно, что -- Zs и формула приобреД2. -5 Z

тает вид 65 ,

Токами /1 и /4 можно пренебречь, следоскольку он равен Д. Вспомогательный импеgQпоправочный член формулы (3).

Предлагаемая образцовая мера импеданса позволяет более, чем на порядок повысить точность образцовой меры, что, в свою очередь, повышает точность измерительных приборов.

Формула изобретения

1. Трансформаторная четырехзажимная образцовая мера импеданса, содержащая первый сердечник, охваченный потенциальной обмоткой, токовую и вспомогательную обмотки, а также образцовый элемент, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нее введены дополнительные два сердечника, три обмотки и образцовый элемент, причем первый сердечник охвачен первой дополнительной обмоткой, второй сердечник охвачен потенциальной, токовой, первой дополнительной и вспомогательной

обмотками, а третий сердечник охвачен всеми обмотками, причем первая дополнительная обмотка подключена к образцовому элементу последовательно с второй дополнительной

обмоткой, а третья дополнительная обмотка нагружена на дополнительный образцовый элемент.

2. Трансформаторная четырехзажнмная мера импеданса по п. 1, о т л и ч а ю ш а я с я тем,

что первая дополнительная обмотка имеет число витков, равное числу витков вспомогательной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Отчет по теме «Метрология-73, НИИГириконд, Ленинград, 1974.

2.И. Р. Hall. Standartigotion of Zered Elect. Instr Digest. Pug, 1970 (прототип).