Индуктивный делитель напряжения Советский патент 1979 года по МПК G01R15/06 

feoe число витков, и двух тороидальных сердечников, на одном из которых намотана обмотка возбуждения, а делительная обмотка намотана на оба сердечника, обмотка возбуждения выполнена секционированной, а одноименные межсекционные отводы обеих обмоток соединены друг с другом.

На фиг. 1 нриведена схема одного каскада описываемого делителя; на фиг. 2 - схема соединения каскадов в многокаскадном делителе; на фиг. 3 представлена конструкция одного каскада.

Как видно на фиг. 1, обмотка возбуждения 1 намотана равномерно на тороидальном сердечнике 2, изготовленном из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, например; из пермаллоя. Обмотка 1 разделена на секции, соединенные последовательно, а от точек соединения секций сделаны отводы 3. Делительная обмотка 4 охватывает обмотку 1 и тороидальный сердечник 5, размещенный соосно с сердечником 2 и изготовленный из материала, подобного материалу сердечника 2. Обмотка 4 намотана равномерно, имеет количество витков, равное числу обмотки 1, и разделена на секции, количество которых равно числу секций обмотки 1, а количество витков в одноименных (например, считая от начала) секциях обмоток I и 4 одинаково. От точек соединения секций обмотки 4 сделаны отводы 6, которые соединены с соответствующими отводами 3 обмотки возбуждения 1. Начала и концы обмоток 1 и 4 также соединены друг с другом и используются как входные или для подключения к секциям предыдущего каскада при построении многокаскадных делителей напряжения.

При включении источника переменного напряжения в обмотке 1 первого каскада возникает ток, магнитный поток которого проходит в сердечнике 2 и наводит в обмотке 1 ЭДС самоиндукции, которая вместе с падением напряжения на омическом сопротивлении и сопротивлении индуктивности рассеяния уравновешивает приложенное напряжение. Входное напряжение приложено также к делительной обмотке 4 и частично уравновешивается ЭДС, наводимой в ней нотоком обмотки 1, так как этот поток пронизывает и обмотку 4. Остаточное напряжение, компенсирующее падение напряжения на омическом сопротивлении и сопротивлении индуктивности обмотки 1, создается в обмотке 4 за счет возникновения в ней тока, магнитный поток которого проходит только по сердечнику 5. Поскольку падение напряжения на омическом сопротивлении и сопротивлении индуктивности рассеяния обмотки I значительно меньше ЭДС самоиндукции этой обмотки, то и ток обмотки 4 также значительно меньше тока в обмотке 1. Аналогичное соотношение токов сохраняется во всех соединенных параллельно секциях обеих обмоток.

Распределение потенциалов на отводах обмотки 1 определяется отношением чисел витков в ее секциях к общему числу витков этой обмотки, а также степенью пропорциональности остаточных параметров (омического сопротивления и индуктивности рассеяния) числам витков секций. Распределение потенциалов на выводах обмотки 4 определяется отношением чисел витков в ее секциях к общему числу витков этой обмотки, степенью пропорциональности остаточных параметров числам витков секций, а

также идентичностью потокосцепления витков обмотки 4 с обмоткой 1. В обеих обмотках отклонение потенциалов на выходах от номинального значения является случайной величиной, и соединение одноименных отводов друг с другом обеспечивает принудительное приведение их потенциалов к некоторому промежуточному значению. Поскольку абсолютные значения остаточных параметров обмотки 1 меньше, чем у обмотки 4, то при таком соединении обеспечивается повышение точности работь каскада в режиме холостого хода.

Выходное сопротивление каскада для тот ка нагрузки делителя (тока, потребляемогр

внешним сопротивлением, подключенным к выходу делителя) определяется практически общим сопротивлением параллельно соединенных сопротивлений верхнего и нижнего плеч последнего каскада. Сопротивле:

ние верхнего плеча (от точки подключения нагрузки до концов последних секций) определяется параллельно соединенными сопротивлениями верхних секций обмоток 1 и 4, а сопротивление нижнего плеча каскада

(от начала первых секций до точки подключения нагрузки) определяется параллельно включенными сопротивлениями нижних секций обмоток 1 и 4. Таким образом, выходное сопротивление каскада для тока нагрузки меньше наименьщего из этих сопротивлений. Сопротивление секций обмот ки 1, меньше сопротивления одноименных секций обмотки 4, так как диаметр провода обмотки 1 больше, а длина ее витков меньше. ТаКИМ образом, выходное сопротивление делителя меньше выходного сопротивления известных делителей.

При построении многокаскадных делителей (фиг. 2) последующий каскад своими

крайними выводами подключается на одну из пар параллельно соединенных секций предыдущего (питающего) каскада, напряжение, действующее на выходе последующего каскада, практически совпадает по

фазе с входным напряжением питающего каскада, а его значение ближе к своему номиналу, т. е. секции, питающие последующий каскад в описываемом устройстве, не являются трансформаторными обмотками.

Выходное сопротивление параллельно соединенных секций обмоток 1 и 4 питающего каскада меньше меньшего сопротивления этих секций, так как передача энергии от предыдущего каскада последующему осуществляется как за счет электромагнитной, так и за счет гальванической связи обмоток.

Поэтому взаимное влияние каскадов меньше, чем в известном устройстве, а точность работы - выше.

Наиболее высокие метрологические параметры предлагаемого делителя обеспечивается в том случае, когда при одинаковых прочих конструктивных и электрических параметрах обе обмотки выполнены кабелем из плотно скрученных пучком изолированных проводников, число которых равно или кратно числу секций, на которые должна быть разделена каждая обмотка по условиям применения каскада. При этом достигается наиболее высокая степень пропорциональности всех параметров секций обеих обмоток числам их витков, что обеспечива-, ет повышение точности выполнения основной функции каскада.

Испытания индуктивного делителя напряжения показали, что выходное сопротивление каскадов снизилось в раз, а погрешности деления уменьшились на 30- 50% по сравнению с делителем с разомкнутыми межсекционными отводами обмоток, т. е. построенным по известной схеме.

Применение делителя в различных электроизмерительных устройствах позволит повысить их точность при тех же габаритах и весе сердечников каскадов или уменьшить вес и габариты делителя, если повышения точности не требуется. В последнем случае снижается расход дорогих сплавов и уменьшается стоимость делителя.

Формула изобретения

Индуктивный делитель напряжения, содержащий каскады, выполненные в виде двух обмоток с отводами - возбуждения и секционированной делительной, имеющих одинаковое число витков, и двух тороидальных сердечников, на одном из которых намотана обмотка возбуждения, а делительная обмотка намотана на оба сердечника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности делителя, снижения выходного сопротивления и упрощения конструкции, обмотка возбуждения выполнена секционированной, а одноименные межсекционные отводы обеих обмоток соединены друг с другом.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 249476, кл. G 01R 15/06, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 322723, кл. G 01R 15/06, 1970.

3.Патент Великобритании № 1244212, кл. HIT 1969.

-о

O-I

-о

-1-о