Компенсационный мост переменного тока Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

(54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ления, причем оба образцовых элемента, однородных измеряемой составляющей koMnjiekcHoro сопротивления, включены в смежные плечи мостовой измерительной схемы и одними своими выходами подключены к началу нерегулируемой вторичной .обмотки трансформатора питания и к одному из входов согласующего устройства, второй конец ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, подключен к концу вторичной обмотки трансформатора питания и ко второму входу согласующего устройства, вершина измерительной диагонали мостовой измерительной схемы чёрёз второе согласующее устройство соединена с одним из входов формирователя импульсов, выйбды ко- торбго сОедйНёны с инверсным входом элемента запрет , блок уравновешивания, соединенный с блоком индикации, введены два фазовременных преобразователя, второй элемент запрет, элемент ИЛИ, а трансформатор питания снабжен регулируемой вторичной обмоткой, к концу которой подключен другой конец ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а начдло упомянутой обмртки соединено с концом нерегулируемой вторичной обмотки. При этом вторые входы фазо- временных преобразователей и форми- . рователя импульсов подключены параллельно .к выходу первого согласующего устройства, первые входы фазовременных преобразователей - параллельно к выходу второго согласующего устройства, прямой вход первого элемента запрет - к выходу первого фазоврёменного преобразователя, а инверсный вход второго элемента запрет - к выходу второго фазовр-еменнего преобразователя. Прямой вход йТЬрого элементов запрет соединены со входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом блока уравновешивания.

При такой конфигурации цепи мостовой измерительной схемы появляется возможность осуществить выбор предела измерения путем коммутации образ- ЩШб 0элейента, расположенного в плече ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а достиженидь состояния квазиравновесия внутри выбранного предела измерения Ш55КНО осуществить путем коммутации

витков дополнительной вторичной обмотки.

Благодаря этому приведенная по rpeiflHoCfь иэмерёнйя остается неизменной, а точность/ измерения повышается - ёчёт Toroj что отношение витков обмоток трансформатора не зависит от

температуры и времени. .,.

На фиг. 1 дана структурная схема ЬмпенсацйоНйого Моста переменного тока; на фиг. 2, 3 - временные диаграмувы процесса уравновешивания, где обозначены

Uflb напряжение питания ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления;

Udc напряжение небаланса;

f -. фазовый сдвиг напряжения

Uob относительно напряжения 5 Udc

fj - фазовый угол, равный

dc

arc sirr

Уг. фазовый угол, равныйу ° с о 5,р Компенсационный мост переменного

тока содержит мостовую измерительную цепь 1, образцовый элемент 2 с сопротивлением RU , служащий дЛя выбора пределов измерения, активный 3 с сопротивлением R. и реактивный 4

5 с емкостью С, элементы измеряемого комплексного сопротивления, конденсатор 5 и резистор 6, генератор синусоидального направления 7, трансформатор питания 8 с первичной обмотQ кой 9 с числом витков W,,вторичной об,,-моткой 10 с числом витков Wj,дополнительной вторичной коммутируемой обмоткой 11 с числом витков W, согласующие устройства 12, 13, формироватейЬ импульсов 14, фазовременные преобразователи 15, 16, элементы запрет 17, 18,. элемент ИЛИ 19, блок уравновешивания 20 и блок индикации 21.

Процесс уравновешивания компен0 сационно-мостовой измерительной схемы по активной (реактивной) составляющей ко1 плексного сопротивления осуществляют за счет изменения напряжения питания ветви, содержащей из5 маряемре комплексное сопротивление, путем коммутации витков обмотки 11 трансформатора питания.

Момент квазиравновесия компенсационно-мостовой измерительной схемы

0 по активной сост авляющей комплексного сопротивления можно зафиксировать, добиваясь выполнения следующего соотношения

({

или

J f-y 0

Блокируя (сбрасывая) например, все изменения регулируемого элемента (витки обмотии 11) приводящие к неравенству 55 f-Y,0

r-Y,,o или

f - Y О 60г

и сбрасывая (блокируя) все изменения регулируемого элемента, приводящие

к неравенству

Y - Y о

V - У о можно добиться квазиравновесия ко пенсационно-мостовой измерительно .схемы, например, по активной сост ляющей измеряемого комплексного со противления (фиг. 2, фиг. 3). Процесс уравновешивания компен сационно-мостовой измерительной сх мы по реактивной составляющей ком плексного сопротивления осуществля ют аналогично с той лишь разницей что вместо образцового сопротивлен R, служащего для выбора предела и мерения, включают образцовую емкос Cg. Отсчет составляющих комплексно сопротивления можно получить следу щим образом. Известно что .,,, V где R.{/ и йус - радиусы окружносте уравновешивания. В момент квазиравновесия li, (5) Приравняв выражения (3) и (4), получим J -(-0-w полагая будем иметь ), (8) В то же время уравнение (7) мож но выразить через соотношение витков во вторичной обмотке трансформатора питания W W,, К , А t / полагая подставив выражение (9) в выраж .ние (8), получим . (т - - v/i При . W Confit.. С учетом уравнения (10) уравнен (8) примет вид . (12.) Таким образом, зная значения п, можно определить значения активной составляющей измеряемого комплексн сопротивления Д а при смене образцового элемента R на С получим значение реактивной составлякяцей измеряемого комплексн сопротивления HV Устройство работает следующим образом. Напряжение Ucf , снимаемое непосредственно с измерительной Цепи 1 (фиг. 2, 34), через согласующее устройство 12 поступает на первые входы формирователя импульсов 14 и преобразователей 15 и 16, а напряжение питания Uflb через согласующее устрой) ртво 13 (фиг. 2,0.) поступает на . вторые входы формирователя импульсов 14 и преобразователей 15 и 16. Сиг.нал с выхода формирователя импульсов 14 (Фиг. 2, 3,Ь) пропорциональный временному интервалу между ближайшйми соседними точками перехода через нуль с.минусана плюс (с плюса на минус ) напряжением небаланса Ujj. и напряжением питания UQ измерительной cxeNM (точка перехода через нуль напряжением питания Uqb взята за начало отсчета), поступает на инверсный вход элемента запрет 17 и на прямой вход элемента запрет 18. Сигнал с выхода преобразователя 15 (фиг. 2, 3,с), пропорциональный временному интервалу, отсчитанному от начала .отсчета до первого момента времени, .соответствующего равенству мгновенных значений напряжения питания ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, и сигнала, положительный у эовень которого пропорционален амплитудному значению напряжения не.баланса, поступает на прямой вход элемента запрет 17, а сигнал с выхода преобразователя 16 (фиг. 2, 3,с1). пропорциональный временному интервалу,.отсчитанному от начала отсчета до второго момента времени, соответствующего равенству мгновенных значений напряжения питания Uob ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления , и сигнала, положительный уровень которого пропорционален гмплитудному (экстремальному) значению напряжения небаланса, поступает на инверсный вход элемента запрет 18. В случае, когда длительность первого из этих сигналов больше длительности второго сигнала, но меньше третьего, на выходе элементов /запрет 17 и 18 (фиг. 2, 3, f ,g ) сигйал отсутствует, в случае, когда длительность первого из этих сигналов меньше длительности второго и третьего сигналов, на выходе элемента запрет i .(фиг. 2,6rf) сигнал присутствует, а на выходе элемента запрет 18 (фиг. 2, б,;) отсутствует, а когда длительность первого из вышеописанных сигналов больше длительности второго и третьего сигналов, то сигнал на выходе элемента запрет 17 (фиг.З, б, f ) отсутствует, а на выходе элемента запрет 18 () присутствует. Сигналы с выходов элементов запрет l7 и 18 подаются на входы элемента ИЛИ 19. Отсутствие сигнала на выхо де элемента ИЛИ 19 (фиг. 2, а, Ь; фиг. 3, а, Ь) свидетельствует о недоуравновешивании (переуравновешивании) компенсационного моста переменного тока, наличие сигнала на вы ходе элемента ИЛИ 19 (фиг. 2, б, 3, 6,17) свидетельствует о переуравновеиивании (неудоравновешйвании) компенсационного моста переменного тока. Предлагаемый компенсацио.ннь13 MCicT переменного тока поэв6ля1ет повысить точность измерения ссэставляющих комплексного сопротивления и расширить функциональные возможностиАСУТП, в которых об изменении технологических параметров судят по. изменениям R, L, С-парамётров комплексных преоб- , разователей. Формула изобретения Компенсацибнйый мЬст перёмённогб тока, содержащий генератор синусоидйЛьного напряжения, выход котopofO подсоединен к первичной обмотке тран форматора питания, мостовую измерительную, схему, одна вегвь которой составлена из последоватёль но соединенных комплексного сопротивления и обра 1 еврГо --SJreKie :й4 аТ ОЙн6р о-дного измеряемой составляющей ксилплексного сопротивления, а вторая ветвь составлена из последовательно включенных образцовых элементов, одного однородного и.эмёряемой составлягащей комплексного сопротивления, а другого - однородного по характеру неизмеряемой составляющей колишвксного сопротивления, причем оба образцовых элемента, однородных измеряемой составляющей комплексного ё01Й|) Ьтив лёния, вк тгочеШ сйёЖйыё гшёчй мое товой измерительной схемы и одними своими выводами, подключены к началу нерегулируемой вторичной обмотки трансфЬрматора питания и к одному из ходов согласующего устройства.

qp

иг. / второй конец ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, подключен кконцу указанной вторичной обмотки трансформатора питания и ко второму входу согласующего устройства, вершина измерительной диагонали мостовой измерительной схемы через второе согласующее устройство соединена с одним из входов формирователя импульсов, выход которого соединен с инверсным входом элемента запрет, блок уравновешивания, соединенный с блоком индикации, отличающийся тем, что, с целью повьняения точности измерения и расширения диапазона измерения составлякядих комплексного сопротивления, в него введены два фазовременных преобразователя, второй элемент запрёт, элемент ИЛИ, а трансформатор питания снабжен регулируемой вторичной обмоткой, к концу которой подключен другой конец ветви,содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а начало этой обмотки соединено с концом нерегулируемой вторичной обмотки, при этом вторые входы фазовременных преобразователей и формирователя импульсов подключены параллельно к входу первого согласующего устройства, первые входы фазрвременнык преобразователей - параллельно к выходу второго согласующего устройства, прямой 1зход первого элемента запрет к выходу первого фазовременного преобразователя, а инверсньЕй вход второго элемента запрет к выходу второго фазовременного преобразователя, прямой вход второго элемента запрет - к выходу формирователя импульса, выходы обоих элементов запрет соединены со входс1ми элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом блока уравновешивания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Карандеев К.Б. Специальные метода электрических измерений. Госэнергоиздат 1963, с. 237-240. 2.Авторское свидетельство СССР № 391285, кл. G 01 JR 17/10, 16.01.73.