Трансформаторный мост переменного тока для дистанционных измерений Советский патент 1980 года по МПК G01R17/10 

; Изобретение опюсится к электроизмери тельной технике, а именно к измерению параметров комплексных сопротивлений и может быть использовано в области дистанционного измерения неэлектрических величин элект рическим методом. Известна мостовая схема для измерения комплексных сопротивлений, в которой источник питания подключен к одной из диагоналей моста посредством соединительного кабеля, имеющего два экрана 1. Внешний экран заземлен, а внутренний подключен к проти воположному зажиму генератора, что позволяе свести действие всех паразитных емкостей к шунтированию какого-либо одного, заранее выбранного элемента, включенного в плечо мостовой схемы. Недостаток .указанного моста - низкая точность измерения, поскольку параметры соединительных кабелей влияют на результат иэм рения. Известен также трансформаторный мост переменного тока для дистан1ЩО1тых измерени 2. В этом трансформаторном мосте объект измерения включается в плечо моста между двумя обмотками, одна из которых расположена на трансформаторе напряжения, а вторая - на компараторе токов. Вторые концы обеих обмоток заземлены. Объект измерения подключается к каждой из обмоток отрезком экранированного провода (чаще всего коаксиального кабеля), экран которого также заземляется. Таким образом, паразитная емкость между соединительными проводами исключается (она разделена заземленным экраном), а емкость между центральной жилой и оплеткой экранированного провода включается с одной стороны параллельно обмотке трансформатора напряжения, с другой - параллельно обмотке индуктивного компаратора токов. При правильном выполнении этих обмоток (малое омическое сопротивление) и наличие тесной индуктивной связи их с другими плечевыми обмотками трансформатора напряжений и компаратора токов шунтирование указанных обмоток весьма большими паразитными емкостями не сказывается на результате измерения, что позволяет достигать дистанцнонности 100-200 и более метров.

Недостатком этого устройства является погрешность измерения, обусловленная непосредственно соедшштельным кабелем, точнее, его распределенными параметрами - конечным сопротивлением центральной жилы в совокупности с распределенной емкостью центральной жилы на экран. Эта погрешность не может быть устранена или уменьшена усовершенствованием только элементов мостовой цепи (обмотки и образцовые сопротивления).

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния распределенных параметров соединительных кабелей.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве между центральным проводом и внешним экраном в соеддоштельНых кабелях установлен второй экран, подключенный к центральному проводу в месте подключения кабелей к обмоткам трансформатора напряжения и компаратора токов.

На фиг. 1 изображена схема трансформатоного моста переменного тока для дистанционных измерений; на фиг. 2 - эквивалентная схема замещения ветви измеряемого объекта.

Трансформаторный мост переменного тока состоит из генератора синусоидального напряжения 1, трансформатора напряжения 2, содержащего первичную обмотку 3 и втори1шые обмотки 4 и 5, измеряемый объект б, соединенный с измерительной цепью с помощью двух отрезков кабеля 7 и 8 с двойным экраном, образцовую меру 9, компаратор токов 10, содержащий выходную обмотку 11 и входные обмотки 12 и 13, и индикатор равновесия 14. Внений экран соединительных кабелей 7 и 8 заземляется, а внутренний экран вместе с токоведушим проводом подсоединяется к обмоткам трансформатора напряжения 2 и компаратора токов 10.

Как видно на фиг. 2, линия связи предоагаемого устройства состоит из двух линий с , распределенными параметрами. Первая линия образована токоведущим проводом и внутренним экраном, а вторая линия образована внутренним и внеишим экраном соедтштельного кабеля. Линия, образованная токоведущим проводом и внутренним экраном, закорочена в местах подсоединения ее к обмоткам трансформатора напряжения 2 и компаратора тока 10. Это позволяет уменьшить токи утечки в отрезке соединительного кабеля АВ, так как уменьшается разность потенциалов на элементах эквивалентной схемы 2 2п ° величины погрешности передачи напряжения в линии, обрязованной внутренним и внепжим экраном,

Таким образом, погрешность передачи напряясения в линии связи ЛВ (см. фиг. 2) определяется выражением

л (1)

где 5},| - погрешность передачи напряжеьшя в линии, образованной внутренним и внешгшм экраном.

В соедигаетельной линии СД (см. фиг. 2) г зоисходит компенсация дополнительной погреш;ности из-за того, что при соединении внутреннего экрана соединительного кабеля с токовецущим проводом в точке Д токи утечки, протекающие по элементам Z 2 (n+l)-Z2n, суммируются с основным током, текущим по токоведущему проводу. Следовательно, в обмотке компаратора токов протекает ток, практически равный току через объект измерения. Тошость компенсации определяется погрешностью передачи тока в линии, образованной внутренним и внешним экраном. Поэтому погрешность передачи в линии связи СД (см. фиг. 2) определяется выражением

%д

(2)

1 - погреишость передачи тока в линии,

где образованной внутренним и внешним экраном.

Как видно из выражений (I) и (2), погрешность передачи напряжения и тока в линии связи зпиеньшается до величины второго порядка малести. Это позволяет повысить точность дистан1ДИОПНЫХ измерений либо при той же точности существенно увеличить дистанционность (увеличить длш-iy соединительных кабелей между объектом измерения и измерительным прибором).

Формула изобретения

Трансформаторный мост переменного тока для дистанционшлх измерений, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, индуктивный компаратор токов, к выходдой обмотке которого подключен индикатор равновесия, одна из вторичных обмоток трансформатора напряжения соединена с одной из входных обмоток компаратора токов через два экранированных соединительных кабеля с заземленным экраном и измеряемое комплексное сопротивление, включенное меходу ними, вторые обмотки соединены через образцовые меры, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения за счет уменьшения влияния распределенных параметров соединителыштх кабелей, между центральным проводом и внешним экраном в соединительных кабелях установлен второй экран, подключенный к центральному проводу

5741162 6

в месте подсоединения кабелей к обмоткам1. Соболевский К. М. и др. Защита мостог

трансформатора напряжения и компаратора то-переменного тока. Под. ред1 Карандеева К. Б.

коэ..Киев, 1957, с. 97-110. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Караадеев К. Б. и др. Емкостные само5 компенсированные уровнемеры. М., Энергия, 1966, с. 39, рис. 1-13.

0-СО-0-г

СО