Мост для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бы1ь -использовано для измерения сопротив ления различных электрических цепей находящихся под напряжением перемен ного тока, в частности для измерени омического сопротивления статорных обмоток электрических машин в рабочих режимах под напряжением перемен ного тока. Известен мост постоянного тока д измерения сопротивления цепей, соде жащий набор резисторов, магазин про водимостей, два источника питания, дроссели и нуль-индикаторы l. Указанный мост обеспечивает измерение омических сопротивлений цепей, находящихся под напряжением переменного тока за .счет использования в качестве образцового плеча дросселя фильтра, обмотка которого выполнена из материала с малым температурным коэффициентом, но при этом обладает ограниченным быстродействием и ограниченным диапазоном величины и частоты переменного напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление. Быстродействие ограничивается постоянной времени .измерительной мостовой цепи, величина которой определяется значениями реактивностей элементов фильтра защиты от переменного тока и дросселя защиты источнк.ча питания. Увеличение переменного напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление, и уменьшение его частоты требует увеличения реактивностей указанных фильтров, что приводит Кувеличению постоянной времени измерительной мостовой цепи и в резу.пьтате к снижению быстродействи.ч моста. Известен также мост для измерения омических сопротивлений элекТрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, содержащий источник переменного напряжения, параллельно которому через разделительные конденсаторы подключены измеряемое плечо и входная диагональ фазоврс1щателя, выходная диагональ которого подключена к первичной обмотке компенсирующего трансформатора, одна вторичная одновитковая обмотка указанного трансформатора подсоединена к первичной обмотке делителя напряжения, другая вторичная обмотка компенсирующего траисЛорматора, выполненная секционированной с регулируемыми отводами, соединена

последовательно со вторичной обмоткой делителя напряжения, выполненной секционированной с регулируемыми отводами, на:бор резисторов и магазин проводимостей, образующие второе и третье плечи моста, источник постоянного напряжения, подключенный одним выводом к одной из вершин диагонали питания, параллельно соединенные нуль-орган и конденсатор, включенные в измерительную диагональ моста 2.

Однако этот мост характеризуется пониженной точностью измерения и ограниченным быстродействием.

Целью изобретения является повышение точности измерения и быстродействия.;

Поставленная цель достигается тем, что в мост для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, содержащий источник питания переменного напряжения, параллельно которому через разделительные конденсаторы подключены измеряемое плечо и вход фазовращателя, выход которого подключен к первичной обмотке компенсирующаго трансформато ра, первая вторичная одновитковая обмотка упомянутого трансформатора соединена с первичной обмоткрй делителя напряжения, другая вторичная обмотка компенсирующего трансформатора, выполненная секциониро ванной с регулируерлыми отводами, соединена последовательно со вторичной обмоткой делителя напряжения, выполненной секционированной с регулируемыми отводами, набор резисторов я магазин проводимостей, образующие. второе и третье плечи моста, источник постоянного напряжения, подключенный одним выводом к одной из вершин диагонали питания, параллельн соединенные нуль-орган и конденсатор включенные в измерительную диагональ моста, введены регулируемый.образцовый резистор и дополнительные фазовращатель, компенсирунвдий трансформатор и делитель напряжения, вход дополнительного фазовращателя подключен параллельно источнику переменного напряжения, а выход его подключен к первичной обмотке дополнительного компенсирующего трансформатора, первая вторичная одновитковая обмотка которого соединена с первичной обмоткой; дополнительного делителя напряжен я, вторая вторичная обмотка дополнительного компенсирующего транформатора ,, выполненная секционированной с регулируемыми .отводами, соединена последовательно с вторичной обмоткой дополнительного делителя напряжения, выполненной секционированной с регулируемыми отводами, при этом ггоследовательно соединенные вторичная секционированная обмотка первого.делителя напряжения, вторичная секционированная обмотка первого компенсирующего трансформатора и регулируемый образцовый резистор образуют четвертое плечо моста, причем один вывод вторичной секционированной обмотки дополнительного делителя напряжения соединен со вторым выводом источника постоянного напряжения, а другой вывод вторичной секционированной обмотки дополнительног компенсирующего трансформатора соединен с другой вершиной диагонали питания.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема моста.

Мост содержит измеряемое сопротивление 1. Резисторы 2 и 3 образуют соответственно плечо выбора пределов измерения и плечо уравновешивания. Сопротивление образцового плеча моста содержит последовательно соединенные сопротивление вторичной обмотки 4 компенсирующего трансформатора 5, сопротивление вторичной обмотки б делителя 7 напряжения и сопротивление дополнительного регулируемого образцового резистора 8, дополняющее сопротивление образцового плеча до необходимого расчетного значения. Источник 9 переменного напряжения задищен от постоянного напряжения источника питания моста 10 разделительным конденсатором 1 Для защиты плеча выбора пределов измрения 2, апеча. уравновешивания 3 и нуль-индикатора 12 моста от прохождения переменного рабочего тока со стороны измеряемого сопротивления в образцовое плечо моста последовательно с образцовым сопротивлением 8 включены вторичная обмотка 4 компенсирующего трансформатора 5 и вторичная обмотка 6 делителя 7 напряжения. Делитель напряжения выполнен в виде трансформатора с тесной индуктивной связью между обмотками 13 и 6. Компенсирующий трансформатор выполняется с тесной индуктивной (гвязью между тремя обмотками 14,4,15. Для компенсации переменного напряжения ib,ii между вериинс га 16 и 17 диагоналей моста вторичная обмотка 4 компенсирующего трансформатора 5 и вторичная обмОтка делителя 7 напряжени выполняются секционированными с регулируемьом числом витков и включаются последовательно таким образом, что напряхсение этих обмоток находится в противофазе с напряжением Для обеспечения более точной компенсации напряжения U.j,7 первичная обмотка делителя напряжения питается от одновнтковой вторичной обмотки 1 компенсируняцего трансформатора 5. Дополнительное деление напряжения, развиваемого на одновитковой обмотке 15 компенсирукяцего трансформатоpa 5, с помощью секционированной обмотки обеспечивает более плавную и точную регулировку величины компенсирующего напряжения Uy; -, . Те самым обеспечивается более точно равенство .между напряжением U на сопротивлении образцового плеча компенсирующим напряжением Ощ-, при этом ,7 i; Uj,,, +и;; .

При измерении переменное напря,жение . у , развиваемое на сопротивлении образцового плеча, компенсируется переменным напряжением

,(6 к,,6 ,f6 находящемс примерно в противофазе, развиваемом на вторичной обмотке 4 компенсирующего трансформатора 5 и обмотке б делителя 7 напряжения. Так как напржения 7Л6 оказываются не точно в противофазе, а с отклоне- . нием на угол 1 cf , то для выполнения более точной компенсации первичная обмотка компенсирующего трансформатора 5 питается 6т источ ника 9 переменного тока через фазовращатель 18, построенный на эле ментах 19 - 22. Регулируя фазовращатель , напряжение U может быть развернуто на угол ± сГ , при этом достигнута окончательная компенсация переменного напряжения

и.

Ui

т, е. и.

Ul6,17 к 17,1

где Uj( - компенсирующее напря жение, развиваемое на обмотке 4 компенсирующего трансформатора 5 и разворачиваемое на угол сГ 0-180 фазовращателем 18,и.

- компенсирующее напряжеn,lfc ние , развиваемое на обмотке 6 делителя 7 напржения и разворачиваемое на угол сГ : 0-180° фазовращателем 18.

Таким образом, осуществляется точная компенсация переменного, напряжения ,17 ° модулю и фазе и защищаются от прохождения переменного тока источника 9 нуль-орган, сопротивление плеча выбора пределов измерения 2, сопротивление уравновешивания 3 и сопротивление образцового плеча 8.

Цепь питания моста постоянным током во время измерения защищается от прохождения переменного тока аналогичным образом. В цепь питания моста последовательно с источником 10 питания постоянным измерительным током включены вторичная обмотка 23 копенсируквдего трансформатора 24 и вторичная обмотка 25 делителя 26 напряжения. Делитель напряжения выполнен в виде трансформатора с тест ной индуктивной связью между обмотками 27 и 25. Компенсирующий транс,форматор 24 выполняется с тесной индуктивной связью между тремя обмотками 28, 23 и 29. Для компенсации переменного напряжения U,:jo (на шинах 16,30) в цепи питания и обеспечения равенства вторичная обмотка 23 компенсирующего трансформатора 24 и вторичная обмотка 25 делителя 26 напряжения выполняются с : ционированными с регулируемыми отводами. Причем для обеспечения более точной компенсации U о первичная

0 обмотка делителя напряжения питается от одновитковой вторичной обмотки 29 компенсируквдего трансформатора 24. Дополнительное деление напряжения (компенсирующего трансформатора), развиваемого на одновитковой обмотке 29 компенсирующего трансформатора 24, обеспечивает более плавную и точную регулировку.величины компенсирующего напряжения U й Р

0 этом.

ъо,ь ъо,ь ъо.льгде , - переменное напряжение, развиваемое на вторич5 ой обмотке 23 компенсирукидего трансформа„ тора 24, 3016 переменное напряжение, развиваемое на вторичной обмотке 25 делите0ля 26 напряжения.

При измерении переменного напряжения U,(,,g развиваемое в цепи питания моста компенсируется переменным

напряжением U, Uvio.t4 .. в противофазе, развиваемом на вторичной обмотке 15 компенсирующего трансформатора 5, включенной после до-, вательно вторичной обмотке делителд

7 напряжения. Так как напряжения -(iь,гo к 50 fe оказываются не только в противофазе, а развернуты, на угол tcf, то для выполйения более точной компенсации U, 1

первичная обмотка компенсирующего , трансформатора 24 питается от источника 9 переменного тока через фазовращатель, построенныйна элементах 31 - 34. Регулируя фазовращатель 35, напряжение и . может быть развернуто на угол fcT и при этом достигнута окончательная компенсация переменного напряжения U-jp.ffc т. е. / и,-„-и -.и +и

55

so,i6 эо,-гб 10,16 /

и - компенсирукядее напряже° вне, развиваемое на обмотке 23 компенсирующего трансформатора -24 и

разворачиваемое на угол

dP 0-180 фазовращателем 31 - 34; - компенсирующее напряже нке, развиваемое на обмотке 25 делителя 26 напряжения и разворачиваемое на угол сГ tO180° фазовращателем 3134.

В предлагаемом мосте исключается необходимость систематически вносить поправки в каждый результат измерения, сокращается время измерения и тем самым обеспечивается больее быстродействие моста в целом. Динамическая погрешность измерения также уменьшается, поскольку в цепи питания моста для защиты от переменного рабочего тока взамен дросселя вво дится устройство компенсации, позволяющее при сохранении величины подавления переменного тока уменьшить вносимые реактивности и увеличить быстродействие моста.

Формула изобретения Мост для измерения омических соротивлений электрических цепей, аходящихся под напряжением переенного тока, содержащий источник еременного напряжения, параллельно которому через разделительные коненсаторы подключены измеряемое плео и вход фазовращателя, выход которого подключен к первичной обмотке компенсирующего трансформатора, первая вторичная обмотка упомянутого трансформатора соединена с первичной обмоткой делителя напряжения, другая вторичная обмотка компенсирующего трансформатора, выполненная секционированной с регулируемыми отводами, соединена последовательно со вторичной обмоткой делителя напряжения, выполненной секциониро- ванной с регулируемыми отводам, набор резисторов и магазин проводимостей, образующие второе и третье плечи моста, источник постоянного напряжения, подключенный одним выводом к одной из вершин диагонали питания, параллельно соединенные нульорган и конденсатор, включенные в измерительную диагональ моста, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены регулируемый образцовый резистор и дополнительные фазовращатель, компенсирующий трансформатор и делитель напряжения, вход дополнительного фазовращателя подключен параллельно источнику переменного-напряжения, а выход его подключен к первичной обмотке дополнительного компенсирующего трансформатора, первая вторичная одновитковая обмотка которого соединена с первичной обмоткой дополнительного делителя напряжения, вторая вторичная обмотка дополнительного компейсирующего трансформатора, выполненная секционированной с регулируемыми отводами, соединена последовательно со вторичной обмоткой дополнительного делителя напряжения, выполненной секционированной с регулируемыми отводами, при этом последовательно соединенные вторичная секционированная обмотка первого делителя напряжения, вторичная секционированная обмотка первого компенсирующего трансформатора и регулируемый образцовый резистор образуют четвертое плечо моста, причем один вывод вторичной секционированной обмотки дополнительного делителя напряжения соединен со вторым выводом источника постоянного напряжения, а другой вывод второй вторичной секционированной обмотки дополнительного компенсирующего трансформатора сояинен со второй вершиной диагонали питания.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 300836, кл. G 01 R 17/10 16.12.69.

2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2416016/21, 17.10.76.