Индуктивный делитель напряжения Советский патент 1981 года по МПК H01F21/12 H01F29/02 

(54) ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмеритель ной технике, в частности к области созданий автоматизированных масштабных устройств переменного напряжения - широкополосных кодоуправляемых индуктивных делителей напряженин, и может быть использовано в автоматизированных контрольно-измерительных системах, при автоматизации научных исследований, в том числе и поверочных работ. Известны кодоуправляемые индуктивные делители напряжения, в которых переключение отводов делительных обмоток произвадится автоматически с помощью контактоа электрических реле 1. Указанные делители имеют высокую точност коэффициента деления, но только в области средних частот (1 кГц), так кис в них не предприняты эффективные меры по улучшению метрологических параметров в области верхних частот. Известен также широкополосный индукгав ный делитель напряжения, в котором декады размещены в отдельных экранах и установлен дополнительный делитель, аналогичный основному, синхронно с ним переключающийся и имеющий такое же количество декад. Этот делитель подключен ко входу половинной обмотки первой декады, между выходными зажимами обоих делителей включен конденсатор, а выходные зажимы всех декад основного делителя, имеющего низший потенциал, через конденсаторы соединены с соответствующими зажимами делителя (2}. Недостатками устройства являются значительное усложнение конструкции за счет использования дополш1тельного индуктивного делителя напряжения, аналогичного основному, и выполняющего только защитные функции, а также за счет дополнительных конденсаторов и экранов; резкое снижение входного сопротивления дополнительното делителя за счет его автотрансформаторного включения (п 2). При выполнении таких кодоуправляемых индуктивных делителей напряжения не решена проблема нейтрализашш паразитных параметров коммутащюнных элементов. Наиболее близким к предлагаемому по технической С)гщности является индуктивный 3 делитель напряжения, в котором отводы делительных обмоток коммутируются с помощью контактов электрических реле. В данном устройстве зпиеньшено общее число замыкающих контактов электрических реле, необходимых для переключения отводов делительных обмоток, по сравнению с известными кодоуправляемыми индуктивными делителями, но не решена проблема нейтрализации паразитных параметров коммутационных Элементов, что снижает точность коэффициента деления кодоуправляеМых индуктивных делителей напряжения в области высоких частот 3.|. Цель изобрете шя - повышение точности коэффидаента деления в ашроком диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введена дополнительная высокочастотная делительная обмотка, вход которой подсоединен к общей точке выводов экранов электрических, реле, замыкающие контакты которых соединены с отводами делительных обмоток, и дополнительный низкочастотный ин дуктивный делитель напряжения, соединенный с помощью замыкающего контакта одного эле трического реле со входом делительных обмоток, а с помощью замыкающего контакта дру гого электрического реле - со средним отводом дополнительной высокочастотной делитель ной обмотки, вход которой подсоединен к общей точке выводов экранов электрических реле, замыкающие контакты которых соединены с отводами делительных обмоток. На фиг. 1 приведена структурная схема тре декадного индуктивного делителя напряжения; на фиг. 2а - паразитные параметры коммутаияонных элементов; на фиг. 26 - схема нейтрализации паразитных емкостей коммутационны элементов. Индуктивный делитель напряжения состоит из двух синхронно переключаемых трехдекадных индуктивных делителей напряжения - ос новного высокочастотного (делительные обмот ки с отводами I, 2, 3) и дополнительного низкочастотного кодоуправляемого индуктивного делителя напряжения 4, 5, б. Входы и выходы основного высокочастотного и дополнительного низкочастотного кодоуправляемых индуктивных делителей напряжения (ИДИ) подключены к общему входу и выходу делителя через переключающие контакты 7 и 8 соответственно. Через двухпозиционные электрические реле 9 и 10 каждая последующая делительная обмотка (например обмотка 2) соединена параллельно и согласно с предьщущей (обмоткой 1). Дополнительный ни кочастотный индуктивный делитель напряжения подключен с помощью замыкающего контакта 11 электрического реле ко входу основноГО высокочастотного делителя напряжения. G помощью замыкающего контакта 12 другого электрического реле выход дополнительного низкочастотного делителя соединен со средним отводом 13 дополнительной высокочастотной, делительной обмотки 14. Электрические реле 7 и 8, 11 и 12 связаны с блоком 15 управления, а электрическое реле 17-18 со схемой 16 управления, вход дополнительной высокочастотной делительной обмотки 14 подсоединен к точке выводов экранов 19 (корпусов, изолированных от земляной или общей точки входа делителя) электрических реле 17 и 18. Замыкающие контакты электрических реле 17 подключены к отводам делительных обмоток 1, 2 и 3 основного высокочастотного делителя. Замыкающие контакты электрических реле подключены к отводам делительных обмоток низкочастотного делителя 4,. 5, 6. Устройство работает следующим образом, Частотозависимая схема 15 выполнена таким образом, что в диапазоне частот 20 Гц- 10 кГц функционирует низкочастотный делитель 4, 5, 6, а в диапазоне частот 10 кГц и выще - высокочастотный делитель 1, 2, 3. На верхнем поддиапазоне рабочих частот (10 кГц и выще) ко входу высокочастотного делителя 1 подключается вход дополни- . тельного низкочастотного делителя 4 с помощью замыкающего контакта, 11, и, одновременно, выходное напряжение низкочастотного делителя с помощью второго замыкающего контакта 12 подается на средний отвод 13 дополнительной высокочастотной делительной обмотки 14. За счет такого включения при синхронном переключении низкочастотного и высокочастотного делителей напряжение на входе дополнительной высокочастотной обмотки 14 в два раза больще выходного напряжения высокочастотного делителя. Это удвоенное напряжение подключено к отводам экранов (корпусов) всех электрических реле. Построение широкополосных ИДИ из двух отдельных делителей (низкочастотного и высокочастотного), каждый из которых работает в определенном диапазоне частот, позволяет реализовать высокочастотные делительные обмотки 1, 2, 3 с незначительной частотной погрещностью. Однако при построении кодоуправляемых делителей весьма значительный вклад в общую частотную погрешность вносят паразитные параметры коммутационных элементов 17 и 18. Поэтому необходимо предпринять меры по уменьщению влияния паразитных параметров коммутационных элементов и в особенности их паразитных емкостей Cf| (емкость между контактом и обмоткой электрического ре58ле), Cfij (емкость между контактом и экраном реле), носящих распределенный характер. На фиг. 2а эти емкости показаны сосредоточенными. Паразитные емкости Ьоздействующие на отводы делительных обмоток 1, 2, 3, приводят к увеличению частотной погрешности. Влияние емкости можно устранить, если но-, пользовать источник ЭДС, величина которого равна 2U;t и который находится в фазе с И Подключение источника экрану электрического реле эквивалентно подаче .напряжения 2U(jHa паразитную емкость , практически равную Ср . Таким образом, обеспечивается нейтрализация паразитной емкости С,. , так как ток в цепи 01;(, О 2 (фиг- 2а) равен нулю. Суммарная паразитная емкость С , подключенная к любому отводу первой декады 1 за счет общих шин, оказывается равной Cj 5-6Сп. Аналогично для второй декады 2 С 5-66},. а для третьей декады 3 С 11 Cf. Воздействие паразитных емкостей С , С , Cg; на отводы первой декады 1 показано на фиг. 26. Нейтрализацию С , С-- , С можно осущес вить, подключив источник всем экранам электрических реле 17 и 18, т.е. к паразитным емкостям С 5-6 Cf,-, Су 5-6 С,, 1/ 1 Пг-, |Так как , то С 5-6 Qig, %2 г 1 2 2, bj, Ь4 (фиг. 2а) эквипотенциальны, т.е.У( 0. Источник удвоенного напряжения в диапазон частот 10 кГц - 200 кГц и выше можно полу чить, используя низкочастотный ИДН, если под ключить его вход ко входу высокочастотного делителя с помощью замыкающего контакта, а на выход низкочастотного ИДН с помощью второго замыкающего контакта - повьниающий высокочастотный трансформатор с коэффициентом трансформации п 2. Собственная входная емкость Свхд этого дополнительного высокочастотного автотрансформатора значительно меньше входной емкости низкочастотного дели теля. К тому же CBX пересчитывается ко вхоQtnду делителя и влияние ее на характер входно го сопротивления весьма незначительно. Использование Предлагаемого изобретения позволяет решить проблему нейтрализации паразитных емкостей коммутационных элементов широкополосных крдоуправляемых ИДН, расширить рабочий диапазон частот за счет увеличения входного сопротивления дополнительного низкочастотного делителя и упростить процесс настройки {коррекции частотной погрешности) широкополосных кодоуправляемых ВДН. Формула изобретения Индуктивный делитель напряжения, содержащий устройство управления делительные обмотки с отводами, двухпозиционные электрические реле, в каждом из которых два неподвижных контакта соединены между собой перекрестно, каждый из отводов делительных обмоток соединен с одним контактом отдельного реле, причем контакты четных и нечетных отводов каждой предьщушей делительной обмотки объединены в общие цепи соответственно и соединены с неподвижными контактами двухпозиционного реле, подвижные контакты которого подключены ко входу последующей .делительной обмотки, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности коэффициента деления в широком диапазоне частот, в него введены дополнительная высокочастотная делительная обмотка, вход которой подсоединен к общей точке выводов экранов электрических реле, замыкающие контакты которых соединены с отводами делительных обмоток, и дополнительный низкочастотный индуктивный делитель напряжения, соединенный с помощью замыкающего контакта одного электрического реле со входом делительных обмоток, а с помощью замыкающего контакты другого электрического реле - со средним отводом дополнительной высокочастотной делительной обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 977120, кл. Q 4 Н, 1963. 2..Авторское свидетельство СССР N 322723, кл. G 01 С 15/06, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2445275/07, кл. Н 01 F 21/12, 1977.

f6

15

s

5/

ь,

Ь2

/

,

t