Трансформаторный мост переменногоТОКА Советский патент 1981 года по МПК G01R17/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений в широком диапазоне час тот. Известны трансформаторные измерительные мосты с индуктивными компараторами токов, предназначенные для измерения параметров комплексных сопротивлений . Недостатком их является ограниченный диапазон рабочих частот. Наиболее бли.зким к изобретению по технической сущности, является трансформаторный мост переменного тока, который содержит основной генератор напряжения, компаратор токов с указательной, одной нерегулируемой и двумя регулируемыми плечевыми обмотками, индикатор равновесия, подключенный к указательной обмотке, образцовые, меры емкости и активной проводи мости, включенные между основным геH iaTopoM напряжения и соответствующими регулируе ыми плечевыми обмотками, зажимы для подключения объекта измерения, один из которых -подключен к нерегулируемой плечевой обмотке, а второй к основному генератору напряжения fi3 Свойственный этому мосту ограниченный диапазон рабочих частот обусловлен тем, что на низких частотах индуктивное сопротивление обмоток компаратора токов становится малым, в результате чего резко (обратно пропорционально частоте) снижается чувствительность и точность измерения. , Целью изобретения является расширение частотного диапазона работы устройства и его функциональных возможностей . Для достижения этой цели трансформаторный мост переменного тока, содержащий- основной генератор напряжения, компаратор токов с указательной, одной нерегулируемой и двумя регулируемыми обмотками, индикатор равновесия, подключенный к указательной обмотке, образцовые меры емкости и активной проводимости, включенные между основным генератором напряжения и соответствующими регулируемыми плечевыми обмотками, зажимы для подключения объекта измерения, один из которых подключен к нерегулируемой плечевой обмотке, а второй - к основному генератору напряжения, снабжен дополнительным генератором напряжения

и выключателем, а сердечник компаратора токов состоит из двух замкнутых магнитопроводов, на каждый из которых нанесена дополнительная обмотка, причем указанные обмотки включены встречно-последовательно и через выключатель подключены к дополнительному генератору напряжения.

На чертеже приведе.а принципиальная схема трансформаторного моста переменногО тока.

Предлагаемое устройство содержит основной генератор 1 напряжения, компаратор 2 токов, сердечник которого состоит из двух магнитопроводов 3 и 4 с нерегулируемой 5, регулируемыми 6 и 7 плечевыми и указательной 8 обмотками, индикатор 9 равновесия, подключенный к указательной обмотке, образцовые меры емкости 10 и активной проводимости 11, включенные между генератором 1 и регули1руемыми плечевыми обмотками 6 и 7 соответственно, зажимы 12 и 13 для подключения объекта измерения, соединенные с нерегулируемой плечевой обмоткой 5 компаратора токов и генератором 1 соответственно. Кроме того, устройство содержит дополнительный генератор 14 напряжения, соединенный через выключатель 15 с включенными встречно-последовательно вспомогательны1 ш обмотками 1 и 17, нанесенньми соответственно на магнитопроводы 3 и 4 компаратора токои.

Предлагаемый трансформаторный мост работает следующим образом. В области частот, где индуктивные сопротивления .основных обмоток компаратора токов достаточно велики,выключатель 15 разомкнут. Токи, протекающие в ветви объекта измерения и в ветвях образцовых мер, создают в магнитопроводах компаратора токов противоположно направленные магнитные потоки. При этом в указательной обмотке компаратора токов «азодится ЭДС сигнала неравновесия мостовой цепи. Уравновэливание моста производится регули.рованием числа витков плечевых обмоток. Условие равновесия предлагаемог трансформаторного моста для каждой из составляющих комплексной проводимости объекта измерения аналогично условию равновесия известного устройства

.

-числа витков соответде п , п, а ствующих плечевых обмоток;

S S

-составляющая комплексной проводимости объекта измерения }

- соответствующая образVoцовая мера.

При работе в области низких часто замыкается выключатель 15 и на вспомгательные обмотки 16 и 17 подается напряжение с частотой, оптимальной для работы трансформатора. При зтом компаратор токов 2 работает в режиме магнитного модулятора, причем модулирующим сигналом является разностный магнитный поток плечевых обмо.ток, а модулируемым - сигнал дополнительного генератора. Магнитные потоки, созданные вспомогательными обмотками идентичны и имеют противоположное направление, если суммарный магнитный поток, созданный плечевыми обмотками, равен нулю.

Е9ЛИ суммарный магнитный поток плечевых обмоток не равеннулю, то он сумг-шруется с магнитным потоком, наведенным вспомогательной обмоткой в одном магнитопроводе и вычитается из этого потока во втором. Поскольку характеристики намагничивания сердечников нелинейны, то это приводит к асимметрии формы ЭДС, наводимых потоками первого и второго магнитопров.одов в указательной обмотке, поэтому при наличии сигнала неравновесия мостовой цепи, на выходе указательной обмотки компаратора токов имеется напряжение второй и других четных гармоник частоты вспомогательного 1енератора. Амплитуда этого напряжения, определяется мгновенным значением сигнала неравновесия мостовой цепи (разностью ампер-витков плечевых обмоток), что позволяет использовать ее в качестве информативного параметра при уравновешивании моста.

Таким образом, если известные трансформаторные мосты могут удовлетворительно работать в диапазоне частот , отношение верхней fg и нижней f границ которого не превышает нескольких сотен, то с помощью предлагаемого устройства можно производить измерение параметров комплексных сопротивлений в полосе частот, нижня граница которой определяется допустимым временем урс1вновешивания измерительной цепи, а верхняя может достигать нескольких сотен кГц.

Это позволяет значительно расширить функциональные возможности трансформаторных мостов, переменного тока, в частности, использовать их для измерения больших и сверхбольших емкостей, а при соответствующем изменении конфигурации измерительной цепи, также и индуктивностей на низких и инфранизких частотах. При этом.в очень широком частотном диапазоне удается реализовать основные преимущества трансформаторных мостов переменного тока: высокую помехоустойчивость, ма лое число образцовых мер и .наиболее высокую, по сравнению с другими устроиствами, точность измерения комплексных сопротивленийi

Формула изобретения

Трансформаторный мост переменного тока, содержащий основной генератор напряжения, компаратор токов с указательной, одной нерегулируемой и двумя регулируемыми плечевыми обмотками, ин-. дикё1тор равновесия, подключенный к указательной обмотке, образцовые меры емкости и активной проводимости, включенные между основнь м генератором напряжения и соответствующими регулируемыми плечевыми обмотками, зажикы для tS подключения объекта измерения, один из которых подключен к нерегулируемой

плечевой обмотке, а второй - к основному генератору напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона работы устройства и функциональных возможностей, он снабжен дополнительным генератором напряжения и выключателем а сердечник компаратора токов состоит из магнитопроводов, на каждый из которых нанесена дополнительная обмотка, примем указанные обмотки включены встречно-ПФоледовательно и через выключатель подключены к дополнительному генератору напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трансформаторные измерительные мосты, ред. К. Б. Карандеева. - Энергия,: 1970, с. 26.

±