Многоразрядный высокочастотный индуктивный делитель напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M1/00 

(54) МНОГОРАЗРЯДНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

t2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве высокочастотного индуктивного делителя напряжения с улучшенными метрологическими характеристиками.

Известны многодекадные индуктивные делители напряжения, содержащие ферромагнитные сердечники с размещенными на них делительными обмотками, соединенными между собой с помощью спаренных коммутационных элементов и соединительных пррводников по так называемой схеме Кельвина Варлея ij.

Недостатком такого делителя напряжения является наличие влияния иидуктИННостей и активного сопротивления коммутационных элементов и соединительных проводников на точность деления. Такие делители обычно используют в диапазоне частот 20 Гц . 10 кГц. На высоких частотаJv из-за указанного недостатка, а таь же из-за значительных собственных паразитных параметров обмоток происходит резкое снижение точности коэффициента передачи делителя.

Известен индуктивный делитель напряжения, в котором используется

два одновременно переключаемых индуктивных делителя напряжения, каждый из которых работает в своем диапазоне частот. При таком построении высокочастотный индуктивный делитель напряжения может быть реализован с достаточно малыми собственными паразитными параметрами обмоток (индуктивностью рассеивания об10МОТ9К, суммарной эквивалентной емкостью 2.

Однако конечное значение индуктивностей и активного сопротивления коммутационных цепей, соединитель15ных проводников будут оказывать значительное влияние на.трчнрсть деления в области высоких частот.

Известен также делитель напря;жения, в котором используется эта20лонный делитель напряжения (например, индуктивный), который работает на фиксированной частоте и по которому производится подстройка неточного, но широкополосного основного масштабного блока Сз,

Наиболее близким к предлагаемому является многоразрядный высокочас, тотный индуктивный делитель напряжения, содержащий отдельные ферро30магнитные сердечники с делительными обмотками, соединенными каскадно между собой с помощью соединительных цепей, состоящих из спаренных коммутационных элементов и соединительных проводников 4 J. В этом делителе достигается умень шение влияния падения напряжения на соединительных проводниках на точ ность деления с помощью, дополнитель ногр трансформатора. Вторична.я обмотка трансформатора включена после довательно с выходом делителя, а на первичную подано напряжение ( ди) d провода, соединяющего вход делительной обмотки и земляную или об щую клемму делителя,, Однако этот делитель напряжения также не обеспечивает достаточно высокую точность деления по следующим причинам: 1) чтобы добиться ощутимого умень шениявлияния падения напряжения на соединительных проводниках на точность деления, необходимо применять столько дополнительных трансформаторов, сколько межкаскадных соединительных проводников имеет делитель; 2). дополнительные трансформаторы как известно, могут работать в ограниченной области частот, что не позволяет эффективно уменьшать влияние падения напряжения на соединител ных проводниках на точность деления особенно в области высоких частот; даже если дополнительные, трансформаторы будут идеальными, индуктивность выводных концов дополнительных трансформаторов (из-за геометрических размеров индуктивных делителей напря жения) приведет к значительной погрешности коэффициента передачи дели теля, особенно в области высоких частот; 3)из-за последовательного подк тючения вторичных обмоток дополнительных трансформаторов с выходом делителя возрастает выходное сопротивление делителя, чем снижается его нагрузочная способность; 4)не удается уменьшить влияние цадения напряжения на точность деления делителя, обусловленное индуктив ным и активным характером коммутационных элементов. Целью изобретения является повыше ние точности деления за счет снижения влияния падения напряжения на Ьоединительных проводниках и коммутационных элементах. Поставленная цель достигается тем что в многоразрядном высокочастотном индуктивном делителе напряжения, содержащем отдельные феррсмагнитные сердечники с делительными обмотками соедиленными каскадно между собой с помощью соединительных цепей, состоящих из спаренных коммутационных элементов и соединительных проводников, в соединительную цепь между каждыми двумя соседними делительными обмотками дополнительно введен конденсатор, реактивное сопротивление Которого равно реактивному сопротивлению индуктивности соединительного проводника и коммутационного элемента на резонансной частоте. На фиг. 1 приведена принципиальная схема двухдекадного индуктивного делителя напряжения, с помощью которой поясняется влияние падения напряжения на соединительных цепях на точность деления; на фиг. 2 принципиальная схема многоразрядного высокочастотного индуктивного делителя напряжения. Индуктивный делитель напряжения (фиг. 2) состоит из трех делительных обмоток 1-3, размещенных соответственно на ферромагнитных сёрдеч- никах 4-6, спаренных коммутационных элементов 7 и 8, соединявощих две соседние обмотки, коммутационного элемента 7, соединяющего выход делителя с нагрузкой, активного сопротивления 10 одного коммутационного элемента и одного соединительного проводника, индуктивности 11, тех же коммутационного элемента и соединительного проводника, дополнительно введенных в соединительную цепь между двумя соседними делительными обмотками конденсаторы 12. Устройство работает следующим образом. При каскадном включении, делительных обмоток, размещенных на ферромагнитных сердечниках, за счет их конечного входного сопротивления будет протекать ток tl (фиг. 1) . Ток будет создавать на соединительных проводниках и переходных сопротивлениях коммутационных элементов падения напряжения &U, AU, которые поступают на выход делителя и приводят к снижению точности коэффициента передачи делителя. Особо сильное влияние на точность деления делителя оказывает индуктивность (L) соединительных проводников и коммутационных элементов, так как падение напряжения iUj, на индуктивностях совпадает по фазе с выходным напряжением делителя В меньшей степени оказывает влияние на точность деления делителя падение напряжения на активных сопротивлениях Л (it соединительных проводников и коммутационных элементов, так как падение напряжения в этом случае находится в квадратуре с выходным напряжением Up,,. Поэтому в первую очередь необходимо обращать внимание на устранение составляющей погрешности, обусловленной падением напряжения индуктивностях L соединительных проводников и коммутационных элементов . Исключить влияние индуктивностей L соединительных проводников и коммутационных элементов на точность коэффициента передачи делителя-на требуемой рабочей частоте можно, образовав из каждой соединительной цеп последовательный резонансный контур. Известно, что для цепи, состоящей из последовательно соединенного сопротивления, индуктивности и емкости, имеем резонанс X - или или CuL-f/oc. Кажущееся сопротивление цепи при X - О имеет минимальное значение , 7.. т.е. при )езЬнансе пассивной цепи, содержащей индуктивность и емкость, входное реактивное сопротивление равно нулю, и кажущееся сопротивлени цепи носит активный характер, величина которого определяется активным сопротивлением соединительной цепи (коммутационного элемента и соединительного проводника). Получение резонанса в соединител ных цепях обеспечивается следующим образом. В высокочастотном делителе напря жения (фиг. 2) измеряют индуктивность 11 каддой соединительной цепи (индуктивность проводника, индуктив ность коммутационного элемента). Затем рассчитывают величину дополни тельной емкости 12, которую устанав ливают в разрыве соединительной цепи (последовательно с соединительным проводником), между двумя сосед ними делительными обмотками (1 и 2, 2 и 3) . Величину емкости 12 рассчитывают из условия обеспечения резон са на требуемой рабочей частоте из условия, что u;L- i.T.e. После установки дополнительных конденсаторов 12 многоразрядный индуктивный делитель напряжения с пов шенной точностью коэффициента переГ-Хачи готов к работе на данной рабочей частоте. Таким образом, использование изобретения позволит осуществить резонанс в соединительных цепях на требуемой рабочей частоте, а значит устранить влияние индуктивностей соединительных проводников и коммутационных элементов на точность деления. Формула изобретения Многоразрядный высокочастотный индуктивный делитель напряжения, содержащий отдельные ферромагнитные сердечники с делительными обмотками, соединенньми каскадно между собой с помощью соединительных цепей, состоящих из спаренных коммутационных элементов и соединительных проводников, отлича ющи и с я тем, что, с целью повышения точности деления за сч.ет снижения влияния падения напряжения на соединительных проводниках и коммутационных элементах , в соединительную цепь между каждь1ми двумя соседними делительными обмотками дополнительно введен конденсатор, реактивное сопротивление которого равно реактивному сопротивлению соединительного проводника и коммутационного элемента на резонансной частоте. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Hill J. J., MI Пег А.Р. А sevendecade ad justableratI о ihductivelyconpled voltage devtder with 0,1 part per million accuracy The Proceedings of the ЗЕЕ, March 1962, y. 109, part В № 44, p. 50. 2.Авторское свидетельство СССР № 418805, кл. G 01 R 15/06, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР ц 643902, кл, G Об G 7/16, 1976. 4.Крамнюк А.И. Исследование и разработка широкополосных индуктивных делителей напряжения. Диссертация на соиск. учен, степени кандидата техн. наук.Томск, 1971, с. 190.

rUJUULUUUUn

(o

W-L.

Siii

«SI

«i

лшшяи.

ЖШ1Ш