Трансформаторний міст для виміру малих опорів

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИ АЛ ИСТИН Е СКИХ РЕСПУБЛИК (19) _ (5D5 (II) I Л 1 /Л. I G 01 R 17/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21)4606866/21 (22) 16.11.88 (46)15.07.91. Бюл. №26 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) Ю.В. Немировский * * (53)621,317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №291153. wi.G 01 R 17/12, 1969. Авторское свидетельство СССР № 1056060,кл. G 01 R 17/12, 1981. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров малых комплексных сопротивлений в цепях переменного тока. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния шумов и искажений усилителя - достигается путем введения в трансформаторный мост, содержащий источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 и вторичными первой обмоткой 4, второй обмоткой 5 и третьей обмоткой 6, первый резистор 7% усилитель 8 тока, второй резистор 9, образцовую меру 10, измеряемый объект 11 с первым зажимом 12 и вторым 13 зажимами, индуктивный компаратор 14 токов с первой входной обмоткой 15, второй входной обмоткой 16 и выходной обмоткой 17. указатель 18 равновесия, дополнительной обмотки 6 с первым 7 и вторым 9 резисторами для того, чтобы отбирать с обмотки 6 большую часть рабочего тока измеряемого объекта, а усилитель тока 8 использовать только для добавки существенно меньшей части компенсирующего тока, что позволяет уменьшить влияние шумов и искажений усилителя тока, что повышает точность измерения 1 ил. 1І4 ON ON GO 00 > 1663568 Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров малых комплексных сопротивлений в цепях переменного тока. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния шумов и искажений усилителя. На чертеже представлена структурная схема устройства. 10 Схема содержит источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной обмоткой 3 (Wi) и вторичными первой обмоткой 4 (УУз), второй обмоткой 5 ( \NA ) и третьей обмоткой 6 (W2), первый резистор 7 (Rі), усилитель 8 тока, второй резистор 9(R2). образцовую меру 10 {Ro}, измеряемый объект 11 (Rx) с первым зажимом 12 и вторым зажимом 13, индуктивный компаратор 14 с 20 токов с-первой входной обмоткой 15 (Ws), второй входной обмоткой 16 (We) и выходной обмоткой 17 (W7), указатель 18 равновесия. Трансформатор 2 напряжения с обмотками AS и компаратор 14 токов с-обмотками 15, 16 образуют трансформаторный мост, а одно плечо которого включена образцовая мера 10. а в другое - измеряемый объект 11, rvpw этом с помощью образцовой 30 меры 10 уравновешивают MOOT. ВЫХОДЫ усилителя 8 и обмотки 6 соединены через резисторы 9 и 7 соответственно с зажимом для подключения измеряемого объекта 11. Устройство работает следующим обра- 35 зом. Индуктивный компаратор 14 токов дает нулевое напряжение на выходной обмотке 17 в том случае, если соблюдается условие: 40 jx • W 5 = 'ioW6, (1) где їх - рабочий ток измеряемого обьекта 11; !о - образцовый ток, протекающий через резистор 10. Образцовый токЗо равен 45 0 где 1М - напряжение второй вторичной обмотки 5. Усилитель 8 тока также, как и в прототипе поддерживает напряжение на измеряемом объекте 11 Ох равным напряжению на первой вторичной обмотке 4 - Оз; Ох - Оз. . (3) В то же время напряжение Ох складывается из падения напряжения на Ry, вызываемого частью токарі от третьей вторичной обмотки G \л падения напряжения на Rx, вызываемого частью токаЗг от усилителя 8 тока. Пользуясь законом Кирхгофа, можно записать следующие выражения: 02 И = , Rx-R2 ' "J i n R2+Rx где 0 2 - напряжение на третьей вторичной обмотке 6, UK 1 = 2 R1 R2 Ri+Rx UK - напряжение на выходе усилителя 8 тока. Падение напряжения 0ц, вызываемое частью тока И на измеряемом объекте 11(Rx), равно: R * R2 п R2+Rx ІЦ R*(RI Ri + Падение напряжения Ui2, вызываемое частью тока І2 на измеряемом объекте 11 (Rx), равно: ,',.,R -Ri ' +P Ri-R Используя (6) и (7), можно найти часть тока 1x1 и Іу2 і °2 R2 •" ЛП 1x2 Отсюда можно найти 1 Х : : _ : . : _ 0 2 -R 2 Rx(Ri +R 2 ) + Ri R2Используя выражение (10), можно записать U2 R2 + U K - R I (11) R T R2 R1 + R 2 їх — їх 1 + 1x2 Rx Из выражений (10) и (11) видно, что поддержание 0х равным 0 3 возможно за счет перераспределения частей тока І х і и'І х 2 . Предположим, что сопротивление Rx не изменяется, а сопротивление Ri в результате воздействия внешних факторов или старения изменилось на величину ARi. Это приведет к изменению тока їх через сопротивление Ry, что вызовет изменение 0х на величину А Ох В результате усилитель 8 тока отработает разбаланс между сравниваемыми напряжениями Оз и 0 х + А 0х таким образом, чтобы падение напряжения на Rx вернулось к значению Ох. Эта возможно за счет изменения в выражении (10) выходного 1663568 напряжения усилителя 8 тока 0 к , т.е. измеФормула изобретения нения составляющей тока ІХ2. что и происхоТрансформаторный мост для измередит. ния малых сопротивлений, содержащий исТаким образом, при неизменном значеточник питания, первый вывод которого нии R* любое изменение Ri, а по аналогии соединен с началом, а второй - с концом и R2. компенсируется с помощью напряжепервичной обмотки трансформатора напряния компенсации UK нз выходе усилителя 8 жения, при этом начало первой вторичной тока так, что величина ! х не изменяется. Поэтому напряжение на выходе компа- 10 обмотки трансформатора напряжения соединено с первым зажимом для подключения ратора тока не изменяется и результат изизмеряемого объекта, второй зажим для мерения не искажается. подключения измеряемого объекта соедиПредположим теперь, что изменилось нен с началом первой входной обмотки инзначение Rx на величину AR*. По закону 15 дуктивного компаратора токов, конец Ома: которой соединен с общей шиной, концы второй вторичной обмочи трансформатора напряжения и второй входной обмотки инт.е. падение напряжения на Rx будет отлидуктивного компаратора токов соединены с чаться от Оз. Таким же образом, как и в первом слу- 20 общей шиной, образцовую меру, подключенную между началом второй вторичной чае, усилитель 8 тока выработает напряжеобмотки трансформатора напряжения и нэние компенсации 0 к такое, чтобы снова чалом второй РХОДНОЙ обмоті и индуктивнонаступило равенство Us = 0 x . го компаратора токов, указатель Это возможно^ случае, если изменится 25 равновесия, соединенный с выходной об1 на величину Д | х такую, что выполнится ж моткой индуктивного компаратора і оков, І Л І один вывод которой и один вывод источника — Ux питания и указателя равновесия соединены что и обеспечивается усилителем 8 тока. с общей шиной, усилитель тока, первый Таким образом выполняется закон Ома 30 вход которого соединен с концом первой вторичной обмотки трансформатора напряжения, а второй вход соединен с вторым ток в первичной обмотке W5 компаратора зажимом для подключения измеряемого токов 14 изменится, следовательно, момент объекта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с равновесия моста будет соответствовать 35 целью повышения точности измерения, в новому значению измеряемого сопротивленего введены третья вторичная обмотка ния R x + ARx. трансформатора напряжения, первый и второй резисторы, причем начало третьей втоМожно сделать вывод, что схема устройричной обмотки трансформатора ства не чувствительна к изменениям рези40 напряжения соединено с общей шиной, а ее сторов Ri и R2, вызываемых их конец соединен с первым выводом первого нестабильностью. В тоже время изменяя их резистора, второй вывод которого соединен величину, можно осуществлять перераспрес первым зажимом для подключения измеделение составляющих рабочего тока ряемого объекта и с первым выводом второІхі и 1x2 соответственно от третьей вторич45 го резистора, второй вывод которого ной обмотки 6 и усилителя 8 тока, тем самым соединен с выходом усилителя тока. уменьшать влияние шумов и искажений усилителя 8 тока. Редактор О. Спесивых Составитель В. Семенчук Техред М.Моргентал Корректор И. Муска Заказ 2264 Тираж 410 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 101