Устройство для создания искусственной потенциальной точки для мостовых цепей переменного тока

Устройство для создания искусственной потенциальной точки для мостовых цепей переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапистичесмих

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву— (22) Заявлено 17. 01. 80 (21) 2869941./18-21 (5 )®

С 01 R 25/04ô

G 01 R 17/10 с присоединением заявки Hо—

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.09,81. Бюллетень Но 36

Дата опубликования описания 300981 (53) УДК 621. 317. .77(088.8) (72) Авторы изобретения

О.Н.Вещев и Ш.Н.Биккулов (71) Заявитель

Уфимский нефтяной институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ

ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТОЧКИ ДЛЯ МОСТОВЫХ ЦЕПЕЙ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроиэмерительной технике, а именно к измерению параметров комплексных сопротивлений мостами переменного тока, и цреднаэначено для создания вспомогательных потенциальных точек центров окружностей регулирования элементов четырехплечих мостов.

Известны различные устройства для создания потенциальных точек, исполь- 10 эующиеся в мостах переменного тока для измерения параметров комплексных сопротивлений, которые приводятся в измерительное состояние при помощи искусственных потенциальных точек, 15 являющихся центрами окружностей регулирования элементов плеч моста (13 .

Однако их использование требует подготовительной операции при уравновешивании моста. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, представляющее собой трансформаторный четырехплечий мост,плечи которого образованы резистором, . 2з конденсатором и вторичной обмоткой трансформатора со средней точкой, а в измерительную диагональ моста включен регулируемый делитель напряжения Г2 . 30

Недостаток устройства то, что при его использовании измерительная установка в целом становится частотнозависимой, даже если собственно мостовая схема частотнонезависима, что ухудшает динамические свойства моста при автоматическом управлении. Кроме того, соотношение сопротивлений плеч делителя напряжения зависит от частоты напряжения питания, что также вносит погрешность от нестабильности частоты.

Целью изобретения является повышение точности измерения мостами переменного тока в диапазоне частот напряжения питания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для создания искус" ственной потенциальной точки для мостовых цепей переменного тока, содержащее трансформатор со средней точкой в одной обмотке, подключенный .к питающему генератору, регулируемый резистор и конденсатор, введены переключатель действительной части;координаты потенциальной точки, переключатель мнимой части координаты потенциальной точки, операционный усилитель и второй трансформатор, причем

868623 подвижный контакт переключателя действительной части координаты потенциальной точки соединен с одним из выводов вторичной обмотки второго трансформатора, а неподвижные контак,ты соединены со средней точкой и одним иэ выводов первичной обмотки пер- вого трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с неподвижными контактами переключателя мнимой части координаты потенциальной точки, а второй вывод подключен к общей точке операционного усилителя и одному из выводов первичной обмотки второго трансформатора, второй вывод которой соединен с выходом ойерационного усилителя и другими неподвижными контактами переклк чателя мнимой части. координаты потенциальной точки, причем его подвижные контакты подключены через конденсатор и регулируемый резистор ко входу операционного усилителя.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 — его топографическая диаграмма; на фиг.З вЂ” принципиальная электрическая схема раздельно уравновешиваемого при помощи устройства моста переменного тока; на фиг.4 — его топографическая диаграмма.

Устройство для создания искусственной потенциальной точки содержит зажимы 1 для подключения питающего генератора, переключатель 2.действительной части координаты потенциальной точки, первый трансформатор

3, переключатель 4 мнимой части координаты потенциальной точки, регулируемый резистор 5, конденсатор 6,. операционный усилитель 7, второй трансформатор 8 и выходной зажим 9.

Устройство работает следующим образом..

Действительная часть координаты потенциальной точки на комплексной плоскости определяется положением переключателя 2, а мнимая — положением переключателя 4 и значениями сопротивления резистора 5 и емкости конденсатора б. Трансформаторы 3 и

8 необходимы для возможности заземления операционного усилителя и, при необходимости, выходного зажима 9.

Потенциал точки 10 на выходном зажиме 9 относительно напряжения на зажимах 1 при положении переключателя, как показано на фиг.1, определяетск выражением ! д = — - jwRCn n>, где п и n — коэффициенты трансфор1 мации соответственно входного и выходного трансформаторов.

Если выбрать и., = 1 и n< —— 1/2, то выражение координатьРпотенциала точки 10 на комплексной плоскости совпадает с выражением координаты центра окружности регулирования элемента некомплексного плеча (L = параметр) трехэлементной ветви моста переменного тока с положительным фазовым сдвигом ! . wRC

5 0 = — - j — ° cL 2 2

При изменении положения переключателя 4 координаты точки 10 совпадают с координатами центра окружности регулирования L-параметра цепочки с отрицательным фазовым сдвигом ! . 1

2 2шКС

Следует отметить, что в первом случае операционный усилитель рабо-!

5 тает как дифференцирующий, а во втором — как интегрирующий. При изменении положения переключателя 2 соответственно координаты точки 10 совпадают с координатами центров окруж;Щ ностей регулирования элемента комплексного плеча одного характера реактивности с элементом некомплексного плеча (g -параметр) трехэлементных цепочек с отницательным и положительным 5 фазовым сдвигом соответственно

wRC

o-p i !

2шКС

В качестве примера рассмотрим мост переменного тока раздельно уравновешиваемый при помощи предлагаемого-устройства для создания искусственной потенциальной точки (фиг.3), топоЗ5 графическая диаграмма представлена на фиг.4.

Четырехплечий мост образован образцовыми элементами: сопротивлениями R« R и R4 и емкостью С4. Измеряются параметры емкостного комплексного сопротивления R и С .

Устройство работает следующим образом.

Уравновешивание по активной составляющей производится сопротивлением R4, а по емкостной — сопротивлением Rg . Координаты центра окружности регулирования сопротивления ((8 (д -параметр) определяются выражением

S0 .: > RC &

ОЯЬ 2 Э 2 . Если выбрать значение резистора 5 и конденсатора 6 равными R 4 и С4 соответственно, то потенциал выходного

55 зажима 9 (опорная точка фазового детектора 11 и амплитудного детектора

12) есть центр окружности регулирования R, независимо от частоты ы напряжения питания моста.

В результате первой регулировки сопротивлением R4 точка переходит из начального положения dy в положение 4, (фиг.4). Измерительное состояние фиксируется.- амплитудным детектором 12 при равенстве модулей напряжений

868623! 0„ и I0 1. В процессе первой регулировки сопротивления R u R регулируются одновременно так, что их равенство сохраняется.

В результате второй регулировки .сопротивлением R мост уравновешивается, что фиксируется фазовым детектором 11.

Таким образом, координаты потенциальной точки 10 (фиг.4) совпадают с координатами центра окружности регулирования сопротивления R и при изменении частоты av они перемещаются по прямой, перпендикулярной вектору напряжения питания моста. Поэтому потенциальная точка и центр окружности регулирования остаются совмещен- 15 ными и при изменении частоты напряжения питания. Измерительная, цепь стала частотнонезависимой, а фазовые соотношения в нем остаются неизменными. Этим устраняется источник дополни-З) тельных погрешностей измерения и нарушения развязки контуров уравновешивания.

Устройство для создания искусственной потенциальной точки может быть использовано и при других схемах мостов и других способах раздельного уравновешивания, например в цифровых мостах, а также в кваэиуравновешенных мостах переменного тока.

ЗО

Формула изобретения

Устройство для создания искусственной потенциальной точки для мостовых 35 цепей переменного тока, содержащее трансформатор со средней точкой в одной обмотке, подключенный к питающему генератору, регулируемый резистор и конденсатор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, ч о,.с целью повышения точности измерения мостами переменного тока в диапазоне частот напряжения питания, в него введены переключатель действительной части координаты потенциальной точки, переключатель мнимой части координаты потенциальной точки, операционный усилитель и второй трансформатор, причем подвижный контакт переключателя, действительной части координаты потенциальной точки соединен с одним из выводов вторичной обмотки второго трансформатора, а неподвижные контакты соединены со средней точкой и одним из выводов первичной обмотки первого трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с неподвижными контактами переключателя мнимой части координаты потенциальной точки, а второй вывод подключен к общей точке операционного усилителя и одному иэ выводов первичной обмотки второго трансформатора, второй вывод которой соединен с выходом операционного усилителя и другими неподвижными контактами переключателя мнимой части координаты потенциальной точки,причем его подвижные контакты подключены через конденсатор и регулируемый резистор ко входу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карандеев К.B., Штамбергер Г.A.

Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока, Новосибирск, иэд-во

СО AH СССР, 1961, с.71.

2. авторское свидетельство СССР

9 421938, кл.С 01 R 17/10, 1971 (прототип).

868623 ! ! !

l

l

l 0

Фи. с

Составитель И.Бахтина

Редактор С.Юско Техред JI,Ïåêàðü Корректор М.Пожо

Заказ 8316/64 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4