Мост для измерения омических сопротивлений электрических цепей,находящихся под напряжением

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(2,с) Заявлено 10.07. 81(21) 3314680/18-21 с присоединением заявки ЙоСоюз Советскнк

Социалистическими

Республик (s),1004892 (31) М. Кй.з

G. 03 Я 17/10

Государствеииый комитет

СССР

Ilo делам изобретений и открытий (23} ПриоритвтОпубликовано 150383.Бюллетень Йо 10 (33)УДК 621 ° 317..733(088.8) Дата опубликования описания 150383

,„,, - ь. т;,...

Л.И.Достов, В.М.Машенков, К.В.Петров и Э.П.Тифнов-- - ... (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МОСТ ДЛЯ ИЗЬБРЕНИЯ ОИИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ

ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивлений различных электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, например, статорных обмоток электродвигателей под нагрузкой.

Известны устройства для измерения сопротивления электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, выполненные по схеж моста постоянного тока. Для защиты измерительной цепы от прохождения переменного рабочего тока, мост снабжен компенсирующим трансформатором с двумя вторичными обмотками, фазовращателем и делителем, выполненным в виде трансформатора напряжения, причем первичная обмотка компенсирующего трансформатора включена параллельно . источнику, питающему измеряемое сопротивление, первая вторичная обмотка компенсирующего трансформатора и вторичная обмотка делителя напряжения включены последовательно с измеряемым сопротивлением, а первичная обмотка делителя напряжения подключена через фазовращатель к второй вторичной обмотке компенсирующего трансформатора 13.

Такой мост обеспечивает измерение омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, но при этом наблюдается ограниченный диапазон частоты переменного напряже ния, подаваемого на измеряемое сопротивление, ограниченная точность измерения и быстродейщ ствия. Диапазон частоты переменного напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивлейие, точность измерения и быстродействие в этом случае взаимосвязаны.. 1

Наиболее близким к предложенному является мост для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением перемеино-: го тока, содержащий частотный дискри. минатор и два набора разделительных конденсаторов с переклвчателями, при этом первичная обмотка компенсирукг щего трансформатора через фазовращатель и первый набор разделительных конденсаторов с переключателями вклю чена параллельно источнику питания переменный напряжением, параллельно которому включен и частотный дискри минатор, причем вторичная обмотка компенсирующего трансформатора соеди-, нена с первичной обмоткой индуктивно.

100489" го делителя напряжения, а объект измерения ерез второй набор разделительных конденсаторов с переключателями соединен со вторым выводом источникака пит ания переменным напр яже ни5 ем. Такой мост обеспечивает расшире ние частотного диапазона при измерении омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока ь23.

Недостатками данного моста являются Ограниченная точность измерения и быстродействие, а также сложность схемной реализации.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия моста для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в 20 сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, содержащий мостовую измерительную цепь, два плеча которой образованы резисторами, третье — дрос- 25 селем, а четвертое — последовательно соединенными зажимами для подключения объекта измерения, последовательно соединенные дополнительный дроссель и источник питания постоянным напря- 39 жением, включенные в диагональ питания моста, конденсатор, включенный в измерительную диагональ моста, источник питания переменным напряжением, соединенный одним выводом с одним из З5 зажимов для подключения объекта измерения, а другим выводом соединенный через разделительный конденсатор с другим зажимом объекта измерения, дополнительно введены аналого-цифровой 4() преобразователь, усреднитель, -блок цифровой индикации, умножитель частоты, формирователь меандра, блок запуска, счетчик команд и дешифратор, счетчик объема выборки, при этом вход аналого-цифрового преобразователя подключен к измерительной диагонали моста, а выход — к входу усреднителя, выход последнего подключен к блоку цифровой индикации и к шинам цифрового выхода, вход умножителя частоты 5О подключен к зажимам источника питания переменным рабочим током, а выход — к входу формирователя меандра, вход счетчика команд через блок запуска подключен к выходу формирова- 55 теля меандра, а параллельный выход через дешифратор команд подключен к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя и усреднителя, последовательный выход счетчика команд @ подключен к счетчику объема выборки, выход последнего подключен параллельно к управляющим входам блока индикации и блбка запуска, второй вход последнего соединен с шиной запуска. усреднитель включает в себя сумматор, накопитель и рабочий регистр, причем одни входы сумматора совмещены с параллельными входами усреднителя, а другие соединены с выходами рабочего регистра, а параллельные выходы соединены с аналогичными входамй накопит еля, параллельные выходы последнего подключены к шинам цифрового выхода и соответствующим входам блока цифровой индикации и рабочего ре- гистра, управляющие входы накопителя и рабочего регистра совмещены с управляющими входами усреднителя.

На чертеже представлена схема моста для измерения омических сопротивлений элехтрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока.

Мост содержит источник 1 напряжения переменного рабочего тока, раз— делительный конденсатор 2 и измерительную цепь 3, состоящую из измеряемого объекта 4, резистора 5 плеча выбора пределов измерения, резистора

6 плеча уравновешивания, образцовое плечо-сопротивление обмотки дросселя 7, дроссель 8, источник 9 постоянного напряжения и конденсатор 10.

К измерительной диагонали моста подключен аналого-цифровой преобразователь 11. Аналого-цифровой преобраэователь соединен также с дешифратором

12 команд. Выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами сумматора 13, входящего в состав усреднителя 14. Вторые входы сумматора 13 параллельно соединены с выходом рабочего регистра 15. Выход сумматора 13 соединен с входом регистра-накопителя 16,-а выход регистра-накопителя соединен со входом рабочего регистра 15. Блок управления состоит из счетчика 17 команд, умножителя 18 частоты, формирователя 19 меандра, блока 20 запуска, счетчика

21 объема выборки.

Вход умножителя 18 частоты соединен с источником 1 напряжения переменного рабочего тока. Выход умножителя 18 частоты соединен с входом формирователя 19 меандра, выход которого соединен с блоком 20 запуска, а выход счетчика 21 объема выборки соединен с входом блока 20 запуска и блоком 22 - индикации.

Сйгнал измерительной диагонали моста подается на вход аналого-цифрового преобразователя 11 (АПП), который может быть выполнен различным способом, например, по способу поразрядного взвешивания. Преобразование входного аналогового сигнала (напряжения) в цифровой код Х,, например двоичный, осуществляется по управляющему сигналу, который формируется на выходе дешифратора 12 команд. После преобразования поду. Опный на в-.11004892 ходе йШ! 11 код Х. параллельно в виде íыполняется в соответствии с форь глой 1М потенциалов поступает на первые вхо— л- . число циклов усреднения Й ды сумматора 13, усреднителя 14. Сумматор 13 выполнен по комбинационной вы ирается кратным 2. Это позволяет схеме. На вторые входы сумматора 13 5 осуществлять деление íà N каждого параллельно подается код с выхода ра- слагаемого путем его сдвига на и раэ.бочего регистра 15. Первоначально на рядов в сторону младших разрядов. его выходе сигнал соответствует ну- Данный сдвиг осуществляется соответ. левому значению кода. Поэтому после ствующим подключением выходных шин переходного процесса, который имеет << ЛЦП 11 и рабочего регистра 15 к пер. место в сумматоре 13 во время сумми- вым и вторым входам сумматора 13. рования, по второму сигналу управле- После каждого цикла усреднения, ния, поступающему с выхода дешифрато- которые выполняются аналогично опира 12 команд, в регистр-накопитель 16, санному выше циклу, на счетчик 21 записывается код, равный выходному объема выборки поступает сигнал циккоду АЮП 11. По следующему управляю- 5 ла, с выхода которого формируется щему сигналу дешифратора 12 команд управляющий сигнал конца усреднения код с регистра-накопителя 16 парал- после прохождения N циклов усреднелельно переписывается в рабочий ре- . ния; Сигнал конца усреднения запирагистр 15. На этом первый цикл работы ет блок 20 запуска, записывает ре (усреднителя 14) заканчивается. 20 зультат усреднения в блок индикации

Команды на выходе дешифратора 12 )22 и подает этот же сигнал в случае команд формируются в результате- де- 1необходимости на Любое другое исполшифрации кода счетчика 17 команд. нительное устройство, к которому подСчетчик 17 команд совместно с умно- ключены выходные шины. жителем 18 частоты, формирователем 25 Включение умножителя 18 частоты

19 меандра, блоком 20 и счетчиком 21 в блок управления обеспечивает незаобъема выборки образует блок управ- - висимость работы схема с выбранным ления, работа которого осуществляет- числом циклов усреднения N от часся следующим образом. тоты переменной составляющей сигнала

Вход умножителя 18 частоты соеди- 3Q в широком диапазоне частот. нен с источником переменного сигнала, Точность моста для измерения омипоэтому в умножителе 18 частоты осу- ческих сопротивлений электрических ществляется операция перемножения цепей, находящихся под напряжением. частоты входного сигнала на постоян- переменного тока, повышается за счет ное число Ко . Постоянное число К> 35 того что введение цифрового усредвыбирается таким, чтобы подавление нения позволяет исключить из плеча помехЪ на выходе измерительной цепи измерения реактивные сопротивления, 3 усреднителем 14, выполненным в ви- вторичные обмотки компенсирующего де цифровой схем, соответствовало трансформатора и вторичные обмотки бы заданной величине погрешности из- ло делителя напряжения. Таким образом, мерения постоянной составляющей на- в плечо измерения моста включается пряжения. Это напряжение сни лается только измеряемое сопротивление, что вместе с переменной составляющей с исключает погрешность измерения, выхода диагонали моста. С выхода ум- вызванную нестабильностью омических ножителя 18 частоты синусоидальный сопротивлений вторичных обмоток комсигьал с частотой, в К раз превы45 пенсирующего трансформатора и делитешающей частоту входного сигнала, по- ля напряжения (возрастающую по мере дается на вход формирователя 19 ме - умен ьшен ия величины и змеряемого соандра. Формирователь 19 меандра уси- противления) по отношению к сопротивливает и ограничивает сияусоидальный лению вторичных обмоток компенсирусигнал, поэтому на его выходе форми- 50 ющего трансформатора и делителя наруется меандр, который через блок 20 пряжения. запуска поступает на вход счетчика При этом цифровой усреднитель

17 команд. Блок 20 запуска выполнен позволяет уменьшить погрешность изобычным способом и включает в себя мерения, которая возникает из-эа ос триггер запуска с логическим элемен- 55 таточной.переменной составляющей на том И. Первоначально блок 20 запуска выходе измерительной мостовой цепи, запускается (т.е. открывается) по ши- а также из-за наводок на элементы не запуска. Поэтому, пока блок 20 от- измерительной. цепи лоста. Остаточная крыт, на вход счетчика 17 команд не- переменная составляющая имеется на прерывно поступают сигналы. Каждый 5О выходе моста из-за невозможности .идевыходной сигнал счетчика 17 команд ального подавления переменной составсоответствует одному циклу усредне- ляющей с помощью пассивных фильтров ния, поэтому счетчик 21 объема выбор- (4С, RC, компенсирующие трансформаторы ки подсчитывает число 4 циклов ус- и т.д. ) . В предлагаемом устройстве реднения входного сигнала. Усреднениеу5 цифровое подавление переменной сос1004892 тавляющей осуществляется с существен-. но большей эффективностью.

Быстродействие моста повышается благодаря исключению иэ измерительной мостовой цепи реактивных сопротивлений вторичной обмотки компенсирующего трансформатора и делителя напряжения, а также уменьшения реактивных сопротивлений дросселя, включаемого в образцовое плечо мостовой измерительной цепи и конденсатора, включае- "

10 мого в измерительную диагональ. Быстродействие при этом повышается более, чем на порядок.

Автоматизация измерения обеспечивается исключением внесения поправок 15 в результат измерения, необходимость которых в прототипе была вызвана наличием конечных (достаточно больших по сравнению с предлагаемым измеряемым сопротивлением) активных сопро- 20 тивлений вторичных обмоток компенсирующего трансформатора и делителя напряжения, а также тем, что в предлагаемом мосте результаты измерения выдаются в виде цифрового кода, ко- 25 торый может быть непосредственно подан на исполнительное устройство, имеющее в своем составе мини-ЭВМ.

Формула изобретения

1. Мост для измерения омических сопротивлений электрйческих цепей, находящихся под напряжением, содер жащий мостовую измерительную цепь,два плеча которой образованы резисторами, третье - дросселем, а четвер тое — последовательно соединенными зажимами для подключения объекта измерения, последовательно соединен- ®0 алые дополнительный дроссель и источ ник питания постоянным напряжением, включенные в диагональ питания мостй, конденсатор, включенный в измерительную диагональ моста, источник питанйя45 переменным напряжением, соединенный одним выводом с одним из зажимов для ,подключения объекта измерения, а дрУгим выводом соединенный через разде+ лительный конденсатор с другими зажимом объекта измерения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены аналого-цифровой преобразователь, усреднитель, блок цифро= вой индикации, умножитель .частоты, формирователь меандра, блок запуска,. счетчик команд и дешифратор, счетчик объема выборки, при этом вход аналого-цифрового преобразователя подключен к измерительной диагонали моста, а выход — к входу усреднителя, выход последнего подключен к блоку цифровой индикации,и к шинам цифрового выхода, вход умножителя частоты подключен к источнику питания переменным рабочим током, а выход — к входу формирователя меандра, вход счетчика команд через блок запуска подключен к выходу формирователя меандра, а параллельный выход через дешифратор команд подключен к управляющим входаз аналого-цифрового преобразователя и усреднителя, последовательный выход счетчика команд подключен к счетчйку объема выборки, выход последнего подключен параллельно управляющим входом блока индикации и блока запуска, второй вход последнего соединен с шиной запуска.

2. Мост по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что усредни тель включает в себя сумматор, накопитель и рабочий регистр, причем одни входы сумматора совмещены с параллельными входами усреднителя, а другие соединены с выходами рабочего регистра, а параллельные выходы соединены с аналогичными входами накопителя; параллельные выходы последнего подключены к шинам цифрового выхода: и к соответствующим входам блока цифровой индикации и рабочего регистра, управляющие входы накопителя и рабочего регистра совмещены с управляющими входами усреднителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 481846, кл. G О 1 R 17/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 658481, кл. G 01 R 17/10, 1976.

1004892

Составитель И. Бахтина

Редактор Н.Воловик Гехред С.Мигунова Корректор В. Бутя га

Заказ 1875/56 Тираж 708 Июдинмюе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-35, Раушская неб., д, 4/5

Филиал ПН "Патент", г.ужгород,, -ул.йроектная, 4