Мост переменного тока для измерения индуктивности
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11866486 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 251279 (21) 2863645/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—
Опубликовано-2309.81 Бюллетень Н9 35 (51)М. Кл
6 01 и 17/10
ГосударствеНный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК6 21 ° 317. .733(088.8) Дата опубликования описания 2309.81 (72) Автор изобретения
В.A. Новиков (71) Заявитель (54 ) МОСТ ПЕРЕМЕН НОГО ТОКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
И НДУКТИ ВНОСТИ
Изобретение относится к измерениям параметров элементов электрических цепей переменного тока и может быть использовано при разработке мостов переменного тока для измерения электрических параметров образцовых мер индуктивности.
Известен четырехплечий мост переменного тока для измерения индуктивности, основной вариант которого называют обычно мостом Максвелла-Вина.
Мост Максвелла-Вина содержит четыре плеча, в одно из которых включена измеряемая катушка индуктивности, в противоположное плечо включены парал- 15 лельно соединенные конденсатор переменной емкости и магазин сопротивлений, а в два остальные плеча включены по одному резистору постоянного значения P1).
Недостатком основной схемы моста
Максвелла-Вина является невысокая точность измерений.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является усовершенствованный мост МаксвеллаВина, в котором не требуется применения магазина сопротивлений с широкими пределами измерения сопротивления. Он содержит источник питания, ЗО симметрирующую ветвь, нулевой указатель равновесия и четыре плеча, в одном плече этого моста включены последовательно магазин сопротивлений и измеряемая катушка индуктивности, в противоположное ему плечо включены параллельно конденсатор переменной емкости и резистор, а в два другие плеча включены по одному резис- . тору (2 j.
Однако в известном мосте Максвелла-Вина вследствие низкой точности конденсаторов переменной емкости существенно снижается точность резуль-" татов измерений, недостаточен диапазон пределов измерения малых индуктивностей.
Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение пределов измерений в области малых индуктивностей.
Указанная цель достигается тем, что в мост переменного тока для измерения индуктивности, содержащий источник питания, включенный через разделительный трансформатор в диагональ питания моста, параллельно которои включена симметрирующая ветвь, нулевой указатель, включенный в измерительную диагональ моста, и
866486 (2
Ri6п 2 18„«ад
z - -а+(к н "лъ ")Зь)
65 четыре плеча, в одно плечо включены последовательно магазин сопротивлений и измеряемая катушка индуктив.. ности, в противоположное ему плечо включены параллельно конденсатор переменной емкости и резистор, а в два остальных плеча включены по . одному резистору, введены дополнительный резистор и конденсатор переменной емкости, включенные в плечо, со« держащее параллельно включенные кон- денсатор переменной емкости и резистор, при этом дополнительный резистор соединен последовательно с резистором, а дополнительный конденсатор переменной емкости соединен с общими выводами этих двух резисторов и корпусом моста, соединенным с общими выводами магазинов сопротивлений, образующих симметрирующую ветвь, и через переключатель — с одной из вершин измерительной диагонали моста.
На чертеже приведена.принципиальная электрическая схема предлагаемого моста переменного тока для измерения икдуктивности.
Мост переменного тока для измерения индуктивности содержит источник 1 питания, с выхода которого напряжение питания через разделительный трансформатор 2 подается в диагональ питания моста с вершинами 3 и 4, а между вершинами 5 и б измерительной диагонали моста включен ну,левой указатель 7, симметрирующую ветвь, включенную между вершинами диагонали питания моста 3 и 4, в плечи симметрирующей ветви включены магазины сопротивлений 8 и 9 и магазин 10 емкости, переключатель 11
) который включен между вершиной измерительчой диагонали моста и точкой
12„ к которой подключены выводы магазиков 8, 9 и 10 симметрирующей ветви, точка 12 соединена с корпусом моста, плечи моста, в одном из которых между вершинами моста 3 и 5 включены последовательно магазин 13 сопротивления и измеряемая катушка 14 индуктивности, в противоположном ему плече между вершинами моста 4 и 6 включены параллельно конденсатор 15 переменной емкости и конденсатор 16 постоянной емкости, параллельно конденсатору 15 переменной емкости включены последовательно соединенные резистор 17 и дополнительный резистор 18, между точкой 19 соединения которых и корпусом моста 12 включен дополнительный конденсатор 20 переменной емкости, а в два другие плеча моста между вершинами моста 3 и б и 4 и 5 включено по одному резистору 21 и 22 соответственно. Мост считают уравновешенным, если при замыкании и разьыкании переключателя 11 напряжение на входе нулевого указателя 7 остается неизменным и равным нулю при максимальной чувствительности нулевого указателя 7 и при.заданном напряжения источника 1 питания, При использовании метода двух уравновешиваний моста с применением эамещакщего элемента мост уравновешивают дважды, подключая к мосту при втором уравновешивании вместо измеряемой катушки 14 индуктивности замещакщий ее элемент 23, активное сопротивление которого почти равно ак тивному сопротивлению измеряемой катушки 14 индуктивности, а индуктивность которого мала по сравнению с индуктивностью измеряемой катушки 14 или известна с требуемой степенью точности, В момент равновесия мостовой цепи при включенной измеряемой катушке 14 индуктивности имеет место соотношение
4 К2 Ru("С16 СОЬ 2 7 «Е НЪ8ЧСЮ (4) а при включенном замещающем элементе
30 23 равновесие мостовой цепи наступает, если выполнено соотношение
35 1Ж 118 %41 Р.18 с20
1Ф . R23 R12, СИП Z +2 +2 2 Y 4 (2)
Вычитая соотношение (2) иэ соотно, щения (1), получаем уравнение измерения в комплексной. форме записи
40 Z =Z 2 ГЧ «(У -Ч +
КИ К 2 С16 С1Ю1, гю п
Разделяя соотношение (3) на действительную и мнимую части, получаем искомое уравнение измерения (4) для
50 вычисления результатов измерения индуктивности L измеряемой катушки 14 индуктивности
С«С С « (-. + " »L,<6 % „,)g ю„,)+(е„„,„-е„,„).е,„<+> и уравнение (5) для вычисления результатов измерения активного сопротивления измеряемой катушки 14 индуктивности 866486 где Z = jeL+ r„ I полное сопротивление измеряемой катушки 14 индуктивности; полное сопротивление резистора 21; полное сопротивление резистора 22; полная проводимость конденсатора 16 пос. тоянной емкости; полная проводимость конденсатора 15 переменной емкости при измерении катушки 14 индуктивности„ 15 полная .проводимость конденсатора 15 переменной емкости при измерении замещающе ro элеме нт а 2О 23; полное сопротивление магазина 13 сопротивлений при измерении катушки 25 14 индуктивности: полное сопротивление магазина 13 сопротивлений при измерении замещающего элемента 23; полное сопротивление замещающего элемента 23; полное сопротивле-. ние резистора 17, полное сопротивление дополнительного резистора 18 постоянного значения; 40 полная проводимость дополнительного конденсатора 20 переменной емкости. R2 L 22(1 К22) УС1Ь 3ФС1Ь(1 ted 1б)(7) СИЬ 1бЪ Р 01 1,) BSn je„fn() КС,1 R 2 z =к + @(В3П 1ЪП R1Ьл ALII II+ ) n Ц17+R17(1+1 <1 ) Ха1В-К18О+ Г,„8) - )ITIC»u-> Использование предлагаемого моста для .аттестации образцовых мер индуктивности методом двух уравновешиваний моста с применением замещакщего элемента по ГОСТ 8.253.-77 "Меры индуктивности и взаимной индуктивности. Методы и средства поверки" позволяет повысить точность результатов измерений индуктивности не 2 1Z + 1I17 k)8 R17 N9 C2о При выполнении измерений в схеме известного моста Максвелла -Вина, например при измерении индуктивности замещающего элемента 23, имеют место случаи, когда мост не удается 5О уравновесить путем уменьшения емкости конденсатора переменной емкости до минимума (практически до нуля), причем при увеличении емкости конденсатора переменной емкости разбаланс моста увеличивается. В предлагаемом мосте это явление может быть устранено полностью. Для объяснения этого явления и способов его устранения рассмотрим более подробно соотношение (2), Для упрощения анализа соотношения О (2) представим выражение в параллельной схеме замещения %18 RI7 R,18 cþ 171в )™п,182о (6) +Х (2 1 где R Решая соотношение (2) относительно индуктивности Е> замещакщего элемента 23, получаем соотношение 21 2ЖИ71 и Ф 1 )+ R21 22 (R .R„) + p, +1 юл Ъ2Р к1ъ.(9) Известный мост Максвелла-Вина, в котором отсутствуют дополнительный резистор 18 и дополнительный конденсатор 20 переменной емкости, не может быть уравновешен в тех случаях, когда имеет место неравенство J RX 2 Я, (К l RE. 1И4 2130, 17 му так как увеличение емкости конденсатора переменной емкости от нуля до любого положительного значения только увеличит неравенство (10). В предлагаемом мосте равновесие моста может быть получено всегда, в том числе и при наличии неравенства (10). Если имеет место неравенство (10), то для уравновешивания предлагаемого моста достаточно увеличить емкость дополнительного конденсатора 20 переменной емкости от нуля до некоторого положительного значения его емкости Q при котором отрицательное слагаемое 866486 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 8068/67 Тираж 735 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 менее, чем на порядок и одновременно снизить трудоемкость измерительюго процесса. Иост переменного тока для измерения индуктивности, содержащий источник питания, включенный через разделительный трансформатор в диагональ питания моста, параллельно каторой включена симметрирующая ветвь, нулевой указатель, включенный в измерительную диагональ моста, и четыре плеча,,в одно плечо включены последовательно магазин сопротивлений и измеряемая катушка индуктивности, в противоположное ему плечо включены параллельно конденсатор переменной емкости и резистор, а в два остальных плеча включены по одному резистору, отличающийся тем,. что, с целью повышения точности измерений и расширения пределов измерений в области малых индуктивностей, в него введены дополнительные резистор и конденсатор переменной емкости, включенные в плечо, содержащее параллельно включенные конденсатор переменной емкости.и резистор, при этом дополнительный резистор соединен последовательно с резистором, а дополнительный конденсатор переменной емкости соединен с общими выводами этих двух резисторов и корпу-. сом моста, соединенным с общими выводами магазинов сопротивлений, образующих симметрирующую ветвь, и через переключатель — с одной иэ вершин измерительной диагонали моста. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Нестеренко A.Ä. Основы расчета электроизмерительных схем уравновешивания. Киев, AH УССР,1953,с.101, рис. 89. 2. Zapf Т.L Соl ibrat!on of iпductance Standard in the Haxwel 1Wi e Br i dg С i rcui t."" lournal Reserscfj National Bureau Standards", vol 65с, 1961(прототип).
