Автоматический компенсатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Iv)949511 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 241280 (21) 3224319/18-21 с присоединением заявки N9(23) Приоритет—

Опублиноваио 07.0882. бюллетень Й9 29

Дата опубликования описания 07088?

151)М.Кп з

G 01 R 17/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317.. 733 (088. 8) (72) Автор изобретения

Е.С.Дамрин (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ KONIIBHCATOP

Изобретение относится к эЛектроизмерительной технике и предназначено для измерения постоянных токов, напряжений и 35С.

Известны автоматические компенсаторы, содержащие резисторные измерительные цепи с реохордом, усилитель некомпенсации с реверсивным двигателем на выходе и механической связью вала, двигателя с движком реохорда (1j.

Однако указанные. компенсаторы позволяют измерять компенсационным методом только ток. Измерение с их помощью напряжений может быть произведено только косвенно, что приводит к методической погрешности. Кроме того, они иМеют узкий диапазон измерения тока, с расширением которого растет структурная погрешность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является автоматический компенсатор, содержащий мостовую измерительную цепь с реохордом, в измерительную диагональ которой через движок реохорда последовательно включены усилитель некомценсации и зажимы для подключения измеряемого напряжения, источник напряжения питания, реверсивный двигатель, под- . ключенный к выходу усилителя и механически связанный с движком, вспо- могательный образцовый резистор,потенциальные зажимы которого при измерении тока соединены с входными зажимами напряжения, а токовые — с входными зажимами для.подключения измеряемого тока (2).

Однако при измерении тока этим устройством имеет место методическая .погрешность измерения от измерения режима работы цепи с измеряемым током,.в которую вводится образцовый резистор, что снижает точность измерения и сужает область применения известного компенсатора, поскольку целый ряд токовых датчиков физических величин имеет малые выходные токи, для измерения которых требуется образцовый резистор большого сопротивления.

Кроме того, при такой конструкции компенсатора, при нарушении контакта между движком и обмоткой реохорда (чаще всего вследствие появления окисной пленки) напряжение между ними весьма мало или (в момент компенсации) отсутствует и не может вызвать электрического пробоя окисной пленки.

Это приводит к частьм отказам компен949511 сатора в работе, снижая его надежность цель изобретения - повышение точности измерения; . надежности и расширение функционалЬных воэможностей устройства. 5

Указанная цель достигается тем, что в автоматическом компенсаторе, содержащем мостовую измерительную цепь с реохордом, движок которого включен в одну из диагоналей мосто- 10 вой цепи, усилитель некомпенсации с подсоединенным к его выходу реверсивным двигателем, вал которого механически связан с движком реохорда, источник питания и зажимы для подЬ ключения измеряемой величины, в нем источник питания выполнен в виде стабилизатора тока, к одному из концов измерительной диагонали подключен один из входных зажимов усилите- 20 ля и один из входных зажимов для подключения измеряемого тока, другой входной зажим усилителя соединен с подвижным контактом дополнительно введенного переключателя, один иэ 25 неподвижных контактов которого подключен к одному из входных зажимов для подключения измеряемого напряжения, а другой — к другому зажиму для подключения измеряемого тока, который3р через добавочный реэйстор подключен к другому концу измерительной диагонали и другому зажиму для подключения изме. ряемого напряжения, при этом входные зажимы для подключения измеряемого тока соединены через вспомогательный выключатель.

На чертеже представлена схема автоматического компенсатора.

Компенсатор содержит мостовую из« мерительную цепь, образованную резис-49 торами 1-4 и реохордом 5, источник питания - стабилизатор б тока, обра- . зующий, вместе с подключенным к его выходу движком реохорда, диагональ питания мостовой цепи, усилитель 7 45 некомпенсации с подсоединенным к его выходу реверсивным двигателем 8, вал которого механически связан с движком реохорда, входные зажимы 9 и 10 для подключения измеряемых нап- 50 ряжения и тока, соответственно, добавочный резистор 11, включенный последовательно с зажимами дпя подключения измеряемого тока в измерительную диагональ мостовой цепи, пере- 55 ключатель 12 режимов работы компенсатора (на схеме показан в положении, соответствующем режиму измерения тока), выключатель 13, изменяющий диапазон измерения напряжений (при изме- () ренин тока - разомкнут).

При измерении тока переключатель

12 и выключатель 13 находятся в положении, йоказанном на схеме. Иэмеряемяй ток подводится к зажимам 10, к 65 которым подведен также компенсирующий. ток. Если эти токи не равны, то на входе усилителя некомпенсации имеется сигнал и реверсивный двигатель 8 вращается и перемещает движок реохорда 5. Последний измеряет компенсиру= ющий ток до момента компенсации,когда компенсирующий и измеряемый токи равны, При этом сигнал на входе усилителя исчезает, двигатель останавливается и по шкале производится отсчет измеряемого тока. A так как напряжение между зажимами измеряемого тока весьма близко к нулю, то и входное сопротивление компенсатора также практически равно нулю. При этом измеряемая цепь не нагружена и методическая погрешность, свойственная известному компенсатору, отсутствует.

Выведем уравнение шкалы компенсатора в режиме измерения тока. Предположим, что сопротивление вспомогательного резистора 11 равно нулю.

Учтя это в момент компенсации можно считать измерительную декаду закороченной. Компенсирующий ток определяется как

Г„= I -4 (1)

В свою очередь ЛК +К )3 . кд З р+ +В a. + где К„,К,й и Я, - сопротивления соответственно резисторов 1-4 мостовой схемы.

J выходной ток стабилизатора тока;

I,I — токи в двух смежных плечах моста;

I — выходной (компенсирующий) ток;

Л- параметр, характеризующий относительное положение движка реохорда и равный --< (где bR p - coDé

Rp противление между движком реохорда и его нижним по схеме выводом, à Rp полное сопротивление реохорда). Очевидно, что в начале шкалы компенса-. тора =0, а в конце Л=1, т.е. 0 + Л1.

Подставив последние выражения в (1) получаем (Ву В Вд ) 1 4 + + 4 R +Rg

Поскольку к есть линейная функция шкала компенсатора линеййа, причем в зависимости от соотношения слагаемых в скобках последнего выражения (т.е. в зависимости от значений сопротивлений резисторов) она может бить с подавленным нулем, нулем в начале или внутри себя. При измерении напряжений или ЭдС. переключатель 12 ставится в положение, противоположное показанному на схеме. Измеряемое напряжение подводится к зажимам 9 и, если оно не равно компенсирующему, то на вход уси949511 лителя .некомпенсации поступает сигнал. Далее все происходит, как и при измерении тока. Компенсирующее напряжение по теореме о эквивалентном генераторе определяется выражением к &их где 0 — выходное (компенсирующее) к напряжение;

R, — выходное сопротивление измерительной схемы, т.е. сопротивление ее между концами измерительной диагонали.

Поскольку выходное сопротивление ! стабилизатора тока весьма велико (простыми средствами может быть достигнуто R>10 Ом), то при определении Й0 х диагональ питания можно считать разомкнутой. Отсюда следует, что выходное сопротивление измерительной схемы постоянно и не зависит от положения движка реохорда.

Таким образом, U отличается от

1„ только постоянным коэффициентом, равным Rsb(x. Постоянство ВЗ,„позволяет простыми средствами изменять диапазон измерений компенсатора.

Для этого .в него введен вспомогательный резистор 11 и выключатель 13

При сопротивлении резистора 11 R фО и замкнутом в режиме измерен я напряжения выключателе 13 новое значение компенсирующего тока I определяется как

В рьа Вых. «k RS„IX+ н а компенсирующего напряжения ОK

U =Х Р =U к к м к R

ВИх+ Н

При разомкнутом выключателе 13 диапазон измерения налряжений не изменя-! ется, т.е. U =Ок . Меняя сопротивление резистора 11 R4g можно обеспечить необходимый диапазон измерений компенсатора. В частности, максимальный диапазон измерения тока имеет место при R =0, Устройство позволяет на три порядка уменьшить в режиме измерения тока входное сопротивление компенсатора и, исключив методическую погрешность, повысить точность измерения и существенно расширить совокупность устройств и цепей, где может быть использован компенсатор.

При нарушении контакта между движком реохорда и обмоткой увеличивается выходное напряжение стабилизатора тока, которое может достигать десятков вольт. Это напряжение обеспечивает электрический пробой окисной пленки, восстановление контакта и, следовательно, работоспособность устройства.

Постоянное выходное сопротивление измерительной схемы в обоих режимах измерения, обуславливающее постоянную чувствительность, дает возможность обеспечить оптимальную динамику следящей системы предлагаемого автоматического компенсатора .во всех точках шкалы.

10

Формула изобретения

Автоматический компенсатор, содержащий мостовую измерительную цепь с реохордом, движок которого включен в одну из диагоналей мостовой цепи, усилитель некомпенсации с подсоединенным к его выходу реверсивным двигателем, вал которого механически связан с движком реохорда, источник питания и зажимы для подключения измеряемой величины, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, надежности и расширения функциональных возможностей, источник питания выполнен в виде стабилизатора тока, к одному из концов измерительной диагонали подключен один из входных зажимов усилителя и один из входных зажимов для подключения измеряемого тока, другой входной зажим усилителя соединен с подвижным контактом дополнительно введенного переключателя, один иэ неподвижных контактов которого подключен к одному из входных

40 зажимов для подключения измеряемого напряжения, а другой — к другому зажиму для подключения измеряемого тока, который через добавочный резистор подключен к другому концу

45 измеРительной диагонали и другому зажиму для подключения измеряемого напряжения, при этом входные зажимы для подключения измеряемого тока соединены через вспомогательный

5р выключатель °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1..Теплоэнергетические и химикотехнологические приборы и регулято55 .Ры. Л., Машгиз, 1959, с.51-55.

2. Электрические измерения; Средства и методы измерений (общий курс).

Под ред.Е.Г.!0рамкова. М., "Высшая школа", 1972, с.258.

949511

Составитель В.Семенчук

Редактор Л.Филиппова Техред М. Рейвес Корректор В Бутяга

Заказ 5739/32 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4