книги / Специальные методы электрических измерений

Рис. 6-37.

с

с

Мос т ы со в з а и м н о й и н д у к т и в н о с т ь ю . Мосты этого типа довольно широко применяются в элек­ троизмерительной технике. Мы имеем в виду не столько те обычные случаи, когда взаимная индуктивность сама является измеряемой величиной (поверка катушек взаимной индуктивности, измерение неэлектрических величин датчиками взаимной индуктивности и т. п.), сколько то, что специальные типы мостов со взаимной индуктивностью, которые превосхо­ дят существующие образцы обыч­ ных мостов в отношении защиты, стабильности и других метрологи­ ческих свойств, получают, особенно в последнее время, все более широ­ кое применение.

Перейдем к рассмотрению кон­ кретных схем мостов со взаимной индуктивностью.

Остановимся вначале коротко на двух схемах, применяющихся для измерения взаимной индуктивности.

На рис. 6-41 приведена схематакназываемого моста Ма­ ксвелла для сравнения взаимных индуктивностей. В мо­ стовую цепь включены две катушки с индуктивностями вторичных обмоток и Ь2 и взаимными индуктивно­ стями М1 и М2. Включение первичных и вторичных обмо­ ток обеих катушек должно быть одинаковым (в обеих катушках или согласным, или встречным), чтобы обеспе­ чить одинаковое действие э. д. с. индуктивности и взаим­ ной индуктивности в катушках. Уравновешивание схемы может происходить за счет изменения одного из плече­ вых сопротивлений /?1 или Т?2. В мосту предусматривает­ ся также катушка с небольшой индуктивностью которая служит для выравнивания значений индуктивно­ стей Ь\ и Ц. Для получения условия равновесия этого моста проще всего воспользоваться методом контурных токов. Предполагая, что схема находится в состоянии равновесия, согласно обозначениям рис. 6-41 имеем:

(^?1"Ь I — ]фМ110— 0;

(Я2+ /®^») / — /»Мз/о= 0.

Из этих уравнений следует:

/?2“Ь ^2

и окончательно

М1_= Л,= ^ Л^2 ^2 "•^'2

При отсутствии образцовой взаимной индуктивности может быть использован мост, схема которого представ­ лена на рис. 6-42. В этом случае взаимная индуктив­ ность М измеряется путем сравнения с емкостью. Усло­ вие равновесия этого моста молено получить, исходя из равенства соответствующих падений напряжения в пле­

В данном случае / 1№ + Ю - / о-|«> М = /Л ;

Л (к*—1

Подставляя

/ о = Л + Л и исключая токи, получаем:

№ + /• (4 - т К, = ( Ч - / ^ (Я*+ 1*М).

Разделяя вещественные и мнимые составляющие и ре­ шая соответствующие уравнения, окончательно найдем:

ДЛ - а д 4= р^-;

Ь2

Если теперь положить Я4= 0 (обычно так и посту­ пают), то эти выражения упростятся и примут вид:

Тить, что благодаря влиянию взаимной индуктивности со­ противление

плеча, противолежащего Яа, не исчезает из условий рав­ новесия даже при /?4= 0.

Этот мост может применяться как для измерения М (в этом случае уравновешивание производится при по­ мощи изменения Яи Лг или С2), так и для измерения емкости С2. В последнем -случае в качестве переменных

____

когда можно положить, что М =

Основной принцип действия и основы устройства мо­ стов с тесной индуктивной связью были известны уже давно. Однако их характеристики и возможность созда­ ния сравнительно простых образцов приборов с исклю­ чительно высокими метрологическими характеристиками полностью выяснены только в последние годы.

Основными преимуществами мостов с тесной индук­ тивной связью являются: высокая стабильность коэффи­ циента отношения индуктивно связанных плеч, практи­ ческая независимость его от температуры и отсутствие старения, а также исключительно простая защита моста от влияния паразитных связей между элементами изме­ рительной цепи.

* е4, = л 2+ м . - ^ = д 2+ м » + /* м

= я , + /» д - К ы = * > + м . + >шМ-

Таки-м образом, эквивалентная схема моста с тесной индуктивной связью, изображенного на рис. 6-43,

ния эквивалентной отрицательной индуктивностью —М. Во второе и третье плечи, кроме Ь2, ^з» # 2 и Кз, также включены эквивалентные положительные индуктивно­ сти, величина которых равна М. Из рис. 6-44 следует, что условие равновесия моста будет:

и /?3 и величиной их индуктивностей Ь2 и 1 3 могут быть

при этом, что изменение соотношения ■— может быть

также с успехом использовано для уравновешивания в некоторых специальных схемах мостов. Как видно из (6-68), мост пригоден только для сравнения сопротивле­ ний, одинаковых по фазе.

При выполнении плеч с индуктивностями Ы на специальных тороидальных сердечниках из высококаче­ ственного пермаллоя или из другого ферромагнитного материала с высокой начальной проницаемостью и не­ большими потерями, а также при надлежащем распо­ ложении обмоток связь между плечами моста может быть достаточно сильной. Коэффициент связи /гс при этом может быть доведен до величин, очень мало отли­

При такой тесной связи соотношение (6-68) выполняется с исключительно высокой степенью точности. Погреш­ ность сравнения сопротивлений и 1\ при этом не будет превышать тысячных долей процента. Влияние измене­ ний температуры, старение сердечника катушек Ь2у 1 3 практически не вызывают возникновения дополнитель­ ных погрешностей. Одной из самых существенных осо­ бенностей моста, схема которого представлена на рис. 6-43, является также то, что при равновесии раз­ ность напряжений между точками 6, с и й практически равна нулю (она равна только падениям 'напряжений на активных сопротивлениях обмоток Лз, которые весь­ ма малы). Если точку Ь соединить с землей, то диаго­ наль указателя будет относительно «земли» практически находиться под нулевым напряжением, что значительно

Напряжение ОаЬ, определяется величиной напряжения питания моста 0 ць и соотношением между сопротивле-