Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

Как видно из этих выражений, сравниваемые друг с дру­

равны друг другу (или быть в отношении k). Отношение k, ес­ ли оно не равно единице, часто берется равным либо 10, либо 1:10. В этих двух последних случаях одна из секций вторичной обмотки питающего трансформатора сама выполняется из де­ сяти равных по числу витков и выполнению подсекций, подоб­ ных другой секции. При выполнении выводов от каждой под­ секции получают мост со ступенчато-переменным отноше­ нием k.

Основным достоинством таких трансформаторных мостов является то, что в их «трансформаторных» плечах могут соз­ даваться значительные разности потенциалов, но собственные сопротивления этих плеч могут быть при этом весьма малыми, определяясь активными сопротивлениями соответствующих обмоток и их индуктивными сопротивлениями рассеяния. Для получения предельно малых индуктивных сопротивлений рас­ сеяния обмоток, а также предельно равных друг другу и сов­ падающих друг с другом по фазе э. д. с , индуктируемых в от­ дельных секциях обмоток, все эти секции выполняют в виде обмоток, равномерно распределенных (каждая из них) на то­ роидальном сердечнике трансформатора (каждая из секций при этом оказывается сцепленной практически с одним и тем же потоком, потоки же рассеяния отдельных секций ничтожно малы).

В результате значительных разностей потенциалов на «трансформаторных» плечах моста при незначительных соб­ ственных сопротивлениях этих плеч чувствительность таких мостов может быть раза в два выше, чем при сравнении таких же полны* сопротивлений Z\ и Z 2 в мосте, состоящем целиком из полных сопротивлений.

Кроме того, и это наиболее существенно, «трансформатор­ ные» плечи, вследствие их малого собственного сопротивле­ ния, весьма мало подвержены искажениям их параметров при шунтировании паразитными внешними емкостными и.активны­ ми проводимостями и значительно упрощают проведение эк­ ранирования в трансформаторных мостах. Более подробно это поясняется несколько ниже, при рассмотрении принципов эк­ ранирования мостов переменного тока.

Уравновешивание мостов переменного тока

Своеобразность процесса уравновешивания моста перемен­ ного тока и осложнения, возникающие при этом из-за необхо­ димости одновременного удовлетворения при этом двух усло­ вий равновесия (VI-13) и (VI-14), наиболее просто могут быть показаны на примере моста іЧаиавелла.

221

Предположим, что мост (рис. ѴІ-5 и VI-11, а) неурав­ новешен и между его узловыми точками D и В на зажимах нулевого прибора имеется какое-то напряжение ÛDB, опре­ деляемое выражением (сопротивление нулевого прибора при­ мем бесконечно большим и током через него пренебрежем).

Определим, как будет изменяться это напряжение, при малых изменениях значений отдельных элементов скемы

моста вблизи его состояния равновесия. Для этого найдем ча­ стные производные от выражения (ѴІ-35) по этим перемен­ ным: ради упрощения будем считать величину F постоянной. Каждая из этих производных будет представлять собой неко­ торый вектор, определенным образом ориентированный отно­

Рис. ѴІ-14

222

направлении, легко увидеть, что в общем случае это напряже­ ние ÙDB не может быть скомпенсировано (мост призедеч к равновесию) путем изменения значения какого-нибудь одногэ из элементов схемы моста. Наоборот, это может быть сделлііэ путем изменений значений некоторых пар элементов моста - - векторов соответствующих частных производных, по которым

чаях: в случае взаимной перпендикулярности векторов измене­ ний напряжения ÜDB и при угле у между ними, существенно отличающемся от прямого. Векторная диаграмма для первого

223

ния сопротивления Ro при одном направлении этого изменениі напряжение UDB начнет еще более увеличиваться, при другом

а только (в идеальном случае) до некоторого минимального значения üDB'< фактически же — лишь до некоторых несколько

очень малыми и трудно различимыми. Предположим, что ре­ гулировка с помощью сопротивления Ro приостановлена при получении напряжения ÜD"B и начата регулировка изменени­ ем значения индуктивности Lo.

лось остановиться на его идеально оптимальном значении, со­

мощью сопротивления Ro, то ясно обнаружится, что значение Ro, на котором была приостановлена регулировка им в преды­ дущий раз и которое тогда казалось оптимальным, в действи­ тельности не является таковым, и теперь может быть уточнено, но тоже не до конца, а лишь до нового его оптимального зна­ чения, определяемого теперь со значительно большей точно­ стью, при большем приближении к состоянию равновесия мо­ ста.

Таким образом, путем многократных повторных регулиро­ вок, с помощью изменений то одного элемента моста, то дру-

224

гого, достигается постепенное приближение к равновесному состоянию моста. Однако это приближение происходит до­ вольно быстро: при возможности обнаружить с помощью при­

каждом последующем уравновешивании, будут все более точ­ ными, хотя и оставаясь в «зонах неопределенности», получав­ шихся для них при предыдущих уравновешиваниях.

Посмотрим, как происходит уравновешивание моста в дру­ гом случае, при у •?' 90° (рис. VI-15, б).

Первое уравновешивание (скажем, с помощью изменений

будет сведено до нуля не только потому, что при предыдущем

ближения к полному равновесию моста пойдет в этом случае значительно медленнее, путем гораздо большего числа повтор­ ных уравновешиваний, чем это было при у=90° — в тем боль­

требуется установить совсем иное значение Ro, чем при преды­ дущем уравновешивании, лежащее вне пределов полученной тогда для него «зоны неопределенности». Если она в тот раз составляла, например, ± 5 % , находясь около какого-то значе­ ния Ro', то теперь эта зона хотя и будет более узкой, но будет находиться около нового значения Ro", отличающегося от пре­ дыдущего, может быть, на 10—15%- Такой «скользящий» ми­ нимум при "|'=?ь90° приводит к тому, что приблизительно взя-