156339. lajstromszámú szabadalom • Aktív földpotenciálkiegyenlítő kapcsolás váltakozóáramú mérőhidakban
3 az, hogy a, mérendő impedanciát külön árnyékolással vegyék körül. Mindezek eredményeként általában lehetővé válik az, hogy széles frekvenciatartományban kívánt pontossággal mérhető az impedancia mindkét összetevője. Ez a földelési rendszer ezért előnyösebb, az igényesebb mérőberendezéseikben ezt alkalmazzák. A találmány a külső szórt impedanciák hatástalanítására ad új megoldást. Az 1. ábrán általános váltakozóáramú mérőhíd kapcsolása látható, ahol a hídágak impedanciája : Zj.... Z4, a csomópontokra és az F földelt pont közé redukálódó külső szórt impedanciák: Za ... Zrf. A mérőhidat az a—e csomópontokon G Váltakozóáramú generátor táplálja, a b—d csomópontokra váltakozóáramú nulliindikátor csatlakozik. Kimutatható, hogy amenynyiben Zx a mérendő impedancia, úgy a külső szórt impedanciák hatására keletkező relatív komplex hiba: U6 f Z 4 Zi I h = Ua s ZC; Z(, I (1) A kifejezésben Us a kiegyenlített mérőhídban valamelyik indikátoroldali csomópont (pl. a b csomópont) és az F földelt pont közötti feszültségkiülönbség, Ua ft a Z1 mérendő impedanciára eső feszültség. A kifejezés értelmében a külső szórt impedanciák hatására keletkező hiba megszüntetésének egyik módja az U& feszültség zérussá tétele. Valamilyen módszerrel el kell tehát érni azt, hogy a kiegyenlített mérőhídban megszűnjék az indikátorhoz csatlakozó csomópontok és a külső földelt pont közötti feszültségkülönibség, azaz ezeket a csomópontokat földpotenciálra kell hozni. Ezt az elvet nevezzük földpotenciál-kiegyenlítési elvnek, e találmányi bejelentés erre ad új megoldást. A külső szórt impedanciák hatástalanítására szolgáló földpotenciálkiegyenlítő kapcsolások két csoportba sorolhatók: a feladat megoldható tisztán passzív kapcsolási elemeket tartalmazó hálózattal és megoldható aktív elemet is tartalmazó hálózattal. Az ismert megoldásokat a következőkben vázoljuk. 1. Tisztán passzív elemeket tartalmazó földpotenciál-kiegyenlítő 'kapcsolások. A mérőkör felépítésekor az elv az, hogy a mérőhidat olyan hálózattal kell kiegészíteni, amely alkalmasan megválasztott pontjában kapcsolódik a külső földelt ponttal és szabályozható impedanciái révén lehetővé teszi a földpoténciál-kiegyenlítést. A közismert, klasszikus módszer az ún. Wagner-féle segédhidas földelés, amelynek kapcsolása a 2. ábrán látható, (irodaiam: 1 és 2) A mérőhidat a ZA és Zc impedanciákkal (az ún. segédhíddal) egészítik kii, a híd eredeti Za és Zc szórt impedanciái ezekkel kapcsolódnak párhuzamosan. Az esetek nagy részében meg lehet úgy választani a segédhidat alkotó impe-4 damciákat, hogy a kiegyenlített híd impedanciáinak arányát kövesse a segédhídrendszer impedanciaaránya is. Ha elérhető, hogy a segédhídhálózat az eredeti híd alsó vagy felső ágá-5 val szintén kiegyenlített hidat alkot, az U& feszültség zárussá válik, és az (1) összefüggés értelmében megszűnik a külső szórt impedanciák által okozott hiba. A mérés az ilyen segédhidas berendezéssel úgy történik, hogy a K 20 kapcsolóval az N nullindikátort előbb a híd d csomópontjára kapcsolják, majd a híd kiegyenlítése után átkapcsolják az F földpontra és a segédhíd elemeinek változtatásával a segédhidat is kiegyenlítik. A segédhíd kiegyenlítése rend-15 szerint visszahat a mérőhíd kiegyenlítésére és viszont, ezért a rendszer teljes kiegyenlített állapota, — Vagyis a mérőhíd és segédhíd egyidejű kiegyenlítettsége — több lépésben, iterációval érhető el. 20 A Wagner-hídon kívül számos, tisztán passzív elemekkel felépített kapcsolás ismert a földpotenciál-kiegyenlítésre (irodaiam: 2). A passzív elemeket tartalmazó földpotenciálkiegyenlítő kapcsolásoknak több hátránya van: 25 a) A segédhíd impedanciái a szórt impedanciák miatt gyakran csupán bizonyos frekvenciahatárig realizálhatók. (Ha pl. valamelyik segédhídágat tiszta ohmossá kell tenni, a párhuzamosan kapcsolódó szórt kapacitások indukti-Si) vitással kompenzálhatok. Ebben az esetben az induktivitás frékvenciáhatára az a korlátozó tényező, amely megszabja a segédhíd realizálhatóságát. (Gyakran előfordul, hogy egy ilyen segédhidas berendezés alkalmazásaikor a frek-S5 venciahatárt éppen a segédhíd adottságai szabják meg, még akkor is, ha a mérőhíd maga nagyobb frekvencián is alkalmazható lenne. b) A segédhidas kapcsolások elkerülhetetlen sajátossága az, hogy a kiegyenlítés, csupán sok 40 lépésiben, iterációval érhető el, ami a mérést sokszor rendkívül hosszadalmassá teszi. 2. Aktív elemet is tartalmazó földpotenciál-kiegyenlítő kapcsolások. 45 Az ismert megoldások két csoportba sorolhatók: a mérőrendszertől független kiegyenlítő feszültséggel működő és az automatikusan előállított segédfeszültséggel működő kapcsolásokra. 50 2/a. A mérőrendszertől független kiegyenlítő feszültséggel működő kapcsolások. Egy olyan S segédáraimforrás alkalmazásával, amelyik a generátorral azonos frekvenciájú feszültséget szolgáltat és ez amplitúdójában vala-55 mint fázisában külső beavatkozással szabályozható, elérhető a földpotenciál kiegyenlítése. A segédáramiforrás egyik kapcsa a külső földelt ponthoz, a másik a mérőrendszer alkalmasan 'megválasztott csomópontjához kapcsolódik. Csat-60 lakozhat a segédáramfarrás segédhídra, de a segédhíd el is hagyható, és pl. a 3. ábra kapcsolása szerint kapcsolódhat közvetlenül az egyik, i(az ábrán az a) tápoldali csomópontra is. (irodalom: 3). Ebben a hálózatban hasonló-65 képpen történhet a mérés, mint a Wagner-hidas 2
