Устройство для анализа кривых переменного тока Советский патент 1935 года по МПК G01R23/16 

Предлагаемое изобретение относится к так называемым гармоническим анализаторам-устройствам для исследования сложных кривых, предварительно заснятых каким-либо из известных способов (например, помощью осциллографа), путем разложения их на составляющие синусоидальные колебания и определения каждых из них как по частоте, так н по величине амплитуды.

Сущность устройства заключается в нпименении переменного конденсатора, одна из обкладок которого образована металлическим шаблоном, вырезанным по контуру исследуемой криьой и нанесенному на поверхность цилиндра, вращаемого с переменной скоростью. Второй обкладкой конденсатора является неподвижный электрод, расположенный у поверхности цилиндра, параллельно его оси. При вращении цилиндра емкость между неподвижным электродом и соответствующей частью цилиндра будет периодически изменяться в соответствии с формой анализируемой кривой, вследствие чего конденсатор может быть использован для создания электрических колебаний низкой частоты, подобных по форме анализируемым.

На чертеже фнг. 1 изображает схематически предлагаемое, устройство; фиг. 2-вариант схемы включения индикатора; фиг. 3-примерную форму выполнения переменного конденсатора, а фиг. 4 -6-видоизменения устройства, предназначенного для использования в качестве генератора электрических колебаний.

Цилиндр 1 из изолирующего материала приводится во вращение двигателем 2, число оборотов которого регулируется реостатом 3. Равномерность вращения цилиндра поддержит-ается маховиком 4. Чнсло оборотов в единицу времени двигателя измеряется каким-либо из известных способов, например, помощью тахометра либо стробоскопического устройства.

Перед началом исследования, на поверхность цилиндра накладывают шаблон, вырезанный по

контуру кривой из станиоля либо иного ли стового электропроводного материала. Масштаб шаблона подбирается таким образом, чтобы на окружности цилиндра уместился точно полный цикл исследуемой осциллограммы.

Около цилиндра 1 неподвижно укреплена металлическая пластинка 5. Последняя через сопротивление 6 присоединена к одному из полюсов источника тока 7. Второй полюс помощью щетки и контактного кольца 8 связан с металлическим шаблоном.

При вращении цилиндра 1 через сопротивленне потечет периодически изменяющийся ток, вследствие чего на зажимах сопротивления 6 появится также периодически меняющееся напряжение, колебания величины которого будут находиться в сооткетстгии с изменениями амплитуды кривой осциллограммы.

Полученные колебания подаются на сетку лампы усилителя, после чего используются для питания электромагнита 9, возбуждающего в свою очгредь колебания настроенной на определенную частоту стальной пластинки 10 по типу язычка вибрационного частотомера. Для удобства наблюдения амплитуды колебания п астинки на ее свободном конце может быть укреплено зеркало, на которое падает луч соета от лампы 11. отражающийся затем на экран 12.

При постепенном изменении скорости вращения двигателя пластинка 10 начнет вибрировать в тех случаях, когда ее собственная частота колебаний будет равна отношению частоты одной из гармоник, входящих в исследуемую кривую, к основной частоте кривой (порядок гармоники), помноженному на число оборотов в секунду двигателя, т. е. когда выполнено условие:

п а /,

где п-число оборотов цилиндра 1 в секунду, а- порядок гармоники и /-собственная частота пластинки 10.

Размах колебаний пластинки 10 в определенном масштабе может быть использован для определения амплитуды соответств ющих гармоник в процентах от амплитуды основной кривой.

Помимо оптического отсчета величины амплитуды колебаний язычка, последнюю можно определить также помощью, соответствующим образом проградзированного детекторного измерительного прибора 13 (фиг. 2), включенного к цепь второго электромагнита 14, расположенного возле стального вибрирующего язычка. Колебания последнего возбуждают в обмотке электромагнита 14 неременчую э.д.с., величина которой и указывается прибором 13.

Так как в дейстьительности емкость лереме ного конденсатора будет определяться не только частью поверхности цилиндра, пасположенной непосредственно против неподвижного электрода, но таьже и прилежащими частями поверхности, то в целях умгньц1е1 ия пигрушности предлагается применять ряд зазеил.- нных экранирующих пластин 15 (фиг. 3), расположенных с обгих стор- н неподвижного электрода 5.

Устройство, подобное oiiiicaiiHOiiy иыще, может быть также кс; ользо1ано в качестве генератора электрических колебаний.

иредназначе1:ная для указанггой цели установка схематически изображена на фиг. 6. В ocHOi;i OM она состоит из набора коняенсаторов, перемен :0й емкости, установленных на общей оси 35. на которой их можно с.чещать на любой yi-ол с последующим жестким занреплснием, Ось 1й приводится в равиомеэное вращение при помощи электрического двигателя 16.

Каждый и. конденсаторов 17 представляет собою цилиндр из изолирующего материала, покрытый металлическим щаблоном, края кото:.ого вырезаны по форме синусоиды. В зависимости от требуемых ycлol-.иi на п жезхности цилиндра умещается определенное целое число си усонд. Цилиндр играет роль подвижных пластин конденсатора, неподвижным же электродом служит расположенная возле поверхности цилиндра жестко закрепленная пластинка 58.

Емкость, создаваемая между неподвижной пластиной и цилиндром, при вращении последнего, будет периодически меняться, создавая колебания в цепи сетки электронной лампы 21, причем частота и форма этих колебан1;й будет зависеть от формы кривой шаблона, а также от числа фигур и скорости вращения системы.

Так как все конденсаторы ;7 включены параллельно друг другу, то, применяя шаблоны

с различным числом синусо.д, можно no.-iyqatb результирующие сложные колебания, которые, после усиления их по описанной выше схеме, могут быть использованы в различных случаях практики, когда является необходимым получение электрических колебаний с самыми разнообразными заданными соотношениями между основной и высшими составляющими гармониками.

Параллельно с каждым пере.ченным конденсатором мо, быть также включена постоянная регулируемая емкость i9, которая используется для изменения величины амплитуды каждой из гармоник. Регулировка последней может быть осуществлена диулМя способами; по первому из них-при помощи потенциометра 20 с рядом подвижных контактов, каждый из которых включен в цень соответствующего переменного конденсатора 17. Передвигая контакт потенциометра можно менять величину напряжения на зажимах каждого отдельного конденсатора.

Другим способом изменения амплитуд колебаний является, как указывалось выще, применение дополнительного конденсатора 19, включаемого параллельно с основным (фиг. 5).

Предмет изобретения.

1.Устройство для нолзчення и анализа кривых переменного тока, отличающееся применением вращаемого с равномерной скоростью одного или нескольких цилиндров с наложенными на их поверхности металлическими шаблонами, вырезанными по форме получаемой или исследуемой кривой и используемых в качестве одной из обкладок конденсатора переменной емкости, второй обкладкой которого служит расположенный вдоль образующей цилиггдров неподвижный металлический стержень, причем в цепь цилиндричгских конденсаторов включен источник постоянного тока и некоторое сопротивление для создания периодически повторяющихся импульсов, частоты которых кратны составляющим кривую гармоникам.

2.В устройстве по п. 1 применение в качестве индикатора упругой металлической пластинки, настроенной на определенную частоту и приводимой в колебание помощью элзктромагнита, питаемого создаваемыми конденсатором импульсами.

3.В устройстве по пп. 1 и 2 применение магнитно-электрического измерительного прибора, снабженного выпрямляющим приспособлением и вк.чюченного в цепь возбуждающего колебания виб .ирующей пластньки электромагнита.

у

IHh

.

ншн+иtinrS

|

г ФигО

сЬиг. 5

iJti

11 i m,

1 . i

w

1Г

-W - - -JilH