Устройство для записи мгновенных значений электрических величин Советский патент 1935 года по МПК G01R13/40 

Уже известны измерительные устройства для записи быстро протекающих электрических процессов, использующие зависимость между изменением интенсивности света и величиной напряжения, приложенного к зажимам малоинерционного светового прибора, например, неоновой лампы, либо прибора по типу конденсатора Керра. Приборы этого типа являются почти безъинерционными.

Так, например, устанавливающийся процесс в керр-устройстве длится в среднем 5.10- секунд. Это означает, что весь процесс поворота плоскости поляризации света под влиянием приложенного напряжения, создающего изменение интенсивности света после призмы Николя, длится указанное время.

Экспериментальные исследования показали, что керр-устройство безошибочно регистрирует процесс, длящийся 10-7 сек.

Исследования тлеющей лампы показали, что для превращения лампы совершенпо невозбужденной, темной в тлеющую с максимальной интенсивностью необходимо 10 сек. Если же лампа находится в слабо-возбужденном состоянии, например, под напряжением,

(51S)

г-еныиим потенциала зажигания, то время, необходимее для вспышки, достигает всего Ю секунд.

В тех случаях, когда по условиям работы является необходимым измерение не одно10 лишь мгновенного значения исследуемого напряжения, а снятие кривой измерения процесса в течение определенного промежутка времени, приходится прибегать к разного рода приспособлениям, развертывающим изображение кривой по линии времени.

Но обычные развертки во времени явления механического рода не могут помочь в определении и фиксировании колебаний высокой частоты и других кратковре.менных процессов, в частности, явлений перенапряжения в линиях передач.

Особенностью предлагаемого согласно изобретению устройства является применение нескольких отдельных преобразователей (по типу конденсаторов или тлеющих ламп), включаемых автоматически поочередно на равные малые промежутки времени в цепь измеряемого переменного напряжения.

Таким оразом, перемещение ленты со светопвствительным слоем заменяется переключекием преобразова елей, каждый из которых фиксирует на неподвижном, расположенном против него светочувствительном слое отдельное мгновенное значение определяемого явления. Зная, через какое время включаются преобразователи и определяя по степени почернения величины отдельных значений напряжения, можно построить по точкам кривую зависимости напряжения от времени.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Исследуемое напряжение подводится параллельно к нескольким малоинерционным измерительным приборам указанного выше типа. Последовательно с каждым из них включены электронные лампы 2, на сетки которых подается запирающий их отрицательный потенциал от отдельных источников тока 3.

Исследуемое напряжение может воздействовать на каждый из .измерительных приборов лишь в случае мгновенного отпирания лампы под действием поданного на сетку ее положительного импульса.

Таким образом основной задачей является получение следующих один за другим через определенные промежутки времени мгновенных г оложительных импульсов, воздействующих поочередно на каждую из ламп 2 схемы и вызывающих при этом срабатывание соответствующего прибора 1.

Для этой цели предлагается использовать полуволны выпрямленного гармонического колебания, смещенные по фазе на доли периода этого колебания.

Если, например, длительность исследуемого процесса равна 20 микросекундам и для построения кривой является достаточным определение величин напряжения в 10 точках, то в качестве источника импульсов можно применить генератор колебаний с периодами в 20 микросекунд или, иначе говоря, с частотой 0,5.10 герц. Колебания эти подводят к десяти электронным лампам, предварител ио произведя сдвиг фаз отдельными фазосдвигающими устройствами на одну десятую периода каждым.

Эти десять электронных ламп отрегулированы отрицательным напряжением на сетках таким образом, что выпрямляют только верхушки положительной полуволны. Выпрямленные импульсы тока, продолжительность которых регулируется величиной отрицательного напряжения на сетке, подаются для отпирания на управляющий электрод (сетку) соответствующей лампы 2. Этот импульс повторяется через 20 микросекунд соответственно с периодом выпрямленного колебания, следовательно, каждая лампа схемы будет отперта один раз за все время процесса, который по условию также длится до 20 микросекунд, но между импульсами, подводимыми к различным лампам, создан сдвиг во времени на одну десятую периода, поэтому отпирание всех ламп будет происходить поочередно.

Устанавливая на различную частоту ламповый генератор, сообразуясь с длительностью определяемого явления и производя желательный сдвиг фаз колебаний, подводимых к выпрямляющим верхушки электронных лама, можно в широких пределах приспосабливаться к различным условиям.

Таким образом, используя описанное устройство, можно получить ряд отдельных записей на неподвижной светочувствительной поверхности.

Сообщая помимо того некоторое механическое смещение светочувствительной поверхности, можно использовать то же устройство для записи более длительных процессов.

Например, при определении 10 мгновенных значений десятью преобразователями за промежуток времени, равный 10 секунд, каждый из преобразователей фиксирует на ленте черту один раз за время 10- секунд, но за 10- секунд уже можно механическим путем передвинуть ленту на несколько миллиметров, и, следовательно, следующая экспозиция, следующий момент фиксирования па ленте будет приходиться на новой части передвинутой ленты. Поэтому с добавлением механического передвижения ленты можно определить процессы любой продолжительности.

При съемке непроизвольных процессов, начало которых может совпасть с моментом отпирания любой из ламп.

необ.лодимз определить, какой преобразователь первый сработал, так как дальнейшая последовательрюсть нам известна.

Для этой цели параллельно всем нриборам включается еще одна группа, в которой прибор снабжен каким-либо приспособлением, автоматически выключающим прибор после первой записи, например, по типу так называемого ,кипп-реле. Роль кипп-реле сводится к тому, что до начала воздействия случайного процесса оно подает положительный потенциал на сетку лампы, но через очень малый промежуток времени, который .можно довести до 4 X 10 секунд после возникновения процесса и его воздействия на киппреле, потенциал на сетке лампы становится стабильно отрицательным. Таким образом этот дополнительный прибор фиксирует значение первого момента процесса и сейчас же после этого запирается.

Предлагаемое устройство может быть вообще использовано в лабораторной практике и для съемки проходящих процессов, в частности, явлений перенапряжений в линиях электропередач.

Предмет и з о б р е т е ь .; я.

1.Устройство для записи мгновенных значений электрических величин помощью ряда включенных параллельно в исследуемую цепь малоинерционных регистрирующих приборов (например, конденсаторов Керра, либо клидонографов), отличающееся применением включенных последовательно с каждым из приборов вентильных приспособлений, предназначенных для поочередного мгновенного включения приборов через определенные заданные промежутки времени.

2.В устройстве по ц. 1 применение в качестве поочередно включающих измерительные приборы приспособлений- катодных ламп, последовательное отпирание которых осуществляется подачей на их сетки сдвинутых по фазе переменных напряжений.

3.В устройстве по и. 1 применение дополнительного регистрирующего прибора, непосредственно включенного в цепь, предназначениего для записи исследуемого явления в момент его возникновения и снабженного приспособлением для автоматического выключения прибора после первой записи.