Электрический измерительный прибор Советский патент 1936 года по МПК G01R5/16 G01R1/16 

В предлагаемом, согласно изобретению, приборе использован известный принцип униполярной индукции, заключающийся в том, что если подвести постоянный электрический ток к свободно подвешенному в осевом направл ении магниту в точках, одна из которых лежит в плоскости его нейтральной линии, а вторая у полюсов, то последний придет во вращение.

Особенность предлагаемого прибора, в котором согласно вышесказанному взаимодействующие друг с другом магнит и токоведущая часть совмещены в одном теле, отличается тем, что подводящие ток проводники жестко закреплены на поверхности магнита.

На чертеже фиг. 1-За, 6Ь, 3с, 3d, Зв изображают схематически картину распределения токов в приборе, а фиг. 4-7а- различные формы его выполнения.

Если взять вращающийся или поворотно укрепленный постоянный магнит MS круглого или иного сечения и соединить его с контуром abcde таким, чтобы один его конец d касался середины одного из полюсов-,а другой конец & посредством токоведущей связи касался бы магнита в нейтральной его плоскости, то в контуре abcde будет индуктироваться э.д.с. Это явление так

называемой униполярной индукции обратимо, т. е. если в неподвижный контур abcde включить измеряемый источник тока или напряжения так, чтобы электрический ток входил и выходил из магнита через полюс и через середину его, то магнит начнет поворачиваться.

На фиг. 2 схематически изображен прибор, использующий описанное явление униполярной индукции, состоящий из постоянного поворотного или вращающегося магнита 1 и измерительного контура 2, имеющего с магнитом 1 гибкую токоведущую связь. Благодаря тому, что в качестве материала для магнита 1 используется преимущественно сталь большой коэрцитивной силы, например, никель-алюминиевая, создающая при малом весе магнита поле большой интенсивности, отклонение прибора оказывается значительным при подаче к контуру 2 даже весьма малых электрических измеряемых величин.

В известных случаях ток подводится к магниту помощью щеток щ, как указано на фиг. 1, в предлагаемом же приборе ток подводится к магниту не через щетки, а путем непосредственного крепления проводников к точкам ая Ь, (фиг. 2), одна из которых а помещается

в центре магнита, а другая Ь-на одной из точек его поверхности в средней линии. Подвод к точке а может быть произведен через подвесную нить либо через спиральную пружину (фиг. 2). этом магнит приходит во вращение, как показали опыты заявителя, в пределах почти до 360, причем на него действует момент, пропорциональный силе протекающего через него тока. Противодействующий момент пружинки или подвеса также пропорционален углу поворота последнего.

Действие прибора может быть объяснено следующим образом (фиг. 3). Пусть ток проходит через магнит согласно указанному на чертеже. Очевидно, что проводник с током, находясь в поле Л (в воздухе), будет стремиться по закону Био-Савара двинуться от чертежа к читателю по часовой стрелке. Горизонтальная составляющая тока, текущего от точки Ь к точке а по магниту будет взаимодействовать с потоком и,-как нетрудно видеть, будет стремиться повернуть магнит против часовой стрелки. Если взглянуть на тот же чертеж сверху, то представится следующая картина: гибкая часть фольги изогнется, как показано на фиг. За, но точка Ъ при этом переместится благодаря взаимодействию тока (через магнит) с потоком магнита.

Таким образом, рассмотрение проекции контура на плоскость чертежа показывает, что через контур проходит поток А-Б А-{-Б, где А-мощный поток самого магнита, а Б- малый поток, попадающий в „петлю, образованную частью гибкой фольги. Если фольга может следовать за поворотом магнита, то по мере возрастания тока угол закручивания магнита становится все больще и больще, что показано на фиг. 35, Зс, 3d, Зе. Поворачивание магнита происходит до тех пор, пока весь поток магнита не пройдет через проекцию контура на плоскость чертежа, т. е. когда магнит повернется на 360° (фиг. За).

Расчеты показывают, что при применении никель-алюминиевой стали можно при небольших токах получить достаточно большой вращающий момент. В дальнейшем, при применении сталей

Honda (коэрцитивная сила до 1000) возможны разнообразные новые компактные конструкции. Некоторые |из возможных форм выполнения прибора, построенного на основе приведенных выше соображений, изображены З на фиг. 4, 5, 6, 7 и 7а.

На фиг. 4 изображена система прибора на подвесах, а на фиг. 5 прибор, в котором подвижная часть (магнит) 5 вращается на осях, причем для подвода тока использованы спиральные пружины 6, 7.

В приборе согласно фиг. 6 подвижная система выполнена в виде диска 8 из ферромагнитного материала, к оси и к одной из точек на оси которого подведен ток.

Для намагничивания диска служит постоянный магнит 9. Аналогичная система изображена также на фиг. 7. Она отличается тем, что для облегчения подвижной части прибора диск выполнен полым внутри.

Описанные конструкции приборов могут быть также использованы в качестве реле.

Предмет изобретения.

1.Электрический измерительный прибор, в котором иcпoльзJЭвaнo явление униполярной индукции, вызывающей вращение постоянного магнита, подвижно укрепленного в осевом направлении,отличающийся тем, что, с целью использования магнита одновре) енно в качестве токоведущей части прибора концы подводящих измеряемый ток гибких проводников жестко закреплены на поверхности магнита один-у полюса, а второй-близ нейтральных линий магнита.

2.В приборе по п. 1 применение постоянного магнита, выполненного в форме удлиненного бруска круглого или иного сечения, подвешенного на растяжках либо поворотно укрепленного на кернах.

3.Форма выполнения прибора по п. , отличающаяся тем, что постоянный магнит выполнен в форме замкнутого кольца, подвешенного на оси, проходящей через центр кольца таким образом, что подводы тока осуществлены к одному из полюсов, расположенных по краям кольца и к одной из точек на нейтрали магнита в средней части внутренней его поверхности.

4. Форма выполнения прибора по пп. 1-3, отличающаяся тем, что весь подвижной магнит либо часть его покрыты слоем немагнитного материала, обла дающего элек-тропроводностьюббльшей, чем материал магнита.

5. Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что постоянный магнит выполнен неподвижным и использован для намагничивания подвижной части прибора, изготовленной из магнитного материала, по которой протекает измеряемый ток.

Фиг. 2

. 2 ttiHria/ f. ФигЗV 7

/хамV V

Шиг.§Ь - т