Измерение по компенсационному методу в цепях переменного тока связано с вредным влиянием, так как обе сравнимаемые величины имеют различные фазы. Поэтому, в различных схемах для компенсации переменного тока предусматривается компенсация фазы перед компенсацией испытуемых величин. Для двоекратной компенсации необходимо увеличить набор аппаратов и затрату рабочей силы. Предлагаемое изобретение имеет целью дать способ и прибор для измерения по компенсационному методу в цепях переменного тока, посредством одного (единственного) регулирования. Взаимное влияние передвижения фаз обеих сравниваемых величин друг на друга уничтожалось, так как, в качестве указателя, применялся прибор в роде определителя электрического эффекта, у которого геометрическая разность сравнимаемых величин, арифметическая разность коих должна стать равной нулю, отражается на геометрическом итоге. При этом, для изобретения пользуются следующим обстоятельством: если величины двух токов равны, т.-е. арифметическая разность токов равна нулю, то передвижение фаз геометрической разности, по сравнению с геометрическим итогом, составляет 90°, т.-е. действие геометрической разности и геометрического итога на прибор указательного типа равно нулю.
На фиг. 1-5 изображены схемы, поясняющие предлагаемое изобретение.
На фиг. 1 показано передвижение фаз геометрического итога I1+I2 и геометрической разности I1-I2 с передвижением фаз на 90° при равенстве I2 и I2. Если величины сравниваемых токов или напряжений одинаковы, то измерительный прибор будет показывать нуль, несмотря на то, что он находится под влиянием не исчезающей геометрической разности сравниваемых величин. Выражение “геометрический итог” и “разность” обозначают лишь, что при одном составе обеих величин напряжение одной из них должно быть обратным напряжению другой.
В качестве измерительного прибора принципиально может быть применен любой тип приборов переменного тока, служащих для измерения электрического эффекта, в первую очередь, динамометрические приборы с железом или без него; однако, не исключены и иные измерители, в том числе и электрометрические. В зависимости от рода схемы, можно также применять преобразователи тока, в целях составления сравниваемых величин в том или ином смысле. Существующие в измерительных приборах передвижения фаз между током и вызывающим его напряжением, с одной стороны, или между полем и вызывающим его током - с другой, во многих приборах могут быть практически оставлены без внимания, но, в случае надобности, также уравнены с помощью известных средств. Влияние, оказываемое передвижением фаз между обеими сравниваемыми величинами на точность указания, очень незначительно. Наиболее неблагоприятно передвижение фаз на 90°. Если при таком передвижении двух сравниваемых токов или напряжений, вначале одинаковых, изменить несколько размер одного из них, то прибор показывает слагающую этого изменения, при чем ее величина составляет 1:
=0,707-кратное всего изменения.
На фиг. 2-4 показаны примерные соответственные схемы изобретения, при чем в качестве указательного прибора принят динамометр.
На фиг. 2 изображена схема для измерения тока посредством компенсации, согласно изобретения. Известный, регулируемый ток I1 исходит от зажимов 1, 2; неизвестный измеряемый ток I2 - от зажимов 11, 12. Сила регулируемого известного тока указывается стрелкой 3; реостат 4 служит для регулирования. Динамометр имеет под собою две одинаковые катушки электрического поля 5 и 15; через каждую из них проходит один из сравниваемых токов в одном и том же направлении; таким образом, поле возбуждается суммой обоих токов. В поле помещена движущаяся двойная катушка; через ее обе части 6 и 16 проходят сравниваемые токи в противоположном направлении; таким образом, двойная катушка действует, как одна, через которую проходит разность обоих токов. На фиг. 2 обе цепи тока совпадают в соединительном проводе 7 (принято, что у него нет сопротивления), ведущем к одному общему полюсу обеих катушек 6 и 16. Таким образом, действие остается тем же как если бы обе цепи были разделены.
На фиг. 3 показана компенсация напряжения. У зажимов 1 и 2 имеется известное напряжение, величина которого указывается измерителем 3. К ним присоединен делитель напряжения 4. Между его одним полюсом 4′ и движущимся контактом 4′′ включена одна из катушек электрического поля динамометрического прибора, тогда как другая катушка 15′ расположена у напряжения подлежащего измерению, действующего между зажимами 11 и 12. В поле помещена движущаяся катушка 6, через которую проходит ток, соответствующий разности обоих сравниваемых напряжений. Для получения этой разности один из полюсов делителя напряжения, а именно 4′, коротко замкнут посредством провода 7 с одним из полюсов, между которыми действует испытуемое напряжение, и катушка 6 помещена между скользящим контактом 4′′ и другим полюсом 11 испытуемого напряжения. Так же, как напряжение, измеряется посредством компенсации и ток, при чем для измерения пользуются падением напряжения, которое вызывает испытуемый ток в известном сопротивлении.
К схемам компенсаций близко подходит большая часть нулевых схем, у которых измерительный прибор помещается в поперечном соединении между двумя разветвлениями тока, как, например, у мостика Витстона. Можно сказать, что при распределении мостика падение напряжения в одной ветви компенсируется за счет падения напряжения, лежащего у того же полюса батареи.
Фиг. 4 показывает применение способа компенсации согласно изобретения, к известному мостикообразному распределению, служащему для измерения сопротивлений, заземляющих и распространяющих. От индуктора 1 посылается ток I1 по первичной обмотке 2 преобразователя тока через испытательное сопротивление, в данном случае, распространяющее сопротивление заземленной пластины 3, и, обратно, через вспомогательное заземление 4. К вторичной катушке 5 преобразователя тока присоединен реостат 6 со скользящим контактом 7 для получения регулируемого напряжения между скользящим контактов и одним концом 8 реостата 6, короткозамкнутым заземленной пластиной. Скользящий контакт 7 соединен через указательный прибор 9 с погруженным в землю зондом 10; он должен быть передвинут настолько, чтобы напряжение между пунктами 8 и 7 было равно напряжению между пунктами 3 и 10, т.-е., чтобы прибор показывал, что тока нет (ток равен нулю). Это намерение не могло быть до тех пор приведено в исполнение полностью, пока в качестве указательного прибора пользовались чувствительными приборами переменного тока в обычном виде, телефоном или колебательным гальванометром, из коих, в данном случае, практически применим лишь первый. Происходит это оттого, что вследствие ошибки в фазах преобразователя тока, напряжение между пунктами 8 и 7 не совпадает фазами точно с таковым между пунктами 3 и 10.
Согласно изобретения в качестве указательного прибора применяется тип измерителя электрического эффекта, поле которого возбуждается суммой обоих токов I1 между пунктами 3 и 10 и I2 между пунктами 8 и 7. Перемещаемая катушка лежит между скользящим контактом 7 и зондом 10, т.-е. у разницы напряжения сопротивлений между пунктами 8-7 и 3-10. Так как эти сопротивления могут быть рассматриваемые как безиндукционные, то ток в перемещаемой катушке пропорционален не только разнице напряжений у сопротивлений, но (если принято в преобразователе измерения передаточное отношение 1:1) и разнице токов в обоих сопротивлениях, т.-е. разнице между I1 и I2. Таким образом, согласно изобретения, указанный прибор не реагирует на различие фаз в измерительном сопротивлении 6 и в заземляющем сопротивлении, но лишь на разность величины напряжений у этих сопротивлений.
Применение указателя электрического эффекта, т.-е. измерительного прибора с двухсторонним отклонением, дает преимущество в этой схеме, по сравнению с применением телефона или колебательного гальванометра. По составлении выше указанного соединения, каждому регулированию в определенном смысле соответствует определенное отклонение стрелки, так что по ее положению можно сразу определить, в каком смысле должно произойти регулирование, тогда как телефон и колебательный гальванометр необходимо сначала испытать относительно направления.
1. Способ измерения по компенсационному методу в цепях переменного тока, характеризующийся тем, что, для исключения влияния сдвига фаз двух сравниваемых величин токов или напряжений, заставляют взаимодействовать геометрическую сумму этих величин с их геометрической разностью в одном измерительном приборе, снабженном регулирующим устройством, основываясь на том, что если сравниваемые величины равны, то разность фаз между их геометрической суммой и геометрической разностью всегда равна 90°.
2. Прибор для измерения по способу, охарактеризованному в п. 1, отличающийся применением неподвижной катушечной системы, включенной так, чтобы создаваемый ею магнитный поток был пропорционален геометрической сумме, и подвижной катушки, состоящей из одной части или из двух частей и включенной так, чтобы поток ее был пропорционален геометрической разности измеряемых величин.
