Устройство для измерения угла сдвига фаз Советский патент 1942 года по МПК G01R25/00 

Предметом изобретения является устройство для измерения угла сдвига фаз с применением термопары. В предлагаемом устройстве для измерения угла сдвига фаз подогреватели термопар включены последовательно в цепь эталонного напряжения, а исследуемое напряжение подводится к нулевой точке подогревателей и к средней точке делителя напряжения; гальванометр же включен в выходную цепь термопар.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - диаграммы напряжений, фазовые сдвиги между которыми измеряются.

Устройство (фиг. I) содержит две идентичные термопары ТП и ТП, подогреватели которых включены последовательно в цепь источника эталонного нагфяжения Ui (с нулевой фазой), т. е. того источника, по отношению к которому измеряется фазовый сдвиг второго источника Ь-2. Источник напряжения f/2 включен между средней точкой делителя напряжения, состоящего из постоянных сопротивлений и R-2 общей точкой подогревателей термопар. Вследствие такого включения по нитям подогрева тормопар будлт протекать геометрические суммы токов /1 и 1-2, созданных напрялсениями (/i и U-2.

Выходные термопар соединены параллельно. Между разноименными полюсами этой системы включен магнитоэлектрический гальванометр Г. Такое включение целесообразно в том случае, если имеется гальванометр с малым внутренним сопротивлением (одного порядка с сопротивлением самих термопар); если же сопротивление гальванометра больше, то последний надо включать в входную цепь термопар последовательно.

При любом способе включения гальванометр будет показывать нуль лищь в том случае, когда напряжения, отдаваемые обеими термопарами, равны между собой. При неравенстве напрял егтей через рамку гальванометра будет проходить уравнительный ток /, который и вызовет некоторое отклонение гальванометра. Напряжения же, снимаемые

с выхода термопар, равны лишь в том случае, если токи, протекающие по нитям подогрева термопар, одинаковы.

Пусть напряжение t/i вдвое больше напрян ения f/a и угол сдвига фаз а между ними равен 90°. По фиг. 2. можно видеть, что при этом на нити подогрева термопар ТП и ТП будут поданы напряжения одинаковой величины, следовательно, напряжение (постоянное) на гальванометре будет равно нулю. Если же фаза напряжения t/2 будет отличаться от 90°, то при всех прочих условиях суммарные напряжения на нитях термопар не будут одинаковы по величине.

По фиг. 3 можно легко вывести формулу для подсчета разности величин этих напряжений. Окончательный вид формулы будет:

.

2 Cos --- Cos -г-

где Д f/ - искомая разность напряжений, поданных на нити подогрева термопар, а а - угол отклонения напряжения t/2 от квадратуры с f/i. По этой формуле можно получить представление о характере шкалы фазометра после градуировки. Ниже в таблице в графе «Деления шкалы приведены результаты сделанного подсчета, по1казываюш;ие, что интервалы получаются в общем равномерными и возможен легкий отсчет с достаточной степенью точности по всему диапазону измерений.

.Cos оCos а

90-Ь а-90 -«

Значения Д V подсчитаны в предположении, что t/i равно Uz и численная величина каждого из них равна единице. При этих условиях значение А U получилось в долях полного отклонения гальванометра. Если подобрать термопару так, что при а 90° гальванометр будет получать полное отклонение (на всю шкалу) и если шкала его будет иметь 100 делений, то легко подсчитать количество делений, на которое отклонится гальванометр при различных значениях угла сдвига фаз а.

То обстоятельство, что термопары имеют нелинейную характеристику, не может иметь существенного значения.

Термопары работаютв схеме не от нулевого значения тока (при котором характеристика наиболее криволинейна), а при токе, меняющемся только от половины максимального значения до максимума, а в этом интервале характеристика термопар может считаться почти прямолинейной.

Предмет изобретения

Устройство для измерения угла сдвига фаз с применением термопар, отличающееся тем, что подогреватели термопар включены последовательно в цепь эталонного напряжения, а исследуемое напряжение подводится к нулевой точке подогревателей и к средней точке делителя напряжения, гальванометр же включен в выходную цепь термопар.

цг. 2

9UC.J