Известны комплексные коадпенсаТ1ОрЫ, в которых для получения регулируемого по величине и па фазе напряжения предуомотрены два трлнсформатора с переменным коэфициентом самоиндукции, вторичные обмотки которых включе ь; гюслвдовательно друг с другом, а первичные - в две параллельные ветви, в одну йз которых, кроме того, включены активное сопротивление и конденсатор, а в другую - реактивная катушка и актнВНое сопротивление. Этим достигается равенство токов (по величине в обеих ветвях и сдвиг пх по фазе на 90°.
Целью настоящего изобретения является использование в таком комплексном компенсаноре кулевого прибюра. (предназначенного для компенсацни измеряемого напряжения, а также для контроля равенства и квадратуры токов в ветвях.
Для этого реактивная катушка снабжается вторичной обмоткой, которая своим началом соединена с началом реактивной катушки и выполняется так, чтобы при равенстве и квадратуре токов в ветвях индуктированная IB ней э. д. с. была равна и противоположна напряжению на активном сопротивлении, включенном IB другую ветвь.
На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему предлагаемого компенсатора, фиг. 2 - его полную схему, фиг. 3 - устройство шкалы компенсатора.
Схема компенсатора, изображенная на фиг. 1, представляет собой разветвленную цепь. Ток в одной ветви цепи сдвинут отно.снтельно тока в друго-й ветви на 90°. Это достигается включением в одну ветвь реактивной катушки X, а в другую - конденсатора С, с соответственно подобранными, сопротивлениями Г1 и Г2. В каждую из ветвей включен трансформатор с переменным коэффициентом самоиндукции 1В виде вариометра. Вторичные обмотки обоих трансформаторов соединены последовательно и образуют комиенсационную цепь.
В зав/исимости от угла (поворота вариометра в каждой вторичной обмотке индуктируются различные 3. д. с., являюшиеся слагаемыми напряжения по вещественной и . осям.
Реактивная катушка X снабжена вторичной обмоткой, своим началом соединенной с началом этой катушки и предназначенной для индикации настройки компенсато)уа.
Индикация «астройки компенсатора осуществляется при ломощи того же нулевого прибора, который применяется для и-змереиия напряжения. Этот нулевой прибор приключается к зажимам С - Д компенсатора. На участке С-Д имеются две равные э. д. с., находящиеся друг отнооителько друга в противофаэе.
Одна из этих э. д. с. снимается с безйндукционного сопротивления Г2 ветви // {участок О - С), другая - с вторичной обмотки, «амотанной на. реактивную катушку ветви / (участок О - Д). Так как в воздущном трансформаторе э. д. с. вторичной обмотки сдвинута относительно тока в пе.рвичной обмотке на 90°, а ток в 1первичной обмотке является током в ветви / и сдвииут на 00° относительно тока в вегви //. то общий сдвиг фаз индуктированной э. д. с. относительно э. д. с., снятой с активного сопротивления, составляет ,180°.
Равенство то величине этих э. д. с. достигается подбором витков вторичной Обмотки при заведомо яастроенном на олредел&нную частоту компенсаторе.
Этот способ настройки действителен «а любую фиксированную и плавную частоту.
Шкала у компенсатора устроена таки1М образом, что дает сразу отсчет модуля и фазы в полярных координатах.
Это устройство основано на том, что взаимоиндукция в вариометрах меняется по синусоидальному закону и V I шА/, т. е. э. д. с. вторичной обмотки реактивной катущ.ки X пролорциональна синусу угла поворота от нулевого положения.
На ось каждого вариометра (фит. 3) насажен рычаг 1, на свободный конец которого надета подвижная целлулоидная линейка 2 со средней чертой. Противоположный конец линейки связан с рычагом 5. Оси расположены таким образом, что обе линейки 2 все время находятся в перпендикулярном друг другу положении. Таким образоьм при повороте катушек 4 вариом1етров, при лосредстве рукояток 5, линейки 2 перемещаются параллельно самим себе, оставаясь перпенднкулярньвми друг другу. Отклонение каждой линейки от нулевого положения пропорционально синусу угла поворота, т. е. прямо пропорционально э. д. с., индуктируе.мой во вторичной обмотке вариометра. Под перекрещивающимися линейками установлена шкала, на которой нанесена сетка поляриых координат. Пересечение средних черт на липейках сразу же показывает на шкале радиус, пропорциональный векторной сумме э. д. с. па вторичных обмотках, и полярный угол с.. Пересечение каждой линейки с осями полярной сетки показьЕвает длину отрезков по вещественной 1и мнимой осям. Через прозрачные целлулоидные линейки их легко прочесть.
Для устранения -мертвых точек системы рычагав под панелью установлена дополнительная, подобная первой, система рычагов 6, 8 и линеек 7, по повернутая па 90° относительно шерхпей. Вся эта система рычагов с панелью помещается под крыщкой компенсатора. В крыщке имеется квадратное застекленное отверстие по форме шкалы. На крышку выведены только ручки от осей вариометров.
В большинстве практических случаев для исследования цепи переменного тока важно не измерять в вольтах падение напряжения на участках исследуемой цепи, а иеобходимо знать комплексное сопротивление этого участка. Так как питание исследуемой цепи и компенсатора производится от одного и того же источника переменного тока, То это измерение комплексного сопротивления Z(M - N) можно производить совершенно незавксимо от абсолютного значения силы тока как IB исследуемой цепи, так it в компенсаторе, и получать знашиие непосредственно в омах. Для этого во внешнюю цепь (А - В) включается эталопное, чисто омйческое, сопротивление ж,, равное 12
или 502 (фиг. 2). С этого сопротивления подается при помощи джека (верхнее положение) э. д. с. в компенсационную цепь. При этом, если включено , то подача с него э.д.с. в Компенсационную цепь происходит через сопротивление, равное 49 но это при большом ВХОДНОМ сопротивлении нулевого прибора не имеет никакого значения. При компенсации этой э.д.с. устанавливается нулевая фаза тока во внешней цепи А - В, и значение модуля, соответствующее одному или иятидесяти омам. Пользуясь нриключае: 1ым снаружи шунтом ///лв, Шко.«,1. (щунтировать можно как внещнюю цепь А - Б, так И компенсатор), соотнощение сил ToiKOB в компенсаторе и во внеЩНей цепи подбираЮТ таким, чтобы значение модуля х„ (с 1 или 502) приходилось иа целое деление щкалы. Это дает больщое облегчение для дальнейщих измерений.
Как видно из схемы, внещний шунт включается таким образом, что нулевая фаза цепи Л-В определяется независимо от щунта, так к-IK х„ включено последовательно с А - В. Выбор эталонных сопротивлений в Ш и 502 дает сравнительно большой диапозон значений для модуля. Например, если с одного ома установить компенсацию подбором щунта на 10 делениях щ.калы, то, очевидно, одно деление шкалы даст 0,1 Q;если же с 509 компенсацию установить на одном делении щкалы, то на 10 делениях будет компенсироваться модуль в 5009.
Пользуясь шунтом, можно }ia любом целом делении Щкалы установить и все промежуточные, удобные для данных измерений значения модуля. Таким образом, зная нулевую фазу и установив цену деления шкалы, не изменяя щунта, переключают джек на измерения Z (М - N)-ниЖНее положение, компенсируют его э.д.с. 1И читают по шкале его модуль и фазу.
Необходимость в щунтировании как внещней цепи, так и компенсатора Вызвана требованием иметь
довольно щирокий диапозон измС юний по модулю п необходимостью сохранить этот диапазон при всех частотах.
В измерениях при помоЩИ индукционных рамОк интересно знать напряженность определенной составляющей магнитного поля в том месте, где находится рамка. Величину напряженности этой составляющей определяют, измеряя э.д.с., индуктированную в рамке.
Э.д.с. рамки . (ия, где напряженность измеряемой составляющей, а а - некоторая постоянная, зависящая от данных рамок. Напряженность измеряемой составляющей магнитного поля пропорциональна силе тока, питающего установку, и является функцией частоты и точки в пространстве,
и Н (ш, X, у, S) I.
Исследователя интересует именно эта относительная напряженность поля как функция частоты и точки, независимо от силы: питающего установку тока, т. е. отнесенная к единичной силе тока
ЯКх,2/,г) .
Измерение э.д.с. рамки при помощи компенсато-ра, при питании установки и компенсатора от одного источника переменного тока, и дает сразу эту величину. Действительно,
Vi 4 (U . V ( г/, г) « а,
Н (й, X, ij,s)АВ
и. если не пользоваться внешним шунтом, то
М -.4/;иЯ(о), х, i/, г) -- .
В ЭТОМ случае важно только подобрать постоянную а рамки такой, чтобы уложиться в пределах щкалы. Если это невозможно, то нужно пользоваться постоянным щунтом. В случае, когда диапазон изменений U(w,x,y,z) настолько велик, что Kpaiiние значения не могут быть измерены в пределах шкалы, то приходится пользоваться изменением щунта, т. е. переходо.м к различным
этогб Перехода надоэталонными омичес.юими сопротивлениями х, включенными последовательно в цепь питания, при помощи которыхтакже устанавливается нулевая фаза, т. е. („ така, питающего установку.
Предмет и з о б р е т е н и я
Комплексный компенсатор, в котором, для получения регулируемого ио величине и п,о фазе напряжения предусмотрено два трансформатора с переменной магнитной св)Я13ью, вторичные обм1от.ки которых включены последовательно друг с другом, а перВИЧНЫе обмотки включены в две параллельные цепи, по
которым проходят равные по- .величине и сдвинутые по фазе на 90° токи, отличающийся тем, что, с целью использования нулевого прибора, предназначенного для цели компенсации измеряемого напряжения, также для контроля равенства и квадратуры этих токов, в параллельные ветви комоенсатора включены сопротивления, 1 апряжения на которых в случае равенства и квадратуры токов должны быть равны и противоположны но фазе, в частности, в одной ветви - активное сопротивление, а в другой-взаИМная индуктивность, с тем, чтобы регулировку токов можно было производить при включении нулевого прибора между ветвями как в д1-:агональ МОста.
Фиг. 2
