Компенсатор (потенциометр) переменного тока Советский патент 1954 года по МПК G01R17/20 

Электродв11жу;ц,а51 сила иерсмипноги тика, как и всякая синусоидальная величина, определяется тремя величинами: действующим зиаченнем (амплитудой), фааой и частотой.

Известные компенсаторы (нотенциоиетры) неременного тока позволяют ироизводить намерение толым двух величин - действующего значения (а гили-туды) и фазы.

В предлагаемом компенсаторе олагодаря совместному использованню четырехполюсника н делителя тока достигается возможность одновременного измерения в нптроком диапазоне частот всех трех величнн: действующего значення, фазы и частоты, характеризующих переменный ток.

Выщеупомянутые четырехполюсник и делитель тока включаются мел;,ду источником питания компенсатора н его рабочей цепью таким образом, что посредством четырехполюсника можно устанавливать наперед выбранное и одинаковое для всех частей произведение /ш рабочего тока / на круговую частоту со, а посредством делителя тока, представляющего собой систему переменных активных сонротивлепий, можно, во-первых, устанавливать номинальную величину компенсирующего тока прп неизменности ЫН1еуказанЕого произведения /oj, и, во-вторых, отсчитывать частоту. При .чтом элементы четьтрехполюсиика (активные и реактивные соиротин.чения, выпрямители или друпи элементы) образуют схему, в одной из ветвей которой может быть установлен ток /о, связанный с вышеуномянутым произведением 7о одпозпачпой зависимостью, в частности, линейной.

На фиг. 1 нредставлена схема пред.ыгаемого компенсатора, выполненного как полярно-координатный тсомиенсатор неремснного Tiffia; на фнг. 2, 3 н 4 - различные варнанты уст1)ойства четырехполюеннка нредлагаемого компенсатора; па фиг. о н 6 два варианта схемы предлагаемого компенсатора, выполненного по тниу прямоугольпо-коордпнатного (комплексного) нотеициометра.

Рабочая цепь компенсатора (1), т. е. сопротивление, надеине нанряжеппя на котором является кoмпeнcиpvюн eй э.д.с. Это падение наиря кения создается током IK, который быть виолпе определенным и всегда одним и тем же для т(|го, чтобы определенным положениям движков (2)-(3) всегда соответствовали одно и то же онреде.менное значение комненсирующей а. д. с. Для установки необходимого значения тока /« слу:кнт щунтнрующее (.опротивлен1 с (-1). змененнем которого ожно отделят, от тока / пеобходнмую часть /«. Для того, чтобы при измононин сонрот1гвления (4) не меняло, значение тока 7, соп1)отивление (4) так связано г соиротин.книем (п), что общее

сопротивление иа зажимах (6)-(7) остаетея нензмениым. Сопротивления (4) и (5) вместе образуют вышеупомянутый делитель тока.

Оказывается, что при постоянном зпачении произведенпя /со п установке одного и того же значеиия части тока /, равной Ik, велтииа соиротивления (4) однозначно связана с частотой ш и, следотштельно, зная велнчнну соиротивления (4), можно найти значение частоты ш. Онределепное наперед заданное значение /со устанавливается иосредством четырехиолюсника (8); иосле устаионки этого значения делителем (4)-(5) устанавливается также определенное нанеред заданное значение /«. Далее, нзмененнем положения движков (2)-(3) и niffiopoтом ротора фазорегулятора (9) осуществляется комиеисация измеряемой э. д. е. и этим самым достигается возмол;ность оиределцть iii;e три величины, характернзующие иеременный ток: ноложенне ДВИ1ККО: (2)-(3) дает

действующее значеиие измеряемой я. д.

с., угол поворота

(9) - его фаяу, ротора фа:к))егул ггора и положение д иккко)

делителя тока - частоту oj.

Установка необходимого значения тока к осун(ествляется посредством нагревателя (10) Термопары. Схема включает в себя также источник, иитаиия с регулировочным нриснособлеиием, например, в виде )еостата (И).

На фиг. 2 представлен один нз вариантов схем четырехполюсника, в одной из ветвей протекает ток /о, связанный с нронзведением /со однозначной, в частности, линейной зависимостью,

(12)- рабочая цепь компенсатора;

(13)- конденсатор, включенный параллельно цени птггаппя и служ, для проиускания через иего наиеред выбранного и одинакового для всех частот тока;

(14)- индуктивность, включенная последовательно в цепь делнтеля тока и служащая для комненсацпи искажающего действия активного сонротивлеиия (10), которое иредставляет собой соиротивлепие прибора для измерения тока /о, в частности, нагреватель термопары, и (11) - реостат для установки тока /о.

Если реостатом (11) устапавлпвать перед измерением всегда одно и то же онределенпое значение тока /о, то нрп налпчнн вьпнеуказаппой лппейной за пснмости между этнм током н произведепием рабочего тока па круговую частоту /со, величина этого пропзведепия будет определенна и иостояииа.

На фнг. 3 представлен другой )арнант схемы, обеспечивающей вьпцеуказанную завнсимость, где (12) - рабочая цепь компенсатора; (13) и (10) - по;лмовате.лглш соеднненные конденсатор и ак-тивпое сонротпвлеппе (сопротпвлепие измсрюельного п 1ибора), присоединенные на)аллельпо к 1иунту (15) в ценн юЕтання н слул;ап(ие для ответвления в нпх нанеред выбранного н одинакового для всех частот тока.

/о, (16) - конденсатор, н унтпрующ11Й цепь делптеля тока и служащий для комнепсацип нскаа;аюп(его действия активных сопротивленнй (Ю) п (15); (И) - реостат для установки тока /о.

На фнг. 4 нредставлеп еще один ва1;наит схемы четырехиолюспика, в котором можно установить ту .же лине1и1ую зависимость между током /о и произведение.м рабочего тока на круговую частоту /ш. В этой схеме (12) - рабочая цен1 :омиенсатора; (17) - нервичная обмоткл катушки взаимпой индуктивности, в);люченная 1оследовательпо в цепь пнташгя; (18) -вторичная обмотка той же катун1ки, замкнутая на активное сонротивлеине (10) (катушка взаимной индуктивности в данном случае служит для установления к ее вто)нчиой обмотке (18) }1анеред выбраиного и одинакового для всех частот тока); (16) - конденсатор, включенный параллельно цепи делителя тока и слул;ащий для компенсации искажающего действия пндуктивного сопротнвлеппя вторичной цени катушки взаимной индуктивпостн; (11) - реостат.

На фиг. 5 иреаставлена прннциннал1 ная схема нредлагаемого компенсатора, вынолненного но типу прямоугольпо-коордпиатпого (комилексиого) потенциометра ( двумя цепями, в которых протекают токи, сдвинутые на 90° относительно друг Д1)уга для нолучения составляющих комилсксного компенсирующего напряжения. Здесь: (1) - активное сопротивление рабочей цени, (4)-(5) - делитель тока, (13) - копдепсатор, шунтирующий цепь, состоянОЮ из сонрот1 вленшг (1) и делителя (4)-(5), (16) и (19) - последовательно соединенные конденсатор н активное сопротивление, Н1унтировапные активным сонротивлеиием (15), включеиным в цепь питания; (И) - реостат для устанонкп тока /о; (10) - нагреватели термопар, служапик для измерения токов /1 п /о, сдвинутых по фазе отпосительпо Друг друга на 90°.

Благодаря делителю тока (4)-(5) часть /1 тока / ответвляется в цепь сопротивления (1) п создает па нем падение напряжения, являющееся вещественной частью i компенснрующей э. д. с. Мнимой ее частью Е является падение наггряження, создаваемое током /о на сопротинленни (19). Необходимое число ; наков для EI и Е-2 можно получить, используя известные способы деления напряжения, н1И1мсняемые, например, в компенсаторах постоянного тока.

Работа па компенсаторе ведется в следующей тшследовательпостн: сначала реостатом (11) устанавливается определенное наперед заданное значепне тока /оТем самым устанавливается определенпое значение произведения 7ш. Затем делителем (4)-(5) устанавливается оиределенное значеппе тока /ь По положению рукояток делителя тока можно лиПо вычислить, либо прямо отсчитать частоту, а после компепсацпи измеряемой э. д. с. напряжениямп EI п EZ по величине п отношению последних определить величину и фазу исследуемой а. д. с. Е.

На фиг. 6 представлен другой вариант принципиальной схемы компенсатора, выполнеппого по типу прямоугольно-координатного (комплексного потенциометра), где (1) - aKTJtBHoe сопротивление рабочей цепи: (4)-(5) делитель тпка; (13) - копденсат-ор четырехполюсника, ПГуптпрующий цепь, состоящую из сопротивления (1) 41 делителя (4)-(5); (17)- первичная оомотка катушки взаимной ипдуктивпости, включенная последовательно в цепь питания; (18) - вторичная обмотка катушки взаимной индуктивности, которая последовательно соединетк; с активным сопротпвлением (15); (11) - реостат; (10) - нагреватели ге1)мопар, слу кащих для определения токов f и

./0.

Оп)еделение параметров, характерпзуюпцгх сслсдуемую э. д. с. Е. осуществляется в ятом комнепсаторе таким л;е об1)азом. как п определение cooTHeTCTisyioщих параметров посредством компенсатора, схема К()то1)ого представлена па фпг. 5.

П р е д м е т п з о б р е т е н и я

1. Компенсато) (потенциометр) nejjeмеиного тока для измереппя величины, фазы j частоты переменного напряжения Б П1ироком диапазоне частот, о т л пч а ю HI; и и с я тем, что, с целью одновременного измерения всех трех параметров измеряемого напряжения, между источником питания потепцпометра и его рабочей цепью включепы четырехполюсник, с )Ю которого устанавл1 вается панеред выбранное п одинаковое для всех частот произведение /oj рабочего тока / на icpyroByio частоту ш, и делитель тока, иредставляюпц й собою систему иеременных активных сопротивлений и служащий, во-нервых, для установку номинальной величины компенсируюн его тока ири неизменности выикуказапкого произведения /ш п, во-вторых, для отсчета частоты, П1)ичем элементы четырехполюсника (активные и реактивные сонротивления, выпрямители или другие элементы) об1)азуют схему, в одной из ветвей которой может Сыть установлен ток /о, связанный с вышеуказанным нроизведеннем /ш однозначной зависимостью (в частности, линейной).

2.Компенсатор по п. 1, от л н ч а ющ и и с я тем, что четырехнолюснпк составлен из: а) конденсатора, включенного параллельно цепп питания п служащего для пропускания через .чтот конденсатор наперед выб1)анног( и одинакового для всех частот тока и б) индуктивности, включенной последовательно в день делителя тока и служащей для ко пенсацнн 1 ска 1:аюп1его действия активного сопротивления цепи конденсатора (фпг. 2).

3.Еопденсатор по п. 1, отличаю ц и и с я тем, что четырехполюсник составлен ил: а) последовательно соединенных конденсатора н активного сонротивлення. присоединенных параллельпо к шунту в цепи ннтання ir служащпх для ответвлеппя в них выбранного и одинакового для всех частот тока i б) конденсатора. П1унтирующего цепь делителя тока н служащего для компенсации искажающего действия активных сопротивлений контура вынгеуказанного тока (фиг. 3).

4.Ком генсатор по п. 1, отличающ и и с я тем. что четырехполюсник составлен из: а) катушки взаимной нндуктивности. первичная обмотка которой в.мючена в цепь питания носледовательпо, а вторичная замкнута па активное сопротивление, и которая служит для установки во втлрпчной цепи наперед выбранного и одипакового для всех частот тока, п б) конденсатора, включенного нара.г.че.тьно цепи делителя тока и с.п 1кащего для комненеации нска; ;ающе1 дейсти: 1я индуктивного сонротпвления вто1)ичной цепи катуп1кп взаимной индуктивности (фиг. 4).

5.Компенсатор iro пп. 1 п 3, выполненный но Tiniy нрямоугольно-координатного (комнлексного) потенциометра - с двумя ценями, в которых протекают токи, сдвинутые на 90° относительно друг друга для получения составляющих комплексного компенсирующего нанря;кени.я, о т л и ч а ю щ 1 и с я тем, что одна из .-)тих цепей, содерланцая делитель тока н активное сонротнвлсние рабочей цеин, Н1унтн)ована конденсатором четырехнолюсника, а другая, содержащая последовательно гоедипеняые активпое сопротпвленпе ii второй конденсатор, П1унти1)()вана активным сопротивлением, включенным в цепь нитания (фпг. 5).

6.Компенсато) но пп. 1 н 4. выполненньиг по тнпу прямоугольпо-координатпого (комнлексного) потенциометра с двуМ 97171- 4 -

ня цепями, Б которых протекают токи,активное соиротивление рабочей цепи,

сдвипутые па 90° отпосительпо друг дру-шунтирована конденсатором четырехиога, для получения составляющих коми-люсника, а другая -образует вторичную

лекспого комиенсирующего напряжения,цепь катушки взаимной индуктивности,

( т л и чающийся тем, что одна изпервичная обмотка которой включена ио:гг11х цеией, содержащая делитель тока иследовательио в цеиь )1итапия (фи). 6).

-Г/f

Фиг, 2

П

umJ

LJT-4J