Устройство для измерения угла сдвига фаз

Устройство для измерения угла сдвига фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21 e, 27

) 1 о gg) ®

АВТОРСНМ 0ВИДПБ1ЮВО НА ИЗВБРПЕНИГ

ОПИСАНИЕ устройства для измерения угла сдвига фаз.

К авторскому свидетельству Г. И. Бабата, заявленному 1 декаоря

1931 года (спр. о перв. ¹ 98684).

О выдаче авторского свидетельства опуоликоваио ЗО и1она 193 гола. (432) Предлагаемый ламповый фазометр служит для измерения угла сдвига фаз между двумя переменными напряжениями.

Принцип работы прибора заключается в том, что исследуемые напряжения подаются на сетки двух катодных ламп, =оединенных последовательно друг сдругом таким образом, что общее их сопротивление постоянному току, а вместе с ним и ток в анодной цепи зависят от сдвига фаз испытуемых напряжений, имея минимум при угле сдвига фаз, равном 180 . Отсчет измеряемого угла сдвига фаз производится с помощью фазо-вращательной схемы, которой производится вращение вектора одного из исследуемых напряжений.

На чертеже изображено описываемое устройство, примененное для измерения сдвига фаз между током и напряжением.

Зажимы 1 — 1 присоединены к генератору переменного напряжения, Z — нагрузка. Напряжение сети подается при помощи трансформатора 2 на конденсатор 3 и сопротивление 4, выбранные

1 так, что 2с = —, где со — частота исследуе1 мых напряжений. При этом условии переменное напряжение, подаваемое на сетку лампы 5, будет сдвинуто на 90" по отношению к напряжению сети. На сетку второй лампы б подается напряжение, снимаемое с вторичной обмотки трансформатора тока 7.

Для того, чтобы между токами в первичной и вторичной обмотках трансформатора 7 не было сдвига фаз, параллельно его первичной обмотке включено сопротивление 8.

При помощи конденсатора 9 и переменного сопротивления 10 напряжение, подаваемое на сетку второй лампы, может быть сдвинуто относительно тока, текущего через нагрузку Z, на угол в пределах от 0 до 180 .

Батареями 11 и 12 на сетки ламп предварительно задан такой отрицательный потенциал, что рабочая точка находится в самом низу характеристики, т. е. при отсутствии переменного напряжения на сетках анодный ток равен нулю.

На аноды ламп 5 и 6 задано напряжение при помощи источника постоянного тока 13, При подаче переменного напряжения на сетки ламп анодный ток должен итти в течение положительных полупериодов, но так как лампы включены последовательно, ток через измерительный прибор 14 будет итти только тогда, когда положительный потенциал будет на сетках обеих ламп одновременно, т. е. в течение того времени, когда кривые 1 1 и Vz> перекрываются (фиг. 2).

Таким образом методика измерений сводится к тому, чтобы добиться минимума тока через прибор 14, что будет определять сдвиг фаз между напряжениями обеих сеток, равный 180 . Угол сдвига фаз между током и напряжением можно при этом вычислить по формуле = 90 — — 2агс ctg rC,о, где r и С.,— величины сопротивления 10 и емкости конденсатора 9.

Шкала ручки переменного сопроти-, вления может быть проградуирована в значениях р или cosa.

Теоретическое обоснование работы схемы можно привести следующее.

При включении. двух катодных ламп последовательно, согласно схеме на фиг.1, при задании отрицательного потенциала; на сетки обеих ламп, анодный ток через такую систему можно определить графически, построив кара ктеристики обеих ламп, в координатной системе 1, V„.

На фиг. 3 отрезок Е изображает ве- личину напряжения анодной батареи 13.

Очевидно, что если отсчитывать напря-, жение на аноде лампы 5 от начала указан- ного отрезка, то оставшаяся часть по- i следнего представляет собою напряже- ние на аноде лампы б. На основании вышеуказанного, характеристики ламп, при отсутствии переменного напряжения на сетках и при каком-либо напряжении,, смещения V и „будут занимать по- ложения, указанные на фиг.2 линиями 15 и 16. Инодный ток будет определяться ординатой точки пересечения указанных характеристик. Напряжения V,, и могут быть подобраны так, что характеристики пересекутся почти у самого ос-, нования, т. е, анодный ток будет близок к нулю.

Когда на сетки ламп 5 и 6 поданы переменные напряжения, то кривые l5 и 16 начнут перемещаться, занимая в некоторые моменты времени положения, указанные пунктиром, при этом будет изменять свое положение и гочка их пересечения, а следовательно, и величина i анодного тока.

Если предположить, что проницаемость D и крутизна S обеих ламп paa- j ны то мгновенное значение i может

1 быть написано на основании срормулы

Валлаури следующим образом:

Я1+ 2 (+ ))

i, = S (DU,2+ 1,2+ V, sin (o>t) ).

Сложив приведенные выражения и приняв во внимание, что V„, + 1/,, = Е, можно написать:

2i„SjDE+ V„, + Uz2+ V, sin cot+

+ V2 sin (а +,р)

Отклонения прибора в анодной цепи соответствуют среднему значению анодного тока, т. е.

1, =-,—, iadt о

Если величина DE+ 1 + V 2 взята. такою, что она при любых значениях 1 всегда больше V< sin o>t+ V2 sin (®t+ <), то среднее значение анодного тока 1 будет оставаться постоянным независимо от фазы и амплитуды переменных сс,точных напряжений.

Если же величина ОЕ+ Vzi + V+2 бу. дет взята достаточно малой или, что лучше всего, равной нулю, то среднее значение анодного тока будет равно

= — ) t! DE+ V» +»»2 + Vi »in t+ а /: о

+ v »in (t+ )

Легко убедиться, что минимум этого интеграла будет при = 180, Предмет изобретения.

l. Устройство для измерения угла сдвига фаз, в котором исследуемые напряжения подаются на сетки двух катодных ламп, отличающееся тем, что лампы включены последовательно друг с другом таким образом, что общее их сопротивление имеет максимум при угле сдвига фаз между напряжениями, равном 180.

2. Применение в устройстве по и. 1 п рогра цуированной фазовращательной схемы, с помощью которой осуществляется вращение вектора одного из исследуемых напряжений и производится отсчет измеряемого угла сдвига фаз.

Я авторскому свидетельству F. И. Б;Фата М 37190 фйГ !

Оса Т! (Зксперт Е. П, Шпроков

Редактор 1 . Н. I ригорввв

Ленпрпмпечатьсоюз. Тип. Печ, =у„"", Заи. 23б — 4СО