книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

где рн — корни уравнения, которые для нашей задачи находятся из

уравнения

§ 13.7. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ

Переходные процессы в нелинейных цепях, как и в линейных, имеют место при переходе от одного уста­ новившегося режима к другому и возникают при комму­ тации цепей. Однако переходные процессы в нелинейных цепях существенно отличаются от переходных процес­ сов в линейных цепях. Так, например, при включении нелинейной цепи под постоянное напряжение могут воз­ никнуть установившиеся колебательные процессы, а при включении цепи под синусоидальное напряжение — раз­ личные колебательные процессы. В отдельных случаях могут ускоряться или замедляться процессы, увеличи­ ваться или уменьшаться переходные токи и напряжения. Сложность и многообразие явлений в нелинейных цепях затрудняет их исследование.

Переходные процессы в нелинейных цепях описыва­ ются нелинейными дифференциальными уравнениями. Эти уравнения не имеют общего метода решения. По­ этому для расчета переходных процессов применяются приближенные графические и аналитические методы. Из последних наиболее часто применяются методы ли­ неаризации и кусочно-линейной аппроксимации, методы последовательных интервалов, метод изоклин и графи­ ческого интегрирования. На рассмотрении одного из этих методов и остановимся.

260

М е т о д у с л о в н о й л и н е а р и з а ц и и у р а в н е н и й

Сущность этого метода состоит в том, что в нели­ нейном дифференциальном уравнении, описывающем переходный процесс в цепи, выбирается нелинейный член, оказывающий наименьшее влияние на процесс, а коэффициент при нем принимается постоянным, равным среднему его значению. В результате нелинейное уравне-

Рис. 13.13. Нелинейная цепь с г, L и ее характеристика

ние становится линейным, решая которое находят иско­

261

Это линейное уравнение (§ 13.3) имеет следующее решение

W = W m s i n H + + - ? ) - W „ s i n ( * - < p ) e " , (13.52)

где

y " - ~ V W («•.£)»' ? - a r C t g г •

Ранее установлено (§ 13.3), что наименее благоприят­ но переходный процесс протекает в такой цепи тогда

В другом случае, когда г относительно большое, можно принять £ д = c o n s t во втором члене (Mldt —

— Lzdi/dt, и тогда уравнение, становясь линейным, при­ нимает вид

262

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

§ 14.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Электрическими измерениями называются процессы сравнения электрических величин с другими однород­ ными величинами, принятыми за единицы измерения. Такие сравнения обычно производятся с помощью элек­

ства, позволяющие измерять те или иные электрические величины, а мерами — вещественные воспроизведения единиц измерения.

Электроизмерительные приборы и меры разделяются на рабочие и образцовые. Первые предназначаются для технических и лабораторных измерений, а вторые — для весьма точных измерений и поверки рабочих мер и при­ боров. Образцовые меры и приборы, выполненные с наивысшей точностью, называются эталонами. Послед­ ние служат для воспроизведения единиц основных элек­ трических величин: электродвижущей силы, силы тока, индуктивности, емкости и сопротивления.

Электроизмерительные приборы классифицируются по ряду основных признаков: по способу сравнения из­

264

нения. Приборами непосредственной сценки называются приборы, дающие численные значения измеряемых вели­ чин непосредственно по их отсчетному приспособлению. Приборами сравнения называются приборы, позволяю­ щие сравнивать измеряемые величины с мерами, кото­ рые часто устанавливаются внутри самих приборов. К приборам сравнения относятся различные мосты и

ся на приборы постоянного тока, применяемые только в цепях постоянного тока, приборы переменного тока, при­ меняемые только в цепях переменного тока, и приборы постоянно-переменного тока, применяемые в цепях как

2,5; 4,0. Эти числа означают наибольшую допустимую

приборы делятся на стационарные, переносные и при­ боры для подвижных установок.

По конструкции корпуса измерительные приборы бы­ вают обыкновенного, брызгозащищенного, водозащи­ щенного, герметического и взрывозащищенного испол­ нения.

По способу получения отсчета электроизмерительные приборы делятся на приборы с непосредственным отсче­ том, т. е. приборы непосредственно показывающие чис­ ловое значение измеряемой ими величины, на самопишу­ щие приборы, т. е. приборы, которые автоматически за­ писывают показания на движущейся ленте, цилиндре

265

или диске, как правило, смонтированных внутри прибо­ ра, на интегрирующие приборы, т. е. приборы, позволяю­ щие получать суммарное значение измеряемой величины за время действия прибора, и на приборы сравнения, т. е. приборы, позволяющие сравнивать измеряемую ве­ личину с мерой.

По принципу действия электроизмерительные прибо­ ры делятся на следующие основные системы: приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродина­ мической, индукционной, тепловой, термоэлектрической, выпрямительной, электронной, электростатической и вибрационной систем, а также приборы ферродинамической системы.

Для определения системы прибора, его назначения, положения, для установки рода измеряемого тока, клас­ са точности и т. п. на шкалах приборов ставятся услов­ ные знаки (см. табл. 14.1).

Электроизмерительные приборы всех систем должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) быть достаточно чувствительными и точными, а погрешность не должна превышать допустимую для дан­ ного класса точности прибора;

2) потреблять минимальную мощность и не вносить

вцепь . заметных изменений;

3)выдерживать кратковременные термические пере­ грузки и иметь достаточно надежную изоляцию;

4)иметь малую чувствительность к влиянию внеш­ них факторов (температура окружающей среды и ее

влажность, внешние магнитные и электрические поля); 5) иметь градуировку шкалы непосредственно в еди­ ницах измеряемой величины и быть всегда готовыми к

действию;

6) иметь шкалы по возможности с равномерными де­ лениями, быть надежными в работе, простыми и удоб­ ными в установке и эксплуатации, относительно недо­ рогими и иметь достаточный срок службы.

Кроме общих требований корабельные и специаль­ ные электроизмерительные приборы в связи со специфи­ ческими условиями их работы должны удовлетворять дополнительным требованиям, а именно: а) быть вибро­ устойчивыми; б) надежно работать в широком диапа­ зоне температур, в условиях длительного крена кораб­ ля, бортовой качки и дифферента; в) находиться в воз-

266

267

духе с высокой относительной влажностью; г) иметь минимальные габариты и массу, надежные крепления; д) при наличии визуального контроля деления шкал при­

циальные электроизмерительные приборы морского ис­ полнения, т. е. предназначенные для работы в тяжелых корабельных условиях, удовлетворяющие требованиям ГОСТ и правилам электрооборудования кораблей. При эксплуатации электроизмерительные приборы должны подвергаться государственной поверке, т. е. контроль­ ному определению погрешностей соответствующими го­

ПРИБОРОВ И ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ ОБЩИХ ДЕТАЛЕЙ

Всякий электроизмерительный прибор непосредствен­ ной оценки обычно состоит из двух основных частей: из­ мерительной цепи (схемы) и измерительного механизма. Измерительная цепь (например, в вольтметре катушка

ние электроэнергии в механическую энергию углового перемещения подвижной части прибора. Этому повороту противодействует момент, создаваемый неподвижной ча­ стью прибора. При установившемся положении подвиж­

Вращающий момент большинства приборов непо­ средственной оценки определяется общим уравнением динамики системы

где dWe — изменение электрокинетической энергии си­ стемы;

268

da.-—приращение угла отклонения подвижной системы.

Противодействующий момент, создаваемый обычно спиральными пружинами, выражается уравнением

конструктивно выполнены по следующей схеме: на по­ движную часть прибора действуют вращающий и про­ тиводействующий моменты, в результате подвижная часть прибора вместе с указателем поворачивается на угол,

Она представляет собой угол отклонения подвижной части прибора, соответствующий единице измеряемой ве­ личины.

Величина, обратная чувствительности, называется

постоянной или ценой деления прибора

Она выражает собой измеряемую величину, соответ­ ствующую единице отклонения.

Несмотря на разнообразие конструктивного исполне­ ния, электроизмерительные приборы непосредственной оценки имеют ряд общих узлов и деталей. На рис. 14.1 изображены некоторые из этих узлов и деталей, на рас­ смотрении которых краткц и остановимся.

Подвижная часть (рис. 14.1, а) у большинства при­ боров имеет ось / с заточенными концами — кернами, опирающимися на подпятники 2. К оси прикреплены од­ ним из своих концов пружины 3 и 9, служащие для соз­ дания противодействующего момента. Пружины часто используются также и в качестве токоподводов к обмот-

269