Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10980
.pdf
будут описаны некоторые примеры модулирующих устройств, которые могут быть использованы в качестве
указанного устройства 11, но наше изобретение не ограничивается этими примерами.
В нашем изобретении можно использовать любой модулятор, обеспечивающий переменный выходной
сигнал.
На рисунке 3 модулятор 11 показан на выходной стороне фазовращателя, который, в свою очередь, показан
на выходной стороне трансформатора 9; аналогично фазовращатель 8 показан на выходной стороне
трансформатора 7. Эти соотношения иллюстрируют лишь один из способов реализации нашего изобретения,
который применим и к другим вариантам.
Например, фазоизменяющие устройства могут быть размещены в первичных цепях трансформаторов 7 и 9
или могут быть полностью исключены, если в импедансах цепей происходят достаточные фазовые изменения
или если желаемые фазовые соотношения уже получены путем соответствующего выбора точек отвода на
многофазном источнике питания для трансформаторов 7 и 9. В качестве альтернативы, одно из этих
устройств фазового перехода может быть опущено, и желаемая разность фаз между переменным током
анода может быть достигнута.
Компоненты напряжения и напряжения сети могут быть получены путем установки фазоизменяющего
устройства во входные или выходные цепи трансформатора 1.
В дальнейшем последовательность элементов схемы 7, 8, отвечающих за подачу фазового напряжения
смещения, будет называться цепями фазового смещения или цепями переменного смещения, а
последовательность элементов 9, 10, 11, отвечающих за подачу фазосдвигающих напряжений, вместе с
любыми усиливающими или ослабляющими элементами, используемыми совместно с ними, будет
называться цепями фазового сдвига.
На рис. 3 показан модулятор 11, используемый в схеме сдвига фазы, и модулятор 11, отсутствующий в схеме
смещения фазы. Для большинства типов модуляторов это предпочтительный вариант, хотя в качестве
альтернативы модулятор может использоваться в цепи фазового смещения, а в цепи фазового сдвига — нет.
Однако мы опишем один конкретный модулятор, который фактически представляет собой два модулятора в
одном, причем выходной сигнал одного из составляющих модуляторов увеличивается, а выходной сигнал
другого уменьшается. Этот модулятор мы используем, вставляя один из компонентных модуляторов в схему
фазового смещения, а другой — в схему фазового сдвига. Всегда можно использовать два модулятора таким
образом, и наше изобретение распространяется на такое использование, но, за исключением случая
специального модулятора, который будет описан далее, такое использование дает мало преимуществ по
сравнению с использованием одного модулятора в схеме фазового сдвига.
На фиг. 3 представлена принципиальная схема конкретного способа осуществления нашего изобретения, в
котором используются две лампы с фазовым смещением 75, напряжения на сетке которых сдвинуты по фазе
приблизительно на равные и противоположные величины с помощью одного модулятора, используемого в
схеме фазового сдвига. В этом методе используется трансформатор с центральным отводом и импедансом
80 Ом, показанный на рис. 3 в виде одиночного трансформатора со вторичной обмоткой, имеющей
центральный отвод, между которой и катодами ламп подключен выход цепей фазового смещения, а
первичная обмотка питается от выхода цепи фазового сдвига.
Трансформатор может быть заменен двумя отдельными трансформаторами, автотрансформатором с
центральным отводом или индуктивностью, либо двумя автотрансформаторами или индуктивностями.
На рис. 4 показана другая схема, в которой импеданс 12 с центральным отводом состоит из двух одинаковых
конденсаторов 21, 22. 95 Клеммы 23, 25 подключены к сеткам ламп, а также к выходу фазосдвигающей схемы
11. Выходные клеммы 15 и 16 схемы фазового смещения 8 подключены соответственно к катодам ламп и к
клемме 24, общей для обоих конденсаторов 21 и 22.
В качестве альтернативы конденсаторы 21 и 22 могут быть заменены резисторами, а конденсатор 105 —
другими комбинациями импедансов. В качестве альтернативы, цепь фазового смещения может быть
подключена не между катодами ламп и центральным отводом импедансов 21 и 22 (см. рис. 4), соединенных
110 с выходными клеммами фазоизменяющего устройства 11, а между катодами и некоторой эквивалентной
точкой, такой как электрический центральный отвод внутри устройства 11. 115 Если в схему включить
фазоизменяющие устройства 8 и 10, то становится ясно, что их можно спроектировать и настроить таким
образом, чтобы постоянное входное напряжение на сетках ламп, получаемое от схем фазового смещения 7,
8, находилось в предпочтительном фазовом соотношении с высоковольтным выходным напряжением
трансформатора 1. Также очевидно, что фазовое соотношение выходного напряжения схемы фазового
регулирования 9, 10, 11 125 может быть отрегулировано до предпочтительного соотношения, которое
перпендикулярно фазе, создаваемой схемами фазового смещения. Таким образом, схемы можно настроить
для работы в соответствии с предпочтительными фазовыми соотношениями 1301 417,995 конденсаторов 41,
42.
Вторичные обмотки соединены последовательно в противоположных направлениях, а их разность выходных
сигналов составляет 43. Принцип действия очень похож на принцип действия предыдущего устройства и
основан на том, что относительное перемещение якоря и сердечника на 70° увеличивает связь первичной
обмотки с одной из вторичных и уменьшает связь с другой вторичной обмоткой. Этому способствует тот факт,
что путь с меньшим сопротивлением (75 единиц) отнимает магнитный поток у пути с большим
сопротивлением.
На рис. 7 представлена схема моста Уитстона переменного тока, работающего в качестве модулятора с
позиционным управлением. Подвижный элемент 44 (80) перемещается относительно неподвижного элемента
45, причем в данном случае движение происходит вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа. На
неподвижном элементе расположен желоб 46, содержащий проводящую жидкость. На неподвижном элементе
расположен выступ 47, несущий электрод, контактирующий с проводящей жидкостью. Переменное
напряжение подается на проводящую жидкость с помощью электродов, расположенных на конце желоба
(90°), а также на импеданс 48, подключенный к электродам. Выходной сигнал устройства снимается с
электрода 47 и центрального вывода 49 импеданса 48. Когда электрод 95 47 находится в центре проводящего
жидкостного канала, выходной сигнал устройства равен нулю, поскольку мостовая сеть сбалансирована.
Однако если подвижный элемент 44 перемещается относительно неподвижного элемента 45 из этого
нулевого положения, мост становится несбалансированным, и устройство будет выдавать выходной сигнал,
амплитуда которого будет зависеть от положения.
Можно использовать любую другую форму моста, состоящую из импедансов, один или несколько из которых
изменяются по величине при изменении положения подвижного элемента. Все подобные мосты представляют
собой модуляторы с позиционным управлением, и наше изобретение может быть реализовано с
использованием любого моста этой шины.
Третий тип модулятора показан на рис. 8а. Два электрических генератора или двигателя 50 и 51, каждый из
которых имеет трехфазную обмотку на роторе и однофазную обмотку на статоре, соединены между собой, как
показано на рисунке. В таких машинах обычно используются два статора, подключенных к одному и тому же
источнику переменного тока напряжением 120 В. В этом случае они, как правило, синхронны, и при отсутствии
существенных возмущающих моментов ротор одного ротора повторяет движения ротора другого. По этой
причине говорят, что они образуют самосинхронную систему, и такие машины известны как сельсины. В
дальнейшем мы будем по-прежнему называть их сельсинами, хотя они не используются в обычном способе
соединения 130, описанном выше, что позволяет получить очень высокую чувствительность.
Наше изобретение применимо к любому типу модуляторных устройств, некоторые из которых хорошо
известны в данной области техники. Однако, чтобы объяснить работу схем, изображенных на рис. 9-13, в
которых используются определенные модуляторы, сначала объясним действие модуляторов, используемых в
этих схемах.
На рис. 5 представлена схема одного из типов модуляторов. Он состоит из двух трансформаторов 26 и 27,
сердечники которых разделены на две части, которые могут скользить друг относительно друга, сохраняя
небольшой воздушный зазор. На одной части каждого из них находится первичная обмотка трансформатора,
29 и 30 соответственно, а на другой части — вторичная обмотка, 31 и 32 соответственно. Вторичные обмотки
могут быть настроены с помощью конденсаторов 33 и 34. Вторичные обмотки соединены последовательно, и
их суммарный выходной сигнал представляет собой выход 35 модулятора. Первичные провода соединяются
последовательно или параллельно. На рисунке два трансформатора расположены таким образом, чтобы
модуляция создавалась вращательным движением, а части с первичными обмотками 29 и 30 показаны
установленными на противоположных диаметрах вращающегося объекта, но принцип действия остается тем
же, если трансформаторы установлены рядом друг с другом, один над другим или если первичная и
вторичная части поменяны местами. При вращении движущегося объекта воздушный зазор между первичной
и вторичной обмотками сердечника одного трансформатора увеличивается, а у другого — уменьшается;
следовательно, связь между первичной и вторичной обмотками, а значит, и ЭДС вторичной обмотки одного
трансформатора, увеличивается, а ЭДС вторичной обмотки другого — уменьшается.
Обмотки расположены таким образом, что вторичные ЭДС противодействуют друг другу, и поэтому выходное
напряжение на частоте 35 равно разности выходных напряжений трансформаторов. Таким образом,
амплитуда изменит знак по мере того, как вращающееся тело будет проходить через точку, в которой
выходные напряжения трансформатора равны.
Таким образом, на выходе устройства возникает переменный ток с переменной амплитудой, и,
следовательно, устройство представляет собой позиционно-управляемый модулятор.
На рис. 6 представлено еще одно устройство аналогичного типа. Он состоит из трехконтактного
трансформаторного сердечника, магнитная цепь которого замыкается через небольшой воздушный зазор, и
отдельного якоря 37. Сердечник и якорь установлены на двух объектах, относительное движение которых
модулирует выходной сигнал устройства. На центральном зубце сердечника расположена первичная обмотка
38, а на внешних зубцах — вторичные обмотки 39, 40, которые могут быть настроены с помощью 417 995 для
самосинхронизирующейся системы.
Когда два сельсина соединены, как показано на рис. 8а, и переменный ток подается на обмотку статора 52, в
обмотках ротора индуцируются ЭДС, и токи протекают в обмотках 55, 56 обоих роторов 50 и 51. Токи в
обмотках 55 создают результирующее поле, противоположное первичному полю, создаваемому обмоткой
статора, и поэтому его направление остается неизменным относительно статора даже при вращении ротора.
Для этого необходимо, чтобы токи в обмотках ротора изменялись во время вращения ротора таким образом,
чтобы поле вращалось в обратном направлении относительно ротора. Одновременно изменяются токи в
обмотках 56 ротора 51, так что результирующее поле в этом роторе поворачивается в обратную сторону на
тот же угол. В общем случае, когда ротор 50 поворачивается на угол 0, результирующее поле в роторе 51
поворачивается на угол 9, и, следовательно, выходное переменное напряжение обмотки статора изменяется.
Таким образом, вся система действует как модулятор с позиционным управлением. Видно, что ротору 51 не
обязательно быть способным вращаться относительно статора 53, но это удобно и необходимо в некоторых
областях применения модулятора для дистанционного позиционного управления.
На рис. 8b показан аналогичный модулятор, за исключением того, что приемный сельсин 51 имеет две
обмотки статора 53 и 54, предпочтительно расположенные так, чтобы они были электрически
перпендикулярны друг другу. Из этого следует, что система, изображенная на рис. 8b, будет действовать как
модулятор с позиционным управлением, выдавая два модулированных выходных сигнала.
По мере увеличения величины одного из этих показателей, величина другого будет уменьшаться. Фактически,
один выходной сигнал пропорционален синусу угла поворота относительно некоторого определенного нуля
ротора передатчика 55 относительно статора 52, а другой выходной сигнал пропорционален косинусу того же
угла.
Два выходных сигнала находятся в фазе друг с другом.
На фиг. 9-13 представлены принципиальные схемы полных систем позиционного управления и полных систем
слежения, воплощающих принципы нашего изобретения.
На фиг. 9 представлена принципиальная схема нашего изобретения, предназначенного для дистанционного
управления с передающей станции угловым положением объекта, такого как прожектор. На передающей
станции к статорной обмотке 61 сельсинового передатчика 62 подключен источник переменного тока. Ротор
63 приводится в движение маховиком 64 или любым другим способом. Обмотки ротора соединены с
обмотками ротора 66 приемника сельсина 65 на приемной станции. Этот сельсин имеет две обмотки статора
67, 68, электрически расположенные под прямым углом.
Ротор 66 механически соединен, скажем, один к одному, с поворотным столом прожектора 82 или
управляемым объектом. 70 Первичная обмотка 70 трансформатора 69 питается от источника переменного
тока.
Две вторичные обмотки 71 и 72 с центральным отводом подают питание на нити накала двух ламп
накаливания 73, 74. 75 центральных отводов этих обмоток соединены соединением 75, которое служит для
подключения общего катода.
Статорная обмотка 67 принимающего сельсина подключена последовательно к реактивному сопротивлению
76 80 и сопротивлению 77. Другая обмотка статора 68 подключена через реактивное сопротивление 78 и
сопротивление 79. Реактивное сопротивление 76 показано в виде индуктивности, а реактивное сопротивление
78 — в виде конденсатора. Резистор 85 79 соединен между сетками трубок 73 и 74 через
токоограничивающие резисторы сетки 80, 81. Резистор 77 подключен между центральной точкой резистора 79
и катодным соединением 75.
Прожектор приводится в движение посредством зубчатой передачи двигателем постоянного тока 83, обмотка
возбуждения 84 которого питается от источника постоянного тока.
источник. Якорь имеет две обмотки, 95 одна из которых соединена с коммутатором 85, а другая — с
коммутатором 86. На каждый коммутатор ток подается через пару щеток. Одна щетка из каждой пары
соединена общим проводом с одним концом вторичной обмотки 87 трансформатора 69.
Это обмотка, которая подает переменное напряжение на лампы. Другой его конец соединен с катодным
выводом 75. 105 Вторая щетка на коммутаторе 86 соединена с анодом трубки 73 через ограничивающее
сопротивление 871, а вторая щетка на коммутаторе 85 соединена с анодом трубки 74 110 через
ограничивающее сопротивление 88. Таким образом, переменный ток, подаваемый на анод каждой трубки,
проходит через одну обмотку якоря 83 и одно ограничивающее сопротивление. Параллельный путь проходит
через один из обходных конденсаторов 115 89, 90, соединенных между анодами трубок 73 и 74
соответственно и высоковольтным концом обмотки 87.
Эти конденсаторы служат для сглаживания выпрямленного тока через обмотки 120 двигателя, а также для
уменьшения сопротивления переменным токам в цепях, питающих лампы.
Значения реактивных сопротивлений 76, 78 и сопротивлений 77, 79 предпочтительно регулируются таким
образом, чтобы обеспечить наилучшее фазовое соотношение этих напряжений с выходным напряжением
обмотки 87 трансформатора 69, как описано ранее. Количество витков в катушках 67, 68 приблизительно
связано таким образом, что максимальное напряжение на сопротивлении 79, достигаемое вращением ротора
63 и удерживанием двигателя 83, вдвое превышает максимальное напряжение, достигаемое на
сопротивлении 77. При таких значениях векторная диаграмма на рис. 2б подчиняется следующему
математическому соотношению:
FG = V sin 0, GG1 = V cos 0, где 0 — угол поворота ротора 63 относительно некоторого фиксированного нуля,
а V — максимальное напряжение, достижимое на сопротивлении 77.
Отсюда следует, что FG=V. Следовательно, вектор напряжения сети постоянен по величине и
поворачивается на тот же угол, что и ротор передатчика сельсина. В этом случае, следовательно, достигается
чисто фазовое управление трубками с сетчатым накаливанием без изменения амплитуды.
При условии, что маховик 64 не вращается, прожектор останавливается, когда обе лампы накаливания
подают одинаковый ток, то есть когда напряжение фазового сдвига равно нулю. Это происходит, когда ротор
ориентирован таким образом, что выходное напряжение обмотки статора 68 равно нулю. Если передающий
ротор 63 вращать с помощью маховика 64, удерживая при этом ротор 66 в заданном положении,
результирующее магнитное поле в принимающем роторе 66 будет вращаться в обратную сторону
относительно ротора на тот же угол θ, так что выходные сигналы обмоток статора 67 и 68 изменятся. Теперь
трубки окажутся разбалансированными, и если ротор 66 будет освобожден, двигатель 83 будет приводить в
движение прожектор 82 и ротор 66, соединенный с ним шестерней, до тех пор, пока последний не займет
новое положение, в котором трубки снова окажутся сбалансированными. Это произойдет, когда от обмотки
статора 68 снова не будет выходного сигнала, что будет иметь место, когда ротор 66 повернется на угол 0,
поскольку в этом случае магнитное поле, повернувшееся на угол -0 относительно ротора, окажется в своем
первоначальном положении относительно статора.
Таким образом, прожектор 82 поворачивается на тот же угол, что и маховик 64, или на любой заранее
заданный угол, кратный этому углу, определяемый передаточными числами соответствующих роторов
сельсина 63 и 66. Таким образом, обеспечивается позиционный контроль на расстоянии.
На рис. 10 представлена схема подключения другого варианта, использующего четыре лампы накаливания в
двух парах. Лампы 91 и 92 образуют пару и действуют как полноволновой выпрямитель, как будет показано
далее; аналогично лампы 93 и 94 образуют пару и действуют как полноволновой выпрямитель. Здесь
объясняются только те моменты, в которых данная схема отличается по своему действию от схемы,
показанной на рисунке 9.
Приемный сельсин имеет только одну выходную обмотку 96, выходной сигнал которой подается
непосредственно между сеткой и катодом триодного усилителя 97. Таким образом, от статорной обмотки 96
не потребляется существенный ток. Усиленный выходной сигнал триода 97 (70) подается на трансформатор
98, на выходе которого находится фазосдвигающая цепь 99, 100, 101, 102. Выходной сигнал этой цепи
подается на трансформатор 1G3 с вторичной обмоткой с центральным отводом. Триодный усилитель
получает токи катодного нагрева от обмотки 114 трансформатора 113, высоковольтное питание — от
источника постоянного тока через сглаживающую схему 104, а напряжение смещения сетки — от резистора
105, снижающего напряжение. Сглаживание напряжения смещения сетки достигается с помощью резистора
106 и конденсатора 107.
Выходное напряжение трансформатора 103 подается на первичные обмотки трансформаторов 108 и 109,
показанных на этом рисунке как соединенные последовательно. Вторичные обмотки этих трансформаторов
соединены соответственно между сетками ламп 91 и 92 и между сетками ламп 93 и 94, в обоих случаях через
ограничивающие резисторы.
Принцип работы этих трансформаторов проще всего понять, если предположить, что их коэффициент
трансформации равен 1 к 1 и что они заменены эквивалентным автотрансформатором. После этого
становится очевидно, что эффект трансформатора 103 практически идентичен эффекту, если бы его
вторичная обмотка была подключена между сетками 100 ламп 91 и 93. Таким образом, трансформатор 103
действует как фазосдвигающий трансформатор для этих сетей в соответствии с принципами нашего
изобретения. Центральные отводы вторичных обмоток трансформаторов 105, 108 и 109 соединены
соответственно с общим катодным соединением 110 ламп 91 и 92 и с общим катодным соединением 111 ламп
93 и 94.
При этом сетки трубок 91 и 92 поддерживаются в противофазе, как и сетки трубок 93 и 94. Таким образом,
трансформатор 103 действует как фазосдвигающий трансформатор для сеток ламп 92 и 94, а также для сеток
ламп 91 и 115 93.
К выходу обмотки 118 трансформатора 113 подключена фазосдвигающая цепь 119, 120, 121, 122.
Выходные клеммы 123, 124 этой сети подключены к центральным выводам 11.7.
116 вторичных обмоток трансформаторов 103, 113, и таким образом подать фазное напряжение смещения
между этими точками. Сеть фазового сдвига предназначена для обеспечения предпочтительного фазового
соотношения этого напряжения 125 В относительно выходного напряжения обмотки 112.
Обмотки якоря двигателя 115 соединены между центральным отводом 116 обмотки 112 и катодными
выводами 110 и 111 полноволновых выпрямителей, образованных парой ламп 91 и 92, а также парой ламп 93
и 94. Таким образом, нагрузка выпрямителя располагается между источником переменного тока и катодами, а
не между источником переменного тока и анодами, как показано на рисунках 1, 3, 9. В принципе, это не имеет
значения и влияет лишь на регулировку фазосдвигающей цепи 119, 120, 121, 122 в цепи фазового смещения.
Таким образом, система, показанная на рис. 10, использует метод постоянного вектора фазового смещения и
модулированного вектора фазового сдвига.
Напряжения, подаваемые на аноды ламп 91 и 92 двумя половинами обмотки 112, находятся в противофазе
при условии, что падение напряжения между центральным отводом 116 и катодным соединением 110 в
импедансе обмотки якоря двигателя 115 невелико. В целом это так и есть, и это может быть обеспечено
использованием конденсаторов 125, 126. Таким образом, лампы 91 и 92 работают от противофазных
напряжений как на сетках, так и на анодах.
Поэтому они работают как полноволновые выпрямители. При увеличении тока в ядре 91 увеличивается и ток
в ядре 92, а токи в ядре 93 и 94 уменьшаются одновременно.
Во всех отношениях, кроме рассмотренных выше, схема на рис. 10 работает так же, как и схема на рис. 9, и,
следовательно, обеспечивает дистанционное управление положением прожектора.
На рис. 11 представлена принципиальная схема одного из способов применения нашего изобретения в
системе слежения. Это показано с использованием одного из двух трансформаторных модуляторов, отдельно
показанных на рис. 5 и описанных ранее в данной спецификации. Два сердечника 127 и 128, несущие
первичные обмотки, установлены на следующем элементе 129, который должен следовать за подвижным
элементом 130 относительно движений, состоящих из вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости. На
подвижном элементе установлены якоря 131, 132, несущие вторичные обмотки. Они настраиваются
конденсаторами 133 и 134 и соединены последовательно, противоположно полюсам первичной обмотки
понижающего трансформатора 135.
Вторичная обмотка соединена линиями электропередачи 136 с первичной обмоткой повышающего
трансформатора 137. Функция этих трансформаторов заключается в том, чтобы нагрузить линии
электропередачи 136 низким импедансом, чтобы изменения паразитных емкостей, например, изменения
пропускной способности проводки при различных условиях монтажа, не влияли на фазовые соотношения
напряжений в цепях.
В случаях, когда крутящий момент на подвижном элементе 130 должен быть чрезвычайно низким, например,
когда подвижный элемент является чувствительным элементом гирокомпаса, магнитный поток между
сердечниками и якорями трансформаторов модулятора должен быть очень малым, чтобы предотвратить
магнитное трение между подвижным и следующим за ним элементами. В гирокомпасе предусмотрено
трехфазное питание, и в схеме 70 на рис. 11 оно используется для питания трансформаторов модулятора;
для поддержания низкого значения первичного тока установлен ограничивающий резистор 138. Входной
сигнал на модулирующий трансформатор регулируется по фазе таким образом, чтобы получать напряжения
нужной фазы для применения в схеме фазового сдвига, путем подключения питания к этому трансформатору
из двух точек: одной точки на одной из трех фазных линий питания 80 и другой — регулируемой точки отвода
на потенциометре 139. Первичная обмотка 140 трансформатора 144 питается от одной из фаз того же
трехфазного источника. 85 Когда магнитный поток в модуляторных трансформаторах мал, выходное
напряжение также мало и требует усиления, прежде чем его можно будет использовать в качестве
напряжения сдвига фазы.
90 В схеме на рис. 11 для усиления используется экранирующая сетка 141, при этом напряжения на аноде,
экранирующей сетке и сетке формируются из соответствующих точек на потенциометре 142, питаемом от
источника постоянного тока 96, а катод нагревается токами, получаемыми от обмотки 143 трансформатора
144.
Выход повышающего трансформатора 137 подается между сетью и напряжением 100 В.
катод клапана 141 через конденсаторы 145, 146. Конденсатор 145 выполняет функцию настроечного
конденсатора для вторичной обмотки трансформатора 147, первичная обмотка которого подключена в 105 к
анодной цепи лампы 141. Действие этого трансформатора заключается в том, что он заставляет лампу 141
колебаться, последствия чего будут описаны далее. Между первичной обмоткой реактивного трансформатора
147 и положительным выводом потенциометра 142 соединена первичная обмотка фазосдвигающего
трансформатора 148, вторичная обмотка которого соединена между сетками ламп накаливания 115 149, 150
через токоограничивающие резисторы сетки 151, 152. Нагрев ламп осуществляется током, отбираемым от
обмотки 153 с центральным отводом трансформатора 144. Между центральным отводом этой обмотки 120 и
центральным отводом вторичной обмотки трансформатора 148 подключен резистор 154, через который
поддерживается фазовое напряжение смещения, получаемое от обмотки 155 трансформатора 144 125, но
измененное по фазе относительно этого выходного напряжения из-за действия реактивного сопротивления
156.
Питание ламп осуществляется от обмотки 157 трансформатора 144, один из которых, 130 417,995,
используется в двигателе 163 для создания колебательных моментов в системе. Принудительная вибрация,
придаваемая системе, имеет дополнительное преимущество, заключающееся в устранении тенденции
статического трения удерживать следующий элемент на небольшом расстоянии от его истинного нуля, а в
случае гирокомпасов состояние вибрации следующей системы имеет ряд других преимуществ.
Метод, показанный на рис. 11 из 75, заключающийся в том, чтобы заставить лампу усилителя колебаться для
того, чтобы накаленная лампа подавала переменный ток для привода двигателя последующего импульса,
очень прост там, где его можно использовать, но он имеет ограничения, которые 80 делают его
неприменимым для некоторых целей, поэтому могут потребоваться более сложные методы. Одним из
недостатков метода является то, что процесс генерации колебаний лампой снижает её эффективность в
качестве усилителя. Альтернативным методом, который можно использовать, когда такое снижение
эффективности недопустимо, является подача в цепь низкочастотных колебаний, получаемых от отдельного
лампового генератора или от отдельного генератора переменного тока.
Однако, мы считаем предпочтительным, а иногда и необходимым методом, например, когда требуются
сильные колебания двигателя, которые невозможно получить с помощью низкочастотных переменных
напряжений без нарушения работы фазового управления, создание колебаний двигателя путем подачи в цепь
напряжений питающей частоты, модулированных на низкой частоте. Эти напряжения могут применяться
различными способами, но для облегчения тестирования и настройки цепей мы предпочитаем подавать их на
схемы фазового сдвига и использовать модулированные напряжения 105 типа с подавлением несущей.
На фиг. 12 представлена принципиальная схема способа осуществления нашего изобретения, в котором
используются колебательные напряжения двигателя указанного типа. На рисунке 110 показан мост А.С.
Уитстона 165, используемый в качестве модулятора с позиционным управлением, обеспечивающего
выходной сигнал, модулируемый перемещением подвижного элемента 166 относительно следующего
элемента 115 167. Этот выходной сигнал подается на первичную обмотку входного трансформатора 168,
выходной сигнал которого подается между сеткой и катодом усилительной лампы 170 через сглаживающий
конденсатор 120 169. Высокое напряжение и смещение сетки для этой лампы обеспечиваются
соответственно дросселем 171 и сопротивлением 172 от потенциометра 173, подключенного в качестве
нагрузки параллельно выходу выпрямителей 174. На эти выпрямители подается переменное напряжение от
обмотки 175 трансформатора 176, а их выходное напряжение сглаживается системой сглаживания 177.
Усиленный выходной сигнал лампы 170 130 соединен с центральным отводом обмотки 153, а другой конец
соединен с анодами ламп 149, 150 по альтернативным путям, либо через соответствующие обходные или
сглаживающие конденсаторы 158, 159, либо через якорь 160 и соответствующие обмотки возбуждения 161,
162 двигателя последующего выключателя 163 и через переключатель управления 164.
Последующий двигатель 163 либо соединен с последующим элементом 129 редуктором, либо установлен на
том же валу, что и он.
Принцип работы устройства следующий: перемещение между подвижным элементом 130 и следующим за
ним элементом 129 приводит к возникновению выходного сигнала от трансформаторов модулятора, который
усиливается лампой 141 и подается таким образом, чтобы вызвать фазовый сдвиг напряжения сетки ламп
149, 150. Баланс выпрямленных токов в обмотках возбуждения 161, 162 двигателя 163 нарушается, и
двигатель вращается в одном направлении, поворачивая следующий элемент 129 в направлении,
уменьшающем выходную мощность последующего трансформатора. Таким образом, система в целом
стремится свести к нулю смещение между движущимся и следующим за ним элементами, то есть заставить
следующий элемент следовать за движущимся.
Однако существует ряд факторов, которые заставляют следующего участника искать истинное нулевое
положение, вместо того чтобы найти его и остановиться в нем.
К ним относятся наличие статического трения, незначительных люфтов в зубчатых передачах, упругих
деформаций в механической системе и временных задержек в электрических цепях. Установлено, что
склонность к охоте может быть значительно снижена, что позволяет использовать более высокую
чувствительность в системе слежения, если двигатель системы слежения будет совершать небольшие
колебания с частотой значительно большей, чем та, с которой происходит естественная охота.
Этот эффект, вероятно, обусловлен тем, что зубья шестерни, находясь в состоянии вынужденных колебаний,
фактически расширяются, чтобы компенсировать любой возможный люфт, а также тем, что эффекты
изменения направления действия статического трения распределяются по всему циклу любых колебаний,
которые могут происходить, вместо того, чтобы концентрироваться в отдельных моментах цикла. Именно по
этой причине лампа 141 настроена на колебание с низкой частотой, которая, тем не менее, значительно выше
частоты, с которой происходит естественная «рыскание» системы.
Колебания подаются на сетки ламп накаливания и изменяют выпрямленные анодные токи, тем самым
изменяя относительную силу токов в обмотках возбуждения 161, 162 и вызывая токи 417,995, которые не
могут пройти через дроссель 171 и, следовательно, подаются через блокирующие конденсаторы 178, 179 на
первичную обмотку фазосдвигающего трансформатора 180 после изменения фазы фазосдвигающей цепью
190, 191, 192, 193. Выходной сигнал трансформатора 180 подается на сетки накаливания ламп 194, 195 через
токоограничивающие резисторы сетки 196, 197. Катоды ламп нагреваются током от обмотки 196
трансформатора 176. Переменные напряжения, генерируемые другой обмоткой 197, сдвигаются по фазе
сетью 198, 199, 200, 201 и подаются между катодами ламп и центральным отводом вторичной обмотки
трансформатора 180, образуя таким образом фазовое смещение. Другие обмотки трансформатора 176
включают в себя: 202 обмотку, нагревающую катод лампы 170, 203 обмотку, подающую питание на двигатель
204 и на лампы накаливания, 205 первичную обмотку, подключенную к источнику питания, и 206 обмотку,
являющуюся источником напряжений для колебаний двигателя.
Последние сдвигаются по фазе с помощью цепи 207, 208, 209, 210 и подаются на первичные обмотки 211, 212
низкочастотного модулятора 213. Он состоит из двух U-образных трансформаторных сердечников 214, 215, на
которых расположены первичные обмотки 211 и 212 и вторичные обмотки 216, 217 соответственно.
Магнитные цепи двух трансформаторов замыкаются железным диском 218, который отделен от сердечников
небольшим воздушным зазором. Этот диск установлен эксцентрично на валу и вращается.
Предпочтительно, чтобы он приводился в движение от вала генератора, подающего питание в цепь. Диск
вращается с частотой, с которой необходимо вызвать колебания двигателя: при вращении он поочередно
открывает каждый из двух сердечников трансформатора, тем самым попеременно уменьшая выходную
мощность вторичных обмоток трансформатора 216, 217. Они соединены в противоположных направлениях,
так что когда оба ядра покрыты одинаково, выходной сигнал отсутствует. Таким образом, двойной
трансформатор 213 выдает модулированный выходной сигнал, среднее значение которого равно нулю, при
этом несущая частота равна частоте источника питания, а частота модуляции — частоте вращения диска 218.
Модулированный выходной сигнал устройства 213 5,5 подается на потенциометр 219, так что доля сигнала,
подаваемого на конденсатор 179, может регулироваться.
Напряжение, подаваемое на анодную цепь лампы 170, создает напряжение на фазосдвигающем
трансформаторе 180.
Общий принцип работы системы слежения, показанной на рис. 12, аналогичен принципу работы системы,
показанной на рис. 11, при этом анодные цепи ламп накаливания и цепи двигателей идентичны. Однако
можно получить значительно более сильные колебания двигателя, поскольку колебания двигателя
осуществляются путем подачи на фазосдвигающий трансформатор напряжений частоты питания, которые
вызывают изменение токов в лампах на 70° аналогично управляющим напряжениям посредством фазового
регулирования. Таким образом, управляющие напряжения не оказывают влияния на работу фазового
регулирования.
На рис. 13 представлена принципиальная схема еще одного из 75 способов осуществления нашего
изобретения.
Первичная обмотка 220 питающего трансформатора 221 питается от одной фазы трехфазной сети. Имеется
три вторичные обмотки: 222 для нагрева катода усилительной лампы 223 и 224 для нагрева катодов ламп
накаливания 225, 226 и 227 для питания ламп и двигателя 228. Модуляторный трансформатор 85 229
питается от соответствующих точек отвода в трехфазной системе, которые определяются с помощью
потенциометра 230: таким образом достигается правильное фазовое соотношение для напряжения сдвига
фазы, которое получается от модуляторного трансформатора 229 и подается на фазосдвигающий
трансформатор 231 после усиления с помощью лампы 223. Вторичная обмотка фазосдвигающего
трансформатора 95:
231 состоит из двух отдельных одинаковых обмоток, которые соединены между собой через конденсатор 232
параллельно вторичной обмотке 233 трансформатора 234. 100 Вторичная обмотка 233 имеет центральный
отвод, так что фазовое напряжение смещения может подаваться между этим центральным отводом и
катодами термоэлектрических преобразователей. Фазовое напряжение смещения получается с выхода 105
потенциометра 235, на который, в свою очередь, подается напряжение путем подключения его к одной из трех
фазовых линий, а точка на потенциометре 236 — к другой паре линий. Таким образом, фазовое напряжение
смещения регулируется потенциометром 236 по фазе, а по величине — потенциометром 235.
Общий принцип работы схемы аналогичен принципу работы схем на рис. 11 и 12, за исключением способа
поддержания колебаний двигателя. Лучше всего это понять, рассматривая двигатель, который колеблется
под воздействием внешних напряжений, поступающих в фазосдвигающий трансформатор 231 (фаза 120),
напряжение которого соответствует типу колебаний двигателя, и изучая влияние этих колебаний на цепь.
Будет показано, что эти внешние напряжения не нужны, поскольку схема генерирует напряжения
необходимого типа.
Ток, протекающий через лампу 225, будет изменяться с той же низкой частотой, с которой происходят
колебания двигателя. Этот ток имеет постоянную составляющую и переменную составляющую. 130 417,995
417,995 Таким образом, изменяющийся ток имеет низкочастотную составляющую и составляющую,
модулированную частотой источника питания на низкой частоте. Когда через лампу 225 проходит высокий ток,
через лампу 226 проходит низкий ток. Таким образом, между анодами возникнет разность потенциалов,
которая будет иметь низкочастотную составляющую и составляющую частоты питания, модулированную на
низкой частоте. Оба параметра будут применены к трансформатору 234 и, следовательно, повлияют на цепи
232 и 233.
Модулированная частота питания имеет подходящий тип для сдвига фазы напряжений сети и,
следовательно, для того, чтобы накаленная лампа поддерживала колебания двигателя. Таким образом, вся
система является самодостаточной и не требует внешних источников напряжения в цепи сдвига фазы.
Низкочастотная составляющая также в некоторой степени влияет на выходной сигнал ламп накаливания, и
поэтому возникает общий эффект обратного действия, благодаря которому резонансный контур 232, 233
управляет рабочей частотой и, следовательно, частотой колебаний двигателя. Система вращения двигателя,
показанная на рис. 13, имеет ограниченную область применения из-за наличия в цепи низкочастотных
напряжений, но является более экономичной, чем система, показанная на рис. 12.
Каждой из представленных здесь схем соответствует аналогичная схема, которая будет вести себя точно так
же.
Выпрямленный ток, проходящий через любую лампу накаливания, зависит от фазового соотношения между
напряжениями на сетке и аноде.
Изменение каждого из этих параметров на 180 градусов не приведет к изменению работы устройства.
Следовательно, для любой из показанных схем, в которой две накаливаемые лампы сбалансированы
относительно друг друга, можно получить производную схему, изменив фазу питания одного из анодов и
одновременно изменив фазу питания сетки той же накаливаемой лампы. Например, на рис. 10 пара ламп
накаливания с сетчатым сердечником 91 и 92, выполняющих функцию полноволновых выпрямителей,
уравновешивается с парой ламп 93 и 94. Если лампы 92 и 94 удалить из схемы, лампы 91 и 93 останутся в
рабочем состоянии в качестве полуволновых выпрямителей, сбалансированных друг относительно друга,
аналогично лампам в других показанных схемах. Аналогично, если из схемы удалить лампы 91 и 94,
оставшиеся лампы 92 и 93 будут работать как полуволновые выпрямители, сбалансированные друг
относительно друга. Схема, в которой работают только элементы 92 и 93, связана со схемой, в которой
работают только элементы 91 и 93, посредством связи указанного типа, и наше изобретение
распространяется на использование таких схем.
Нет необходимости приводить подробности таких производных схем, поскольку из приведенных здесь
описаний схем будет очевидно, как эти производные схемы могут быть сформированы.
Датировано 11 января 1933 года.
Для компании SPERRY GYROSCOPE COMPANY INC., Фрэнсиса Лоринга Мосли и Роберта Хейса Нисбета,
Stevens, Langner, Parry & Rollinson, дипломированных патентных поверенных, 5-9, Quality Court, Chancery
Lane, Лондон, W.C. 2, и по адресу: 17, John Street, Нью-Йорк, США.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в системах электрического слежения и дистанционного управления.
Мы, компания SPERRY GYROSCOPE COMPANY INC., зарегистрированная в соответствии с
законодательством штата Нью-Йорк, США, по адресу: Manhattan Bridge Plaza, Бруклин, Нью-Йорк, США,
Фрэнсис Лонго Мосли, гражданин США, проживающий по адресу: 140, Willow Street, Бруклин, округ Кингс,
Нью-Йорк, США, и Роберт Хейз Нисбет, подданный Великобритании, проживающий по адресу: 24, Penwerris
Avenue, Остерли, Мидлсекс, Англия, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к электрическим системам, будь то для позиционного управления объектами в
качестве системы слежения или дистанционного управления, или для общих промышленных целей, где один
или несколько электродвигателей находятся под воздействием выходного сигнала так называемой
газоразрядной трубки с сеткой, включающей катод, анод и управляющий электрод, далее именуемые 95. Эта
Соседние файлы в папке патенты