- •II. Анализ и синтез средств измерений
- •2.1. Математические модели и обобщенные структурные схемы измерительных преобразователей (ип) и измерительных приборов
- •2.2. Энергия систем. Обобщенные силы, действующие в системе. Обобщенные скорости.
- •2.3. Меры в измерительной технике
- •2.4. Классификация измерительных преобразователей
- •2.5. Синтез измерительных приборов
- •2.6. Приборы с уравновешиванием механических сил и моментов
- •2.7. Динамические свойства измерительных преобразователей и приборов.
- •2.8. Коррекция динамических характеристик измерительных преобразователей
- •2.9. Измерительные приборы с уравновешиванием электрических величин
- •2.10. Компенсаторы постоянного напряжения
- •2.11 Компенсаторы переменного напряжения
- •2.12. Измерительные мосты
- •2.13. Цифровые измерительные приборы.
- •2.14. Применение микропроцессоров в измерительных приборах
2.11 Компенсаторы переменного напряжения
Принцип уравновешивания напряжений может быть применен и на переменном токе. При этом для осуществления компенсации измеряемого напряжения компенсирующим напряжением необходимо, чтобы их мгновенные значения были равны в любой момент времени, что возможно при условии, еслииодной и той же частоты и формы. Обычно форма - синусоидальная, а может быть любая, так что полной компенсации в общем случае осуществить нельзя. Поэтому уравновешивают лишь основную (первую) гармонику.
В качестве указателя равновесия используется прибор, обладающий избирательными (селективными) свойствами, например, вибрационный гальванометр или усилитель с резонансным фильтром и электромеха-ническим прибором.
Регулируемое по фазе и амплитуде компенсирующее напряжение можно получить двумя способами: с помощью фазорегулятора и делителя напряжения и как геометрическую сумму двух регулируемых по амплитуде напряжений Uа и Uj , сдвинутых одно относительно другого на постоянный угол, равный 90°. В соответствии с этим имеются две разновидности компенсаторов переменного тока – полярно-координатные и прямоугольно-координатные.
Принципиальная схема полярно-координатного компенсатора приведена на рис. 2.10. Компенсирующее напряжение определяется как
.
Модуль рабочего тока контролируется амперметром А и устанавливается реостатом Ry, Применение амперметра для контроля рабочего тока вызвано тем, что отсутствуют меры переменных токов и напряжений, аналогичные нормальным элементам постоянного напряжения.
Рис. 2.10 Рис. 2.11
Следовательно, погрешность измерения модуля Uх будет определяться погрешностью амперметра A. Регулируя значение Uk перемещением движков делителя и изменяя фазу к поворотом ротора фазорегулятора, добиваются отсутствия отклонения указателя равновесия, и по положению движков делителя и ротора фазорегулятора отсчитывают
На рис.2.11 показана принципиальная схема прямоугольно-координатного компенсатора. Он имеет два делителя напряжения, средние точки которых соединены проводником. Делитель R1 питается рабочим током Iр, устанавливаемым по амперметру. В цепь тока Iр включена первичная катушка взаимной индуктивности M , предназначенной для питания делителя R2 током , который равен
, где –ЭДС во вторичной обмоткеL2-индуктивность вторичной обмотки М, сопротивление которой ,–сопротивление, необходимое для поддержания определенного значения токаIpj при изменении частоты.
Таким образом, ток Ipj сдвинут по фазе относительно тока Ip на 900, в результате и напряжения U и Uj сдвинуты на 900.
Добившись равновесия перемещением движков реостатов, определяют , откуда определяют его модуль и фазу
Компенсаторы переменного тока применяют для измерения малых по уровню напряжений, комплексных напряжений, а с дополнительными преобразователями измеряют токи и комплексные сопротивления. Очень удобны они при построении векторных диаграмм сложных электрических и магнитных цепей.