Электрический измерительный прибор

 

Класс 21е, 9

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ:.

ОПИСАНИЕ электрического измерительного прибора.

К авторскому свидетельству Г. П. Кульбуша, заявленному 19 ноября

1927 года (заяв. свид. J4 21004).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 декабря 1933 года. (200) Измерения некоторых электрических величин осуществляются приборами, позволяющими отсчитывать отношение сил токов, протекающих в двух разных цепях. Неравномерное магнитное поле, являющееся особенностью таких приборов, достигается в существующих уже приборах тем, что полюсные башмаки и сердечник образуют постепенно расширяющийся кольцевой зазор.

Предлагаемое изобретение имеет целью получение неравномерного магнитного поля в строго цилиндрическом кольцевом зазоре при помощи кососрезанного сердечника.

На чертеже фиг. 1 изображает схематически общий вид предлагаемого прибора; фиг. 2 — поперечный разрез по линии 1 — 1 на фиг. 1; фиг. 3 — продольный разрез по линии П вЂ” 11 на фиг. 1; фиг. 4 — развертку кольцеобразного сер. дечника.

Предлагаемый прибор состоит из двойной подвижной рамки обычного типа, обе обмотки которой, жестко скрепленные между собой, располагаются в одной плоскости так, что внешние части обмоток вращаются в кольцевом . зазоре между кольцеобразным сердечником С и полюсными башмаками Б, еимеющими внутренний выем цилиндрической формы, строго коаксиальный с внешней поверхностью сердечника. Сердечник срезан под некоторым углом к, его оси некоторой, найример, цилиндрической, поверхностью, параллельной своими образующими диаметру, соединяющему средины башмаков.

Направление токов в обмотках рамки выбирается таким, чтобы вследствие взаимодействия с магнитным полем каждая из обмоток стремилась сместиться к короткой образующей сердечника.

Направление злектромагнитных сил, действующих на рамку в надлежащем направлении, показано на фиг. 1 стрелками Р и F2. Таким образом, если в правой обмотке ток идет по часовой стрелке, то в левой он направлен против часовой стрелки, причем направле,ния токов согласованы с направлением магнитного поля так, что обмотки стремятся повернуться в зону более коротких образующих сердечника.

Если через одну из обмоток, имеющих, например, равное число витков, идет ток более сильный, чем через другую, и если в исходном положении рамка расположена в плоскости, проходящей через средины башмаков, то одна из сил F, Р, например, сила F» окажется большей, чем F>, и рамка начнет поворачиваться. Но при вращении рамки сила F< начнет убывать, так как обмотка, через которую проходит более сильный ток, начнет входить в зону более коротких образующих сердечника, а сила F, соответственно возрастать, так как обмотка с более слабым током начнет входить в зону более длинных образующих сердечника. Если разница между силами токов в обмотках не черезмерна, то силы F и 1-г в некоторый момент сравняются и рамка займет положение, : определяемое уравнением:

is л l1=,s пг l2 где i — сила тока в обмотках, и — число витков в них, — длины тех образующих сердечника, против которых остановилась рамка.

Как известно, сила, действующая на помещенный в магнитное поле элемент проводника, по которому протекает электрический ток, равна.

А Н. г . sin (.К s) . Ы

9819 гце . Н вЂ” напряжение магнитного поля в гауссах, — сила 1ока в амперах, Дз.— длина элемента проводника, 5 f — смещающая сила в граммах.

Учитывая, что внутренние части обмоток находятся внутри железного сердечника, где напряжение поля имеет близкую, к нулю величину, взаимодей. ствие этих частей обмоток с магнитным полем пренебрегается.

Итак, на рамку действуют две силы

F и F (фиг. 1), создающие два момента; Р,г и F r„r — радиус рамки. . Моменты направлены противоположно.

Равновесие рамки возможно при равенстве:

F,r — F»r...... (2) что дает при постоянстве

F =Fã ° " °... (2а)

Каждая из сил,(F или F,) представляет собой интеграл видаг

1 н.а.я яп(н;.ь ..) . .ь

9810 т. е. при изображенной на фиг. 1 — 3 конструкции

Н,i.в.1

Р= 98®о . . . . . . (4) где l — длина обмотки, находящаяся под действием магнитного поля, а и — число последовательно соединенных витков обмотки, Развертка боковой поверхности сердечника при, например, плоском его срезе имеет синусоидальную форму (фиг, 4). Среднее положение обмоток, имеющих некоторую ширину о, обозначено заштрихованными полосами. Подверженная действию магнитного поля ,цлина равномерно намотанных обмоток рамки определяется как средняя ордината заштрихованной поверхности, т. е. при среднем положении рамки как:

l + г (5) где h, и h,— длины наименьшей и наибольшей образующей сердечника.

Если рамка повернется из начального симметричного положения в некоторое, другое, опредеЛяемое углом поворота, то (фиг. 4) одна из обмоток будет находиться под действием. потока на длине l„a другая на длине l». Длины 1, и 1г могут, быть найдены из следующих соотношений:

Al+1i2 S г= —,, 2 В

l,= +-- —..... (7)

Ъ + hz 8 (б) где S — площадь-равная:

В + 2г

1и — 1)

S= r sin d z

4 °

1 В. (8) Q ——

2r или

S= 2 r.2sinвз1п — — .. (8а).

В

В виду малости угла —, полагаем ,В В

sin — = — вследствие чего:

2r 2r

2 В$1п ..... (9)

Подставляя найденное значение 5 уравнения (б) и (7), имеем:

hg + Ь г 1ы — 1(;

l, — — — sinз ° . (ба)

2 2

А + Ь2 All

l.— — 2,+ 2 sin q .. (7а) i

Если число последовательно соединенных витков и первой обмотке равно и»

i,==

У 1 Р г=—

9 й, (13) . (13а) а во второй и„то электромагнитные силы F> и F> соответсвенно равны:

Н. в,я /h„+ha,. 7и — Ь, — 9816 — a g я1п 9) . (10)

Н. и ha/hg+he, h .— hg

9810 1 2 + 2 $1П(Р) (10 ) где г, и 4 — силы, токов, протекающих в обмотках.

Имея в виду уравнения 2 и 2а

/Ц+ь, ь,— 4 г,и, — s1n iz <

2 2

Откуда

, Й,+г,д

Уравнение (12) показывает, что угол 9 поворота рамки не зависит ни от напряжения магнитного поля Н, ни от электродвижущей силы, генерирующей токи i> и 4 (поскольку для генерации токов прменен один источник э. д. с.).

Последнее обстоятельство становится ясным, если в уравнении (12) подставить вместо i, и i., равнозначащие им величины. где Z — напряжение источника э.д.с. а г; и r» — сопротивления соответственных цепей, тогда:

-I

Я вЂ” и1 — — ия — п+ — n

2 2 или кя я, +,п, Из уравнения (14) явствует, что предлагаемый прибор пригоден для измерения сопротивлений.

Предмет изобретения.

Электрический измерительный . прибор, подвижная рамка которого состоит

I из двух самостоятельных, расположенных в одной плоскости обмоток и вра-, щается в межжелезном пространстве одной и той же, по пути вращения рамки, ширины, образованном полюсными башмаками и внутренним сердечником, отличающийся тем, что для получения неравномерного поля при правильной цилиндрической поверхности выреза, башмаков Б, внутренний кольцеобразный сердечник С имеет различную высоту по пути вращения рамки.

К авторскому свидетельству 1 . П. Бульбуша М 33603, иг фиГ4

Эксперт В. kf. дорошевич

Редактор Усов

Леяяроииечатьсоюз. Тма. „Пач. Труа, Зак. 2197 — 1p06