Устройство для исследования электротехнических материалов

 

Класс 21е, 37,,„

1 1АТЕг! 1 -,1

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А, М. Арьев

УСТРОИСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ

Заявлено 19 апреля 1947 г. за № 370086 в Министерство электростанций СССР с присоединением заявки № 856177

Предлагается устройство для исследования электротехнических материалов, в частности для определения угла диэлектрических потерь и для определения магнитных свойств материалов.

В известных устройствах для определения угла диэлектрических поте 1ь последний находится путем вычислений на основе результатов двух измерений, одно из которых дает величину тока в зависимости or фазы, а другое — величину тока, не зависящего от фазы подводимого к образцу напряжения.

Целью предлагаемого изобретения является создание универсального устройства для определения как диэлектрических, так и магнитных характеристик материалов с возможносгыо непосредственного отсчета значений измеряемых величин по шкале стрелочного индикаторного прибора без дополнительных вычислений.

Это обеспечивается наличием в устройстве двух параллельны . ветвей, включаемых последовательно с источником переменного тока и испытуемым образцом, в одну из которых включен ламповый выпрямитель, а в другую — триод (или тиратрон), на сетку которого подается напряжение, совпадающее по фазе с напряжением на испытуемом образце.

Отсчет значений угла диэлектрических потерь осуществляется по шкале логометра, измеряющего отношение токов в ветвях, или по шкале вольтметра, измеряющего разность падений напряжения в двух активных сопротивлениях, включенных последовательно с ламповым выпрямителем и триодом.

Возможность определения магнитных свойств материалов обеспечивается наличием в устройстве двух обмоток, служащих для помещения в них испытуемого образца, и переключателя, предназначенного для включения одной из обмоток в цепь триода (или THpATpoHB) последоват(льно с источи!1ком нс1)сменного TQKа1, d д1)угой — в це11ъ Выг1рямителя последовательно с измерительным прибором.

На фиг. 1 изображена полная электрическая схема устроиства; ча фиг. 2 — часть схемы, действующей при определении угла диэлектри.еских потерь и емкости; на фиг. 3 — - часть схемы, действующей при снятии магнитных характеристик.

Полная схема устройства, изображенная на фиг. 1, состоит н испытательного трансформатора Т, трехэлектродной лампы или тиратрона Л1, выпрямительной лампы Л2, двух одинаковых сопротивлений

R1 и Rz, включенных по схеме делителя напряжения, уравновешиваю щих сопротивлений Rз и R,, сопротивлений R6 и R-, фазорегулятора, регулировочных сопротивлений Rq и R8, сопротивления смещения R,„ двух магнитоэлсктрических измерительных приборов: прибора А и вольтметра, переключателей П,, IIg, Пз, П1, П5, Пб и П7 и испытуемых образцов 01 и 0>.

Трансформатор Т может быть сменным, секционированпым или же разделен на два трансформатора, s одном из которых сосредоточе ны обмотки для питания накала ламп и обмотка фазорегулятора, в другом — обмотка высокого напряжения для питания анода ламп. Пер вичнь)е обмотки обоих трансформаторов в этом случае должны питаться от одного источника тока

Все переключатели, кроме переключателя П,, управляются одно. рукояткой, поэтому они в дальнейшем называются «общий переключи тель П».

Для определения фб (тангенс угла потерь диэлектрика) общий переключатель П ставится в положение а и схема устройства принимает вид, показанный на фнг. 2.

Ток, протекающий через испытуемый образец 01, разветвляется в точке и> на две равные части, одна из которых протекает через лампу . I1, а другая — через лампу JI,. На сетку лампы Л1 поступает напряжение, совпадающее по фазе с напряжением, поступающим на образец.

Icosy

Ток У1, протекающий через лампу Л1, равен I! ——, a ток 12, прзI текающий через лампу Л2, равен /2--, где (— эффективное зна2 чение тока. Эт!! токи можно пропустить через соответствующие обмотки логометра магнитоэлектрической системы, который измерит их отношение.

Шкала логометра может быть проградуирована непосредственно з значениях tg6. Вместо тпратрона можно взять триод, что повысит надежность схемы.

На чертеже изображена схема не с логометром, а с обычным вольтметром. Это позволяет использовать тот же измерительный прибор и для других измерс гий, описываемых ниже.

В этом случае в к !)кду!о ветвь Л, и Л2 вводится сопротивление

R1 —— R2 = R. Ha сопро)ивлснии будет иметь место падение напряжения, соотвс тственно.

I, У

U! — — —,— Runs!p и U == — R.

2 2

Измеряя разность потенциалов между двумя равноотстоящими от центра точками, будем иметь:

IR — Ь, — 01 =- — (1 — соз(р) .

С известной степенью считать соя) = !<>д, приближения можно

U = - — (1 — tg6) IR 1Ц

tg ) == )--/Я т. е откуда

Следовательно, после предварительной градуировки шкалы ig<5 может быть определен непосредственным отсчетом по шкале измери. тельного прибора (вольтметра) без дополнительных вычислений.

Таким образом, для измерения tg6 достаточно поставить общий переключатель П в положение а, а вольтметровый переключатель П4 —в положение 6> — 6>, после чего произвести отсчет по шкале вольтметра V.

Если переключатель П, перевести в положение а — г1, то вольтметр V окажется включенным как амперметр, с шунтом и им можно

I измерять емкость образца 0, так как С =- †„, где Us — напряжение, * приложенное к образцу Оь Производя измерение емкости при постоянном напряжении Ug, можно проградуировать вольтметр V в единицах емкости Если явится необходимость измерить емкость С при други напряжениях, то истинное значение емкости C„легко может быть вычислено из соотношения

При использовании устройства для снятия магнитных характеристик необходимо повернуть рукоятку общего переключателя П в положение 6 (фиг. 3).

Если переключатель П, поставить в положение г,— а, то вольтметр V покажет падение напряжения U4 во вторичной цепи испытуемого образца О и, следовательно, максимальное значение индукции в и,.)п испытуемом образце В „„., =,, где з — его поперечное

4,44 г.s !Г, сечение, à — число витков вторичной обмотки и f — частота перемен108 ного тока. Считая их постоянными, можно положить 4 44 — — С,, 4,44/ . К-s где С, — постоянная величина. В результате получим

Вм(кс C1U4

Снабдив вольтметр третьеи шкалой, можно непосредственно отсчитывать В

Переводя переключатель П, в положение в — в2 и передвигая дви>кок реостата Rz до тех пор, пока стрелка вольтметра V не окажется на нуле по шкале индукции В, получим, что амперметр А будет измерять напряжение, равное реактивной составляющей падения напряж-. ния Us на сопротивлении Rq, т. е. Uq = R>lsinqр, а так как сопротив",; 5 ние Rq есть величина постоянная, то Ising = — можно непосредственно отсчитать по шкале прибора А.

Можно отградуировать шкалу прибора А так, чтобы он непосред0,4 —,): 2. W; ственно показывал не Ising, а Из1п, где /г =, a )Г1— число витков первичной обмотки и l — — длина средней силовой линии.

Магнитная проницаемость образца может быть, следовательно, вычислена, как отношение показаний двух приборов u =- -""", где

I =-frlsinq есть показание прибора А.

На основании полученных результатов можно также определить потери в железе. Для этого передвигают рычаг реостата Rz до тех пор, пока вольтметр V опять не покажет В „„,, тогда прибор А покажет активную составляющую падения напряжения íà Rz, т. е. U„=R>lcoscp, а, снабдив прибор А второй шкалой, можно отсчитать 1"=Icos ср.

Так как потери в железе R„. = U4lcosq —, то, производя измеW1 рения при постоянном напряжении U, получим R, =lг,l", где!г =U, К . а I — отсчет по прибору А, Таким образом, снабдив прибор Л третьеи шкалой, можно непосредственно измерять потери в железе.

Предмет изобретен и я

1. Устройство для исследования электротехнических материалов, в котором измерение угла диэлектрических потерь осуществляется путем сравнения активной слагающей и полной величины тока, пропускаемого через испытуемь:й образец, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно составлено из включаемых последовательно с источником переменного тока и испытуемым образцом двух параллельных ветвей, в одну из которых включен ламповый выгрямитель, а в другую — триод (или гиратрон), на сетку которого подается напряжение, совпадающее IIQ фазе с напряжением на испытуемом образце, с целью непосредственного отсчета угла диэлектрических потерь по шкале логометра, измеряющего отношение токов в ветвях.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что последовательно с выпрямителем и триодом включены активные сопротивления, с целью непосредственного отсчета угла диэлектрических потерь по шкале вольтметра, измеряющего разность падения напряжения в этих сопротивлениях.

3. Устройство по п. 1, и т л и ч а ю щ с е с я тем, что, с целью использования его также для определения магнитных свойств материалов, оно снабжено двумя обмотками, служащими для помещения в них испытуемого образца, и переключателем, предназначенным для включения одной из обмоток в цепь триода (или тиратрона) последователь но с источником переменного тока, а друго" — в цепь выпрямителя последовательно с измерительным прибором. № 86192 ЕЙ

Фиг.

Редактор Е Ланцбург Тсхрсд А. А. Камышникова Корректор Г. Е. Кудрявцева

Подп. к печ. 8.111-61 r

Зак. 324

2/6

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР, Москва, Петровка, 14.

Формат бум. 70) 108 /

Тираж 220

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д.

Объем 0,51 уел. и. л.

Цеча 8 кон открытий