Электростатический компаратор мощности

Класс 21 е, 5 е Ъ 100156 СССР/71 тц; САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К, П, Широков ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ КОМПАРАТОР МОЩНОСТявлено 8 июля 1962 г. за47,264/449446 в Комитет по делам мер и измеритепьн приборов при совете Министров СССРДля точных измерений величин пе ременного тока применяются прибо ры, получившие название компарато ров Назначением компараторов яв. ляется установление тождества значений одноименных электрических величин, различающихся по частоте. Это позволяет находить значения величин переменного тока повышенной частоты, измеряя абсолютные значения величин постоянного тока или переменного тока низкой частоты, эквивалентные измеряемым. Этим достигается весьма существенное повышение точности измерений, так как на постоянном токе измерепия весьма точны,От компаратора не требуется длительной устойчивости характеристик, в связи с тем, что процесс сравнения производится в течение небольшого промежутка времени. Основные требования к нему - это независимость показаний от частоты и высокая чувствительность. Электродинамические приборы могут применяться для точных измерений лишь при частоте не выше 1000 - 1500 ги, и поэтому не могут удовлетворить современные потребности в измерениях при более высоких частотах. Термоэлектрический компаратор может дать весьма малую погрешность в широкой полосе частот, по крайней мере в пределах до 20000 гц она может быть не большей 0,01 - 0,02%.Однако применение термоэлектрического метода, весьма удобного для измерений токов и напряжений, приводит к громоздкой схеме и сложной процедуре измерений при сравнении мощностей. Кроме того, в схеме термоэлектоического ваттметра возникает специфическая погрешность пзза неквадратичностп характеристик термоэчементовПредметом настоящего изобретения является электростатический компартор, свободный от этих недостатков, В основе применения квадрантного электрометра для измерения мощности переменного тока лежит независимость показаний электростатического прибора от частоты,Вопросам конструкции и методики измерений уделяется много внимания г, литературных источниках. Однако, в них электрометр использован как показывающий прибор, требующий кропотливой градуировки г, весьма большом числе точек шкалы и все же не да 1 ощий полной уверен ЛЪ 100156ности в получаемых результатах измерения, поскольку малейшие изменения установки прибора или условий, в которых он находится, могут изменить градуировку, Кроме того, описанные в этих раоотах приооры весьма нежны, непортативны, имеют большое время успокоения, а потому их область применения весьма ограничена.С целью устранения некоторых из указанных недостатков предлагалось применить компенсацию вращающего момента, создаваемого измеряемой мощностью, одновременно приложенным к электрометру напряжением постоянного тока, Однако данный прием не нашел практического применения, повидимому, изза того, что при этом в каждой измеряемой точке приходится производить четыре уравновешивания с переключением полярности напряжений на бисквите и квадрантах вследствие наличия контактных разностей потенциалов.Предлагаемый компаратор также представляет собою квадрантный электрометр, включенный по схеме измерения мощности, Согласно изобретению на его подвижной части, помимо бисквита, помещена миниатюрная оомотка, находящаяся в поле постоянного магнита и образующая магнитоэлектрический возвратитель, позволяющий компенсировать вращающий момент, создаваемый измеряемой мощностью. Кроме того, с целью повышения надежности и транспортабельности согласно изобретению в приборе предлагается применить заполнение жидкостью с большой диэлектрической проницаемостью (например, нитробензолом). Это позволяет при сохранении высокой чувствительности значительно уменьшить период свободных колебаний и связанное с ним время успокоения, одновременно увеличив противодействующий момент и устойчивость нулевого положения. Вместе с тем, заполнение вязкой иидкостью позволяет применить сильно переуспокоенный режим движения, что (по проф. Козыреву, ЛЭТИ), значительно уменьшает влияние внешних вибраций на работу прибора. Предлагаемый прибор можно выполнить на растяжках, что сделает его легко транспортируемым и простым в оослуживании.При измерениях мощности с помощью предлагаемого прибора вращающий момент, приложенный к бисквиту электрометра, должен быть скомпенсирован моментом тока в магнитоэлектрическом возвратителе. Как известно, вращающий момент электрометра в схеме для измерения мощности пропорционален последней, причем, поскольку в новом приборе бисквит всегда приводится в начальное положение, влияние различного рода ассиметрий исключается.Момент магнитоэлектрического возвратителя пропорционален току в рамке, следовательно, ток в возвратителе прям опропорционален искомой мощности. Этот ток в зависимости от требуемой точности можно измерять стрелочным микроамперметром или компенсационным методом.Коэффициент пропорциональности между током и мощностью можно определять двумя способами: либо к бисквиту и квадрантам прикладывают напряжения постоянного тока, создающие тот же вращающий момент, что и на переменном токе, либо измеряют прибором мощность переменного тока низкой частоты, выделяемую в точно известном сопротивлении. Эту мощность можно вычислить, измерив приложенное к сопротивлению нагрузки напряжение, например, с помощью термоэлектрического компаратора напряжения. Проверка постоянства коэффициента пропорциональности может производиться сколь угодно часто, необходимые для этого элементы могут быть включены в комплект установки.По новым литературным данным диэлектрическая проницаемость нитробензола остается постоянной при частотах почти до 4 мггц, и лишь при более высоких частотах начинается ее падение, Поэтому прибор позволяет осуществлять точные измерения в широкой полосе частот. Объемное сопротивление хорошо очищенного нитробензола достигает 10 ф ом-см, что недостаточно для электрометрических измерений обычного типа, где требуется высокая изоляция между бисквитом и квадрантами, но при применении прибора в качестве компаратора мощности вполне допустимо.Предлагаемый электростатический компаратор может без внесения каких-либо изменений, кроме схемы включения, применяться для измерения напряжения, однако, при наличии более простого термоэлектрического компаратора такое его использование не является актуальным. Предмет изобретения1, Электростатический компаратор мощности, представляющий собой квадрантный электрометр, включенный по схеме измерения мощности, работающий в условиях компенсации вращающего момента противодействующим моментом, создаваемым электрическим путем, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса уравновешивания прибора, для создания противодействующего момента применен магнитоэлектрический элемент, состоящий из укрепленной на подвижной части прибора обмотки, обтекаемой вспомогательным постоянным током, и неподвижного магнита, в поле которого расположена обмотка.2. Электростатический компаратор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пространство между квадрантами и бисквитом заполнено жидкостью с большой диэлектрической проницаемостью с целью увеличения вращающего момента и успокоения подвижной части.