Вибрационный гальванометр

Класс 21 е, 1.САНИ вибрационного гальванометра вторскому свидетельству ф, В. Майорова, заявле 1931 года (спр. о перв. 100165),О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 кВх=дЬ 81 п 384) Ийс ЬИПП Известны уже вибрационные гальванометры, снабженные сменными подвижными системами, настроенными на различную собственную частоту колебаний, соответственно тем или иным пре. делам частот измеряемых переменных токов, Согласно предлагаемому изобретению, катушка такого вибрационного гальванометра помещена в поле постоянного магнита, а настройка подвижной системы на резонанс осуществляет. ся помощью вспомогательного электромагнита таким образом, что настройка эта не меняет основного воздействующего на катушку поля,На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему гальванометра; фиг. 2 - конструктивную форму выполнения гальванометра; фиг. 3 и 4 - вид другой формы выполнения гальванометра в двух проекциях, и фиг. 5 - подвижную систему гальванометра для измерения токов высокой частоты.При прохождении переменного тока через подвижную катушку она приходит в колебательное движение, определяемое дифференциальным уравнением: де х - амплитуда колебании,т,":,; -:," -;"ГЕе 86523 момент инерции подвижнои системы,коэфициент демпфирования (засчет токов Фуко в металлических частях и воздушного демпфирования), - коэфициент электромагнитногсьдемпфирования, д - динамическая постоянная, Й - направляющая сила подвески, г - полное сопротивление колебаний,Ниже приводятся выдержки из теории резонансных колебаний, вытекающей из этого уравнения, для двух случаев режима работы гальванометра, встречающихся в практике, т. е. холостого хода и короткого замыкания.В первом случае, когда подвижная катушка гальванометра замкнута во внешней цепи на большое сопротивление по сравнению с собственным сопротивлением, например, при измерениях в импедансных мостиках, а также при испытании трансформаторов напряжения, электромагнитным демпфированием можно пренебречь и написать решение уравнения (1) при установившихся колебаниях в виде:я о в 1 п ( 9) р)тде сдвиг фазы тока, определяемойвыражением оР1 Я;Г - Л о 8 случае резонанса мы имеем равенствочастоты собственных колебаний подвижной системы с частотой переменного тока(4) ( при этом формула (2) может быть на.писана в виде91 о 1 в "+ 2х . . . (5),оуЕсли вместо коэфициента,о ввестичасто употребляемый в теории гальванометров коэфициент а ==, - =(б)2 /клгде К декремент затухания системы, то формула (б) для чувствительности Х, к переменному току даст нам выражение д/ 2 - ,. у 1 к 1)(7) дгде 5, = --- чувствительность к посто- У янному току,Отсюда следует что при холостом моде" гальванометра чувствительностьк току возрастет пропорционально магнитному полю и не зависит от его соб. ственного сопротивления.Поэтому, для достиженич высокой чувствительности к току, можно применять тонкие узкие катушки с большим числом витков (из тонкой проволоки); однако увеличение числа витков не дол-, жно сопровождаться заметным увеличе-нием момента инерции подвижной систе. мы, так как при заданной частоте величины 1( и О являются связанными соотношением (4) и увеличение К вызывает необходимость соответственно увеличить Й, т. е. уменьшить чувствительность.чено из рассмотрения и решение уравнения даст более сложную зависимость, так как г - импендансное сопротивление,Для абсолютного значения амплитуды можно путем различных преобразований получить формулуя 1 о и (гР+я-)и для чувствительностиформулу2 )/ 2 уд в (+ ф) к напряжению т. е, чувствительность к напряжению зависит от сопротивления гальванометра Кроме высокой чувствительности к току в практике измерений весьма важна ширина резонансной кривой, так как частота переменного тока не является совершенно стабильной и слишком ост. рый резонанс неудобен на практике. Это обстоятельство указывает также на необходимость малого момента инерции, так как при этом затухание уменьшается и ширина резонанса, пропорциональная затуханию, также уменьшается, Кроме этого, этим самым достигается быстрота следования гальванометра за изменениями силы тока в измерительной схеме, где он играет роль нулевого прибора. Влияние демпфирующего фактора при холостом ходе сказывается не так резко, как в других случаях, так как электро. магнитное демпфирование при большом Л мало, Короткозамкнутые витки уменьшают чувствительность к току, так как при этом помимо уменьшения динамической постоянной увеличивается демпфирование, Что касается чувствительности к высшим гармоникам при резонансе на 50 периодов, то для третьей гармоники получим:. = 0,35 . Ь, .Чувствительность к высшим гармоникам обычно бывает во много раз меньше, чем к основной волне.В случае короткого замыкания", когда подвижная катушка во внешней цепи гальванометра замкнута накоротко или на сопротивление, весьма малое по сравнению с сопротивлением гальванометра, электромагнитное демпфирование О в уравнении (1) не может бытьисклю и динамической постоянной, достигаямаксимума прич"- = р(10)При измерениях в схеме компенса.тора переменного тока или при испытании трансформаторов тока, гальванометршунтируется сравнительно малым сопротивлением и для чувствительности схемыжелательно иметь сопротивление гальва.нометра возможно меньшим,При этих условиях для достиженияоптимальной чувствительности к напряжению и динамическая постоянная должна быть взята меньшей. Практическивсе это достигается: 1) уменьшениемчисла витков, 2) магнитным шунтированием.Для достижения возможно меньшегособственного сопротивления гальваноиетра выбирается толстая подвеска(серебряная или фосфористо-бронзовая)и диаметр проволоки для подвижнойкатушки выбирается с меньшим сопротивлением.Весьма узкая катушка и в этом случае имеет преимущество по сравнениюс широкой, так как при коротком замы.кании" гальванометра электромагнитноедемпфирование оказывается значительнослабее и чувствительность к напряжениюполучается гораздо большей.Таким образом для работы при двухуказанных случаях необходимо бываетсовместить в гальванометре значительную чувствительность к напряжению счувствительностью к току,В предлагаемом гальванометре (фиг. 1)подвижная система состоит из весьмаузкой катушки а с зеркальцем е, соединенной внизу с прямоугольным железнымлистком д, помещенным в поле электромагнита с. Катушка а находится в полепостоянного магнита д, Железныйлисток Ь служит исключительно длянастройки подвижной системы в резонансс измеряемым переменным током, прохо.дящим через подвижную катушку. Электромагнит с питается постоянным током.Конструктивная форма выполнениягальванометра с подвижной системы на50 периодов, рассчитанной на высокуючувствительность к току в рассмотренномвыше случае холостого хода" изображена на фиг, 2,Из чертежа видно, что для уменьшения габарита магнит д расположен вертикально, а в середину его помещен маленький электромагнит для настройки. Все детали крепятся на латунном угольнике, который таким образом, служит опорной частью всего прибора.Ра стоянием железного листка 6 от наконечников электромагнита с определяется демпфирование гальванометра и тем самым ширина резонансной кривой. Что касается направляющей силы, определяющей собой период колебаний подвижной системы, то она составляется, во-первых, из направляющей силы подвески, во-вторых, из влияющего на листок поля постоянного магнита и, в- третьих, за счет поля электромагнита.Подвижная система гальванометра может быть выполнена в виде отдельной вставки (фиг, 3 и 4), например, в виде тонкой латунной трубки д со впаянными в нее наконечниками постоянного магнита, которые служат как бы продолжением его башмаков внутри вставки.Вставка высокой чувствительности к напряжению (случай короткого замыкания) отличается от такой вставки тем, что магнитное поле в ней шунтируется железным кольцом /1 (фиг, 4); как было выяснено в теоретической части описания, ослабление демпфирования повышает чувствительность к напряжению при малом сопротивлении в цепи гальванометра.Вставка, изображенная на фиг. 5, предназначена для работы при высоких частотах (от 300 до 500 пер/сек.),Для достижения такого периода колебаний, катушка подвижной системы выполнена, примерно, в три раза меньшей, чем в устройстве по фиг. 2.Кроме этого, наконечники р электромагнита с в этой вставке соединены с постоянным магнитом так, что на железный листок о одновременно действуют сильное поле постоянного магнита а и регулируемое поле электромагнита с, что и позволяет производить настройку от 300 до 500 периодов.Равным образом, в гальванометре может быть применена вставка для измерений постоянного тока.Предлагаемый гальванометр, по данным автора, обладает весьма высокой4 фФиг. 1 чувствительностью во всех случаях его применения, Кроме того, в нем, благодаря электромагнитной настройке, устранены недостатки существующих систем, в которых вследствие необходимости одновременно настраивать прибор и наблюдать его резонанс подвижная система колеблется от механических толчков Предмет изобретения. 1. Вибрационный гальванометр, с применением сменных подвижных систем, настроенных на различные периоды собственных колебаний, отличающийся тем, что, с целью осуществления электромзгнитной настройки на резонанс подвижной системы, независимо от величины действующего на рамку постоянного магнитного поля, жестко связанный с выполненной в виде весьма узкой, по сравнению с длиной, рамкой подвижной ксперт А. В, Л 1 алевскийедгктор И. А. Городинский системы а железный листок Ь помещен в поле отдельного электромагнита с, меняющего, в зависимости от силы тока возбуждения, собственную частоту настройки всей подвижной системы прибора.2. Форма выполнения сменной подвижной системы в приборе по п. 1, отличающаяся применением железного кольца Л, расположенного внутри трубки д и шунтирующего основное магнитное поле прибора.3, Форма выполнения сменной подвижной системы в приборе по п, 1, отличающаяся тем, что с целью повышения собственной частоты настройки прибора, путем воздействия на железный листок Ь одновременно полей постоянного магнита и электромагнита с применены помещенные внутри вставки полюсные наконечники р. нпромнечгтьсоюз. Тип. Пен, Труд", Зэк. 5631 -