SU33601A1 - Электрический измерительный прибор - Google Patents

Description

Измерени  некоторых электрических величин ссущестйл ютс  приборами, позвол ющими отсчитывать отношение сил токов, протекающих в двух разных цеп х . Неравномерное магнитное поле,  вл ющеес  особенностью таких приборов , достигаетс  в существующих уже приборах тем, что полюсные башмаки и сердечник образуют постепенно расшир ющийс  кольцевой зазор.

Предлагаемое изобретение имеет целью получение неравномерного магнитного пол  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 /-/ на фиг. 1; фиг. 3 -проольный разрез по линии //-//на фиг. 1; фиг. 4- развертку кольцеобразного серечника .

Предлагаемый прибор состоит из двойной подвижной рамки обычного типа, обе обмотки которой, жестко скрепленные между собой, располагаютс  в одной плоскости так, что внешние части обмоток вращаютс  в кольцевом зазоре между кольцеобразным сердечником С и полюсными башмаками Б, имеющими внутренний выем цилиндрической формы, строго коаксиальный с внешней поверхностью сердечника. Сер (200)

дечник срезан под некоторым углом к его оси некоторой, например, цилиндрической , поверхностью, параллельной своими образующими диаметру, соедин ющему средины башмаков.

Направление токов в обмотках рамки выбираетс  таким, чтобы вследствие взаимодействи  с магнитным полем кажда  из обмоток стремилась сместитьс  к короткой образующей сердечника. Направление электромагнитных сил, действующих на рамку в надлежащем направлении , показано на фиг. 1 стрелками и FZ- Таким образом, если в правой обмотке ток идет по часовой стрелке, то в левой он направлен против часовой стрелки, причем направле .ни  токов согласованы с направлением магнитного пол  так, что обмотки стрем тс  повернутьс  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, проход щей через средины башмаков, то одна из сил F, Fy например, сила F, окажетс  большей, чем 2, и рамка начнет поворачиватьс . Но при вращении рамки сила FI 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 чрезмерна, го силы FI и FZ в некоторый момент сравн кэтс  и рамкг займёт положение, , определ емое уравнением: ii «1 /1 4 Щ. h где ток в обмотках, п - число витков в них, -длины тех образующих сердечника , против которых остановилась рамка. Как известно , сила, действующа  на помещенный в мапнитное поле элемент проводника, по которому протекает электрический ток, равна: л j: Н .г .sin (В, As) .is,,4 Р () где //-напр жение магнитного пол  , в гауссах, i--сила Уока в амперах, AS, -длина элемента проводника, Д/- смещающа  сила в. граммах. Учитыва , что внутренние части обI моток наход тс  внутри железного сердечника , где напр жение пол  имеет близкую, к нулю величину, взаимодействие этих частей обмоток с магнитным полем пренебрегаетс . Итак, на рамку действуют две силы FI VI FZ (фиг. 1), создающие два мо; , мента; г и , гце г - радиус рамки. Моменты направлены противоположно. Равновесие рамки возможно при равенстве: ..... . (2) что дает при посто нстве /: . : . . . .(2а) Кажда  из сил .(i или ) представл ет собой интеграл вида / В . i .п (sin (Н, .&.).& -9810 . ( Т. е. при изображенной на фиг. 1-3 «онструкций Н ,г.п .г 9810 где / - длина обмотки, наход ща с  под действием магнитного пол , а   - 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 Б, обозначено заштрихованными полосами. Подверженна  действию магнитного пол  длина равномерно намотанных обмоток рамки определ етс  как средн   ордината заштрихованной Поверхности, т. е. при среднем положении рамки как: / А+А f --2 где Л и AZ-длины наименьшей и наибольщей образующей сердечника. Если рамка повернетс  из начального симметричного положени  в некоторое другое, опредед1 емое углом поворота р5 то (фиг. 4) одна из обмоток будет находитьс  под действием, потока на длине /1, а Друга  на длине /з- Длиньт li и /2 могут быть найдены из следующих соотношений: / + 2S 1 - 2Б J fei-f/ IS 2 2 1If где 5 - площадь-равна : , hi - /ц Г г sin с d cs -1Г -/12„ ..В 2- Г. 2 Sin сс sin -g- В виду малости угла -к- полагаем В В вследствие чего: -Bsino) Подставл   найденное значение S уравнени  (б) и (7), имеем: J Й1 -ji « Ла -- - . (6а) k - -2 , 7li + Лг I Tit - AI /2 -4-,+ Sin ср 2 (э) Если ЧИСЛО последовательно соединенных витков ё первой обмотке равно Я,

а во второй 1Ц, то электромагнитные силы FI и FZ сортвётсвенно равны:

Е- g. tin/Лд + ч Rg - fti .

98lO , 2,

п- jff .га A2 / 7, + fej . Ъгг-Ъг . /,„ ,

2 810-(-ТЬ- sm 9J (lOa)

где Zj и /3 - силы/ токов, протекающих в обмотках.

Име  в виду уравнени  2 и 2а

/ „ f +

AJ -т 7н . Л .) h «1 (J . (Л , йа -7 . /,,, Z2«2( 2 j -01)

Откуда % -га 7i2 „, arcsinA±4 г, й, + г, ,, (2) тAs -AI Уравнение (12) показывает, что угол поворота рамки не зависит ни от напр жени  магнитного пол  Н, ни от электродвижущей силы, генерирующей токи ii и 112 (поскольку дл  генерации токов прменен один источник э. д. с.)Последнее обсто тельство становитс   сным, есливуравнении (12) подставить вместо г, и i равнозначащие им вели/1 1 ;7

где Е-напр жение источника э. .с. а TJ и г, - сопротивлени  соответственных цепей, тогда:

И

-n,,

fti + 7ti

(12b)

arc sm

E , E ft, -7

ir-«2-t--7r-«2

или:

7(, 4-Д «W, - Г. J

Й) arc , .(14)

тч «8% rs «1 + ri «2

Из уравнени  (14)  вствует, что предлагаемый прибор пригоден рдЛ измерени  сопротивлений. Предмет изобретени . Электрический измерительный прибор , подвижна  рамка которого состоит из двух самосто тельных, расположен-, ных в одной плоскости обмоток и вра-, в межжелезном пространстве одной и той же, по пути вращени  рамки, щирины, образованном полюсными бащмаками и внутренним сердечником , отличающийс  тем, что дл  получени  неравномерного пол  при правильной цилиндрической поверхности выреза башмаков Б, внутренний кольцеобразный сердечнике имеет различную высоту по пути вращени  рамки.

:t It;