Схема полярно-координатных компенсаторов

НИ – нуль индикатор

ФР – фазорегулятор

Ех - измеряемое

- ФР

Величина Ех опред-ся по положению указателей движков Д1 и Д2 по шкале калиброванной проволоки а – б и магазина сопротивлений б – в.Фаза компенсирующего напряжения регулируется фазорегулятором. Отсчет величины сдвига фазы производиться по углу отклонения подвижной части ФР. Необходимое значение рабочего тока устанавливается с помощью амперметра при помощи реостата r измеряемое значение напряжений представляется в полярных координатах. Ux= . Существенным недостатком этого типа компенсаторов яв-ся невысокая точность отсчета фазы (порядка 1°). Причины этого яв-ся трудность изготовления ФР с точным круговым вращающем полем.

Прямоугольно-координатные компенсаторы.

Калибратор имеет 2 рабочие цепи 1 и 2. Первая цепь состоит из калиброванной проволоки а – б, первичной обмотки воздушного трансформатора, амперметра и реостата. Ток I1 создает на калиброванной проволоке а – б напряжение Uаб, т.к. ток I1 устанавливается заданной величины то напряжение Uаб будет определяться сопротивлением rаб которое может быть проградуировано напряжением. Вторая рабочая цепь состоит из калиброванной проволоки в – г, вторичной обмотки воздушного трансформатора и резистора rf. При протекании по контуру 1 тока I1 в катушке трансформатора возникает магнитный поток Ф, находящийся в фазе с током I1, в следствии отсутствия потерь на гистерезис и вихревые токи (т.к. воздушный трансформатор). Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС:

Е = -jwМ *I , отстающая от Ф, а следовательно и I на угол 90°. Ток I во вторичном контуре будет определяться Е и полное сопротивление контура z:

I = Е /z = Е /(R +jwL )

Реактивное сопротивление контура 2 делается ничтожно малым по сравнению с активным, т.е. wL << R . Поэтому можно считать ток I совпадением по фазе с Е и, следовательно, сдвинутым на 90° по отношению к току I .

Ток I в контуре 2 создает на R -U , которое при постоянстве I и частоте f=const будет так же постоянным и определяться R , поэтому шкалу R можно проградуировать в единицах напряжения, поскольку сопротивления аб и вг чисто активные, то напряжения U , U по фазе совпадут с токами, но будут сдвинуты относительно друг друга на 90°. U = U . I при неизменном значении I зависит от частоты:

I =wМ* I / R , где R - полное сопротивление контура 2.

Из этого уравнения следует, что изменение частоты f приведет к изменению тока I , а следовательно и к изменению градуировки шкалы сопротивления R . Во избежании этого при изменении f, необходимо изменять сопротивление R так, чтобы wМ/ R =const при всех частотах в пределах заданных значений. Для этой цели в рабочую цепь 2 включают переменное сопротивление R , которое меняется в зависимости от частоты.

Главная цепь-3, состоит из источника измерения напряжения Е , нуль индикатора и участков калибровочных проволок g o и g о.

При отсутствии тока геометрическая сумма этих падений напряжений равна по модулю U , но сдвинутая по отношению к нему на 180°. Величину и фазу U можно найти:

U =

tgj = U /U .

Изменением положений движков g и g меняются U и U и тем самым величина компенсационного вектора- U и его положение в плоскости. Рабочий ток компенсатора контролируется при помощи эл./дин. амперметров, точность которых должна быть 0,05..0,1. Точность компенсатора переменного тока ниже, чем постоянного. Это объясняется тем, что не существует эталона ЭДС переменного тока, поэтому установка рабочего тока и контроль за ним осуществляется с помощью эл./дин. амперметров. Однако в большинстве случаев такая точность является достаточной, если учесть, что компенсационный метод дает возможность осуществлять измерения практически без потребляемой мощности.