2.11 Компенсаторы переменного напряжения

Принцип уравновешивания напряжений может быть применен и на переменном токе. При этом для осуществления компенсации измеряемо­го напряжения компенсирующим напряжением необходимо, чтобы их мгновенные значения были равны в любой момент времени, что возможно при условии, еслииодной и той же частоты и формы. Обычно форма - синусоидальная, а может быть любая, так что полной компенсации в общем случае осуществить нельзя. Поэтому уравновешивают лишь основную (первую) гармонику.

В качестве указателя равновесия используется прибор, облада­ющий избирательными (селективными) свойствами, например, вибраци­онный гальванометр или усилитель с резонансным фильтром и электромеха-ническим прибором.

Регулируемое по фазе и амплитуде компенсирующее напряжение можно получить двумя способами: с помощью фазорегулятора и дели­теля напряжения и как геометрическую сумму двух регулируемых по амплитуде напряжений U_а и U_j , сдвинутых одно относительно друго­го на постоянный угол, равный 90°. В соответствии с этим имеются две разновидности компенсаторов переменного тока – полярно-коорди­натные и прямоугольно-координатные.

Принципиальная схема полярно-координатного компенсатора при­ведена на рис. 2.10. Компенсирующее напряжение определяется как

.

Модуль рабочего тока контролируется амперметром А и устанав­ливается реостатом R_y, Применение амперметра для контроля рабочего тока вызвано тем_, что отсутствуют меры переменных токов и напряже­ний, аналогичные нормальным элементам постоянного напряжения.

Рис. 2.10 Рис. 2.11

Сле­довательно, погрешность измерения модуля U_х будет определяться пог­решностью амперметра A. Регулируя значение U_k перемещением движков делителя и изменяя фазу _к поворотом ротора фазорегулятора, доби­ваются отсутствия отклонения указателя равновесия, и по положению движков делителя и ротора фазорегулятора отсчитывают

На рис.2.11 показана принципиальная схема прямоугольно-координатного компенсатора. Он имеет два делителя напряжения, сред­ние точки которых соединены проводником. Делитель R₁ питается рабочим током Iр_, устанавливаемым по амперметру. В цепь тока Iр_ включена первичная катушка взаимной индуктивности M , предназна­ченной для питания делителя R₂ током , который равен

, где –ЭДС во вторичной обмоткеL₂-индуктивность вторичной обмотки М, сопротивление которой ,–сопротивление, необходимое для поддержания определенного значения токаI_pj при изменении частоты.

Таким образом, ток I_pj сдвинут по фазе относительно тока I_p на 90⁰, в результате и напряжения U_ и U_j сдвинуты на 90⁰.

Добившись равновесия перемещением движков реостатов, определяют , откуда определяют его модуль и фазу

Компенсаторы переменного тока применяют для измерения малых по уровню напряжений, комплексных напряжений, а с дополнительными преобразователями измеряют токи и комплексные сопротивления. Очень удобны они при построении векторных диаграмм сложных электрических и магнитных цепей.