Н.Н. Сунцов - Методы аналогий в аэрогидродинамике (1163179), страница 13
Текст из файла (страница 13)
$3.6) компенсационная схвмл н зв пгнмвнвнив 79 Эквивалентная электрическая схема моста в этом случае представлена на рис. 16. Условие равновесия такого моста сведется к выполнению двух равенств: 11» 1~» С» Сз (3.41) ,й» ' с с ' Если бы конденсаторы С, и Сз отсутствовали, то, меняя сопротивления Л, и Лз, мы могли бы только добиться минимальной разности потенциалов между точками Ь и»1 измерительной диагонали моста, но полностью уравновесить мост не смогли бы. Указатель равновесия в этом случае з не показывал бы нуль.
г С~ Правда, если в качестве указателя равновесия приме- '~>г няется гальванометр магии- О С» тоэлектрической системы в . '6 «» сочетании с механическим ви- Ф брационным выпРЯмителем, Рис. 16. Эквивалентная схема моста то он будет показывать нуль, электролитнческой установки когда разность потенциалов ЭТА. между точками Ь и Ф минимальна. Объясняется это тем, что в этот момент ток в гальванометре окажется сдвинутым относительно тока в обмотке возбуждения выпрямителя на 90'.
Поэтому в данном случае можно отказаться от применения специального конденсатора для уравновешивания емкостной составляюшей тока. $ 3.6. Компенсационная схема и ее применение Измерительная цепь установки ЭГДА может быть собрана по компенсационной схеме. Компенсационная схема используется для замера напряженности электрического поля Е в различных точках модели.
Принципиальная схема установки показана на рис. 17. Первичная обмотка трансформатора Т, питается током от сети. Пониженное напряжение со вторичной обмотки этого трансформатора подается на шины Ш» и Шз и на первичную обмотку трансформатора Т,. Этот трансформатор является разделительным и имеет коэффициент трансформации, равный единице. В цепь вторичной обмотки трансформатора Т, включен компенсационный прибор с сопро- 80 элвктвогндгодинамичвская аналогия (эгда) (гл. ш тивлением )ср.
В данной схеме используется щуп Ш с двумя иглами, которые подключены к подвижным контактам компенсатора. В цепь включен также указатель равновесия †вибрационный гальванометр В1'. Для аамера напряженности электрического полящупдолжен быть установлен таким образом, чтобы прямая, проведенная через его иглы. совпадала с направлением нормали к эквипотенциальной линии, проходящей через данную точку. После этого передвижением подвиж- У ных контактов компенсатора гальванометр должен Г щ быть выведен на нуль. Ш~ Шг Это будет означать, что разность потенциалов ЬУ' между иглами щупа уравновешивается равной ей равностью по- Т тенциалов между подвиж- ными контактами компенУе сато ра. Разность же потенциалов на всем компенсаторе равна разности потенциалов на шиРнс. 17.
Применение компеисацион- нах ЬУ, так как коэфиой схемы. фициент трансформации трансформатора Т, равен единице. Так как падение потенциалов пропорционально сопротивлениям, то можем записать бГ=Ыф, (3.42) ~Ф где 1с †полн сопротивление компенсатора, Йа †сопротив- У ление компенсатора между подвижными контактами.
Так как расстояние Ы между иглами щупа мало, то приближенно можем принять, что напряженность электрического поля Е в данной точке будет равна Е= —. (3.43) 3.6] «омпвНсациоНН»я сХвма Н вв Нгимвпвиив Й! Из (ЗА2) и (ЗАЗ) следует ЬУ Щ, Е= — —. И Р (3.44) Плотность тока в данной точке будет 1=сЕ=с — —, ИУ .Ча И 19р' (3.45) Ф =с —— ЬУ Ра» И Я Я а(7 Р»я Ф =с — —. И Ря' (3.46) Зная составляющие, можем найти и плотность тока: ,ьи'г'м» +~В у=с И д (3.47) Следует иметь в виду, что чувствительность компенсационной схемы всегда ниже, чем мостовой, поэтому компенсационная схема работает обычно на более высоком напряжении, нежели мостовая.
б за». аз»э. н. н. ст»»»» где с — коэффициент электропроводности. Из (3.44) и (3.45) видно, что при определении напряженности влектрического полн и плотности тока замеряемой величиной является сопротивление Йв между подвижными контактами компенсатора. Если направление нормали к эквипотенциальной линии, проходящей череа точку, в которой производится вамер плотности тока, неиавестно, то удобнее определять сначала составляющие плотности тока 1„и Гя по координатным осям. Для этого устанавливаем сначала йглы щупа параллельно оси х (вдоль ванны), перемещением подвижных контактов компенсатора выводим гальванометр на нуль и снимаем значение Р„„ сопротивления между контактами компенсатора.
Затем поворачиваем щуп на 90' так, чтобы иглы его встали параллельно оси у (поперек ванны), выводим гальванометр на нуль и снимаем аначение )твя. Составляющие плотности тока будут 6н влвкйгогидгодинамйчвсйля аналогия (эгда) 1гл. 1п 9 3.7. Комбинированная схема установки ЭГДА В установках ЭГДА применяются комбинированные схемы, представляющие собой сочетание двух рассмотренных выше схем: мостовой и компенсационной.
Таковой является, например, установка ЭГДА, предложенная Л. Л. Крапивенским. Рис 18. Комбинированная схема установки ЭГДА. Принципиальная схема втой установки приведена на рис. 18. В качестве влектропроводной среды в втой установке используется влектролит. Питание от сети переменного тока с частотой 50 гн подается на первичную обмотку трансформатора Т,.
Напряжение первичной обмотки может регулироваться сопротивлением Ик и контролироваться вольтметром У. Для исключения комзннивбзьйиая бЯвма Убтьйовки згд» И влияния токов утечки у трансформатора Т, сделан заземлен- Р ныЯ экран с конденсаторами С, и С,. Экраном служит однослопная бифилярная обмотка из медной проволоки, расположенная между первичной и вторичной обмотками трансформатора. Оба конца обмотки изолируются и остаются свободными, а середина обмотки соединяется с заземлением зажимом З.
К зажимам вторичной обмотки трансформатора приключаются 7 конденсаторы С, и Сы вторые концы которых присоединяются к ааземленному экрану. Для того, чтобы концы вторичной обмотки трансформатора оказались симметричными относительно заземленного экрана, выявилась необходимость емкость / конденсаторов С, н С, брать равной, например: С,=0,4 жкф, а С~ — — 0,42 мкф. От вторичной обмотки трансформатора Т, ток подается на шины Ш, и Ш,. Посредством переключателей П, и П, можно осуществлять различные варианты работы схемы.
Поставив переключатель П, в положение Л4 и Па в положение 1 при замкнутом П, получаем мостовую схему, служащую для построения эквипотенциальных линий, В качестве делителя напряжения в мостовой схеме применяются два спаренных 'магазина сопротивлений, например, шестидекадные магааины КМС-6.
Указателем равновесия служит вибрационный гальванометр ВГ магнитно-электрической системы. Для компенсации емкости на границах шина — электролит используется конденсатор переменной емкости Сз. Так как практически к компенсации емкости двойного слоя приходится прибегать лишь при замерах потенциалов вблизи шин, то конденсатор переменной емкости при помощи переключателя Па может быть подключен параллельно либо магазину сопротивления Йн либо магазину сопротивлений Йм в зависимости от того, вблизи какой шины производится замер потенциалов. В данной мостовой схеме применено еще устройство, называемое веткоЯ Вагнера и позволяющее исключить влияние на результаты измерениЯ токов утечки через емкости элементов мостовой схемы по отношению к земле; Ветка Вагнера представляет собой сопротивление Ляг, подключенное параллельно магазинам сопротивлений Й, и Й;, это сопротивление имеет заземленную подвижную точку 2.
64 элвмтгогйдгбдинамичвсйл» айалогйя (эгдд) 1гл. П! Поставив переключатель П, в положение К и переключатель П, в положение 4 при замкнутом П„получаем компенсационную схему, служащую для замера напряженностей электрического поля модели (плотностей тока). В этом случае ток от вторичной обмотки трансформатора Т, поступает на шины модели и на первичную обмотку делительного трансформатора Т, с коэффициентом трансформации 1. К вторичной обмотке трансформатора Т, подключен компенсатор с сопротивлением )т .
Падение напряжения между иглами щупа компенсируется падением напряжения в сопротивлении г!ь между подвижными контактами компенсатора. Переключатель П во время работы компенсационной схемы должен находиться в замкнутом положении. Если напряжения между иглами щупа и подвижными контактами компепсатора окажутся направленными согласно, то мы можем повернуть одно из них на 180', поставив переключатель Пз из положения (+) в положение ( — ). Посредством переключателя П осуществляется подключение конденсатора переменной емкости С к участкам компенсатора, находящимся вправо или влево от его подвижных контактов. Это необходимо для приведения схемы в равновесие в том случае, если имеется сдвиг по фазе между напряжением на щупе и на компенсаторе. Указателем равновесия в компенсационной схеме служит тот же самый вибрационный гальванометр В!.
Шуп в компенсационной схеме имеет две иглы из проволоки диаметром 1 мм, отстоящие друг от друга на расстоянии 4 — 5 мм. Так как падение напряжения между иглами щупа мало по сравнению с падением напряжения между шинами электролнтической ванны, то для уравновешивания схемы нет надобности делать все сопротивление компенсатора )с, и переменным; достаточно сделать переменным сопротивление )тр небольшой части компенсатора. Это предусмотрено в компенсаторе, предложенном Л. Л. Крапивенским. Принципиальная схема такого компенсатора изображена на рис. 19.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
