УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Предложение относится к устройствам для измерений параметров различных типов электрических нагрузок в цепи переменного тока. Одной из областей применения данных устройств являются лабораторные и практические работы, выполняемые при изучении физики и электротехники.
Известно устройство, содержащее источник переменного тока, последовательную цепь подсоединенную к выводам источника и содержащую активное сопротивление (резистор), индуктивное сопротивление (катушку) и емкостное сопротивление (конденсатор) [Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений. - 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк. 1998. - 752 с.: ил. (Рис. на стр.150)]. Параллельно конденсатору подключен выключатель, который при коммутации может шунтировать конденсатор. При подключении к элементам схемы измерительных приборов возникает возможность измерений и оценки свойств последовательной цепи переменного тока при включении в нее конденсатора и при его выключении.
Данная схема не позволяет проводить измерения и оценивать отдельно свойства резистора и отдельно катушки.
Известно устройство для измерений параметров и оценки свойств электрических нагрузок в цепи переменного тока, содержащее источник переменного тока, последовательную цепь подсоединенную к выводам источника и содержащую амперметр, резистор, катушку и конденсатор, [Синдеев Ю.Г., Грановский В.Г. Электротехника. Учебник для студентов педагогических и технических вузов. Ростов-н/Д: «Феникс», 1999. - 448 с.(Рис.П2.11 на стр.362)]. Параллельно катушке и параллельно конденсатору подключены выключатели, при замыкании которых осуществляется соответствующее шунтирование элементов нагрузки.
Данное устройство не позволяет проводить измерения параметров и оценку свойств отдельных электрических нагрузок или их сочетания в цепи переменного тока, например, измерение величины тока и оценку свойств отдельно катушки, отдельно конденсатора, а также катушки совместно с конденсатором.
Предлагаемое устройство свободно от указанного недостатка.
Цель предложения - расширение возможностей измерений.
Поставленная цель достигается тем, что известное устройство содержит дополнительные выключатель и контакты в выключателях.
На фиг.1 показана электрическая схема устройства для измерений.
Устройство содержит источник 1 переменного тока, амперметр 2, резистор 3, катушку 4, конденсатор 5, выключатель 6 с основными контактами (S1.1), подключенными параллельно катушке 4, выключатель 7 с основными контактами (S2.1), подключенными параллельно конденсатору 5, выключатель 8, с основными контактами (S3.1), подключенными параллельно резистору 3, первые (I) и вторые (II) дополнительные коммутируемые контакты (S1.2, S2.2 и S3.2) в каждом из трех выключателей 6, 7 и 8, причем все дополнительные первые контакты (I) соединены в группу и подключены к одному из выводов разрыва последовательной цепи, а все вторые контакты (II) также объединены в группу и подключены к другому выводу разрыва последовательной цепи.
Устройство работает следующим образом.
При включении источника 1 переменный ток поступает через амперметр 2 к резистору 3 и выключателю 8. При разомкнутых контактах (S3.1) выключателя 8 ток проходит через резистор 3. При замкнутом выключателе 8 ток проходит по его замкнутым контактам (S3.1) минуя резистор 3. Далее переменный ток поступает к катушке 4 и выключателю 6. При разомкнутых контактах (S1.1) выключателя 6 ток проходит через катушку 4. При замкнутом выключателе 6 ток проходит по его замкнутым контактам (S1.1) минуя катушку 4. Затем переменный ток поступает к конденсатору 5 и выключателю 7. При разомкнутых контактах (S2.1) выключателя 7 ток проходит через конденсатор 5. При замкнутом выключателе 7 ток проходит по его замкнутым контактам (S2.1) минуя конденсатор 5.
Следовательно, каждый замкнутый выключатель 6, 7 или 8 устраняет действие в цепи соответствующего элемента нагрузки 4, 5 или 3. При разомкнутом состоянии выключателя соответствующий элемент нагрузки проявляет свои свойства при протекании тока в цепи. Таким образом, при использовании выключателей 6, 7 и 8 появляется возможность составлять цепь содержащую любое сочетание элементов нагрузки 3, 4 и 5.
Однако при случайном замыкании всех выключателей 6, 7 и 8 (при шунтировании всех нагрузочных элементов цепи) последовательная цепь становится короткозамкнутой, что может привести к перегрузкам источника 1 переменного тока и амперметра 2. Для предотвращения перегрузок при короткозамкнутом режиме выключателей цепь источника тока разрывается с помощью дополнительных контактов в выключателях.
С этой целью выключатели 6, 7 и 8 помимо основных контактов (S1.1, S2.1 и S3.1) снабжены дополнительными контактами (S1.2, S2.2 и S3.2). Причем дополнительные контакты в каждом выключателе замыкаются при размыкании его основных контактов и наоборот. Условно каждая пара дополнительных контактов разделена на первый контакт (I) и второй контакт (II). Группа первых контактов (I) и группа вторых контактов (II) включаются соответственно в разрыв цепи, например, около выходного вывода источника 1 тока.
Из представленной схемы следует, что пока разрыв последовательной цепи будет шунтирован хотя бы одной парой дополнительных контактов, питание цепи будет осуществляться. При размыкании всех дополнительных контактов питание цепи прекращается. Например, при шунтировании катушки 4 с помощью выключателя 6, питание последовательной цепи будет осуществляться через замкнутые дополнительные контакты S2.2 и S3.2. При шунтировании двух элементов цепи, например катушки 4 с помощью выключателя 6 и конденсатора 5 с помощью выключателя 7, питание будет осуществляться через замкнутые дополнительные контакты S3.2.
В случае замыкания основных контактов всех выключателей 6, 7 и 8, то есть при полном коротком замыкании элементов 3, 4 и 5 цепи все дополнительные контакты (S1.2, S2.2 и S3.2) размыкаются, последовательная цепь разрывается, ток по ней прекращается, что предотвращает перегрузки источника 1 и амперметра 2.
Таким образом, устанавливая различные положения шунтирующих выключателей можно составлять цепь, содержащую любое сочетание элементов нагрузок и по показаниям амперметра и других измерительных приборов оценивать свойства данных электрических нагрузок в цепи переменного тока без угрозы перегрузок источника и амперметра при случайном замыкании всех шунтирующих выключателей.
Предлагаемое устройство при наличии нового свойства позволяет заменить известные устройства.