30. Приборы для измерения числа периодов.
Приборы эти, называемые обыкновенно частотомерами, имеются двух конструкций. На Европейском континенте более распространен вибрационный частотомер — язычкового или камертонного типа, действие которого основано на явлении резонанса.
На рис. 101 мы видим ряд пружин или язычков Z, рассчитанных на определенные механические колебания. Если мы дадим в обмотку электромагнита М переменный ток, то под действием переменного магнитного потока якорь А прибора, прикрепленный к основе К, покоющейся, в свою очередь, на двух пружинящих пластинках F, придет в колебательное движение, при чем число колебаний будет зависеть от частоты изменений магнитного потока и, следовательно, от числа периодов в сети переменного тока. Вместе с якорем, под действием резонанса, придет в сильное колебательное движение и тот из язычков, собственное число колебаний которого соответствует частоте переменного тока. Обращенная к наблюдателю часть (насадка) колеблющегося язычка, зачерненная на рис. 101, даст значительный размах колебаний, вследствие чего получится картина, аналогичная изображенной на рис. 102, по которой мы можем сказать, что число периодов в сети равно 50 (здесь обращенные к наблюдателю части язычков показаны белыми). Другие же язычки дадут лишь незначительные колебания, вследствие чего можно считать их находящимися в покое (по зрительному впечатлению).
Рис. 101 поясняет принцип действия прибора в том его виде, как он осуществляется фирмой Сименс и Гальске. В выполнении фирмой Гартмана и Браун прибор имеет вид, представленный на рис. 103. Стальные пружинящие язычки Z в этом случае укрепляются на жестко укрепленной основе К и возбуждаются к колебаниям непосредственно магнитным потоком, создаваемым током в электромагните М. Видимая для наблюдателя картина колебаний будет такая же, как и для предыдущего прибора (см. рис. 102). Шкала прибора, как видно из рисунка, не начинается с нуля, а дает изменения частоты лишь в небольших пределах, в таких именно пределах, в которых для данной сети до некоторой степени еще возможны колебания числа периодов и при том в исключительных случаях.
Частотомер другой конструкции можно назвать частотомером вольтметрового типа. Фирма Вестон изготовляет вольтметровые частотомеры электромагнитного типа с двумя катушками действующими на подвижную часть противоположно. Подвижная система А (рис. 104) снабжена успокоителем и находится в безразличном равновесии. Вместе с катушками С1 и С2 по схеме мостика Витстона включены безиндукционные сопротивления R1 и R2 и реактивные катушки L1, L2 и L3. Токопроводящая система так сбалансирована, что при нормальном числе периодов действие катушек С1 и С2 на подвижную часть прибора взаимно уравновешивается. При увеличении числа периодов будет сильнее действие одной из катушек, например, С2 а при уменьшении числа периодов — действие другой катушки С1. Преобладающим действием той или другой катушки определится и отклонение в ту или другую сторону стрелки прибора, которая в нормальных условиях показывает нормальное число периодов, например, 50. Катушки и реостаты помещаются обыкновенно вне прибора, как это видно из рис. 104-б.
Фирма Вестингауз строит частотомеры индукционного типа. У этого прибора имеются также две катушки электромагнитов, которые действуют на подвижный алюминиевый диск, снабженный указателем-стрелкой. Последовательно с одной катушкой включена емкость и последовательно с другой — самоиндукция. При числе периодов, являющимся нормальным, действие катушек на алюминиевый диск взаимно уравновешивается. При увеличении числа периодов в цепи с самоиндукцией сила тока будет уменьшаться, а в цепи с емкостью увеличиваться и потому действие одной катушки будет возрастать. При уменьшении числа периодов ток будет увеличиваться уже в цепи той катушки, последовательно с которой включена самоиндукция и потому действие на алюминиевый диск будет значительнее со стороны этой катушки. Диск, следовательно, будет поворачиваться в ту или другую сторону, а связанная с ним стрелка прибора будет при этом показывать число периодов в сети.
