Opublikowano: 4.VH.1971 62849 KI. 21 g, 10/01 MKP HOlg, 5/06 C£l i ELNIA UT9f$DPcl*e<'*weg° r Twórca wynalazku: Jerzy Sawicki Wlasciciel patentu: Politechnika Gdanska (Katedra Podstaw Elektrotech¬ niki i Miernictwa), Gdansk (Polska) Rotacyjny kondensator dynamiczny Przedmiotem wynalazku jest rotacyjny konden¬ sator dynamiczny, sluzacy jako czlon wejsciowy mierników napiecia stalego, nie obciazajacych zródla badanego.W obecnym stanie techniki do pomiaru napie- 5 cia stalego bez obciazenia zródla badanego stosu¬ je sie oprócz róznego typu kompensatorów tak¬ ze woltomierze elektrostatyczne oraz elektronicz¬ ne, wyposazone w kondensator dynamiczny w ob¬ wodzie wejsciowym. Zmiany pojemnosci tego 10 kondensatora generuja sygnal zmienny, który na¬ stepnie jest wzmocniony i po wyprostowaniu po¬ dawany do wlasciwego miernika.W konwencjonalnym kondensatorze dynamicz¬ nym zmiany pojemnosci zachodza skutkiem oscy- 15 lacyjnego ruchu jednej z okladzin, wywolywane¬ go przez elekromagnes napedowy. Wspólczynnik przetwarzania jest tym wiekszy, im wieksze sa zmiany pojemnosci oraz im wieksza jest ich cze¬ stotliwosc. 20 Uzyskanie duzych zmian pojemnosci wymaga stosowania dosc znacznej amplitudy drgan okla¬ dziny ruchomej, co nastrecza trudnosci przy wyz¬ szych czestotliwosciach. Chwilowe zmiany ampli¬ tudy drgan pod wplywem wstrzasów dzialajacych 25 na przyrzad, lub wynikajace ze zmian napiecia zasilajacego elektromagnes napedowy, powoduja niestabilnosc wskazan przyrzadu.Celem wynalazku jest uzyskanie zwiekszenia wspólczynnika przetwarzania oraz zwiekszonej 30 odpornosci na zaklócenia postronne, zas zadaniem wynalazku jest opracowanie odpowiedniej kon¬ strukcji kondensatora dynamicznego do tego ce¬ lu.Cel ten zostal osiagniety dzieki rotacyjnej bu¬ dowie kondensatora dynamicznego. Kondensator ten sklada sie z dielektryka i okladzin o ksztalcie tarcz z centralnymi otworami i rozmieszczonymi wokól nich otworami, które dochodza do skraju okladziny lub w jego poblize. Dielektryk umiesz¬ czony miedzy okladzinami równolegle do ich po¬ wierzchni, wykonany z materialu o duzej przeni- kalnosci elektrycznej 2, ma ksztalt tarczy z cen¬ tralnym otworem lub piasta i rozmieszczonymi wokól niej otworami. Ilosc otworów w dielektry¬ ku jest równa ilosci otworów w okladzinach, przy czym otwory w dielektryku i okladzinach sa po¬ dobne do siebie ksztaltem, rozmiarem i rozmiesz¬ czeniem wzgledem centralnego otworu lub odpo¬ wiednio piasty. Dielektryk osadzony jest piasta na sprzezonej z silnikiem osi napedowej, przecho¬ dzacej swobodnie przez centralne otwory okla¬ dzin prostopadle do powierzchni okladzin.Odmiana rotacyjnego kondensatora dynamicz¬ nego polega na tym, ze okladziny sa osadzone na osi napedowej przechodzacej swobodnie przez centralny otwór dielektryka. W drugiej odmianie kondensatora pierwsza z okladzin jest nalozona na dielektryk po stronie przeciwleglej do drugiej z okladzin, przy czym dielektryk razem z pierw- 62 8493 62 849 4 sza okladzina jest osadzony na osi napedowej przechodzacej swobodnie przez centralny otwór drugiej z okladzin.Trzecia odmiana rotacyjnego kondensatora dy¬ namicznego polega na tym, ze pierwsza z okla¬ dzin jest osadzona na osi napedowej przechodza¬ cej swobodnie przez centralny otwór dielektryka i centralny otwór drugiej z okladzin, nalozonej po przeciwnej stronie dielektryka w stosunku do umieszczenia pierwszej z okladzin.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia okladzine, fig. 2 dielektryk a fig. 3 jednozespolowy kondensator, zlozony z dwu okla¬ dzin i jednego dielektryka.Okladzina 1 (fig. 1) posiada ksztalt tarczy z centralnym otworem 2 o srednicy wiekszej niz srednica osi napedowej i otworami 3 rozmiesz¬ czonymi wokól centralnego otworu 2, dochodza¬ cymi do skraju, okladziny 1 lub w jego poblize.Liczba otworów 3 jest tak dobrana, by przy zalozonej predkosci napedzania kondensatora dy¬ namicznego otrzymywalo sie zadana czestotliwosc zmian pojemnosci, np. dla predkosci 1500 obro¬ tów/min, czestotliwosc 300 Hz otrzymamy stosu¬ jac 12 otworów 3. Duza wartosc wspólczynnika przetwarzania osiaga sie, gdy otwory 3 dochodza niemal do zewnetrznego skraju okladziny 1, a ich laczna powierzchnia jest bliska powierzchni pozostawionego materialu okladziny 1.Przedstawiony na fig. 2 dielektryk 4 o ksztal¬ cie tarczy, wykonany z materialu o duzej przeni- kalnosci elektrycznej 2, posiada centralny otwór lub piaste 5 dla osi napedowej, wokól której roz¬ mieszczone sa otwory 6. Otwory te wykonane w takiej samej liczbie jak otwory 3 okladziny 1.Dobry wspólczynnik przetwarzania uzyskuje sie, gdy otwory 3 okladziny 1 i otwory 6 dielektryka 4 maja zblizony ksztalt i rozmiary oraz leza w tej samej odleglosci od osi napedowej. Otwory 6 powinny przy tym dochodzic do zewnetrznego skraju dielektryka 4 lub w jego poblize.Na fig. 3 pokazano schemat budowy kondensa¬ tora dynamicznego, zlozonego z dwu okladzin 1 i ruchomego dielektryka 4 osadzonego na osi na¬ pedowej 7, polaczonej z silnikiem 8. Silnik ten powinien charakteryzowac sie mozliwie stala predkoscia obrotowa. Zaleznie od obranych roz¬ miarów okladziny 1 i wymaganej pojemnosci, kondensator dynamiczny moze skladac sie z od¬ powiedniej liczby zespolów polaczonych równo¬ legle.Rotacyjny kondensator dynamiczny moze byc równiez wykonany w ten sposób, ze dielektryk 4 jest nieruchomy, natomiast obracane sa okladzi¬ ny 1 osadzone na osi napedowej 7. Druga od¬ miana kondensatora wedlug wynalazku polega na tym, ze dielektryk 4 z nalozona okladzina 1, po stronie przeciwleglej do drugiej z okladzin 1, jest osadzony na osi napedowej 7.W trzeciej odmianie pierwsza okladzina 1 jest osadzona na osi napedowej 7 przechodzacej swo¬ bodnie przez centralny otwór dielektryka 4 i ot¬ wór drugiej z okladzin 1, nalozonej po stronie przeciwnej dielektryka 4 w stosunku do umiesz¬ czenia pierwszej z okladzin 1.Dzialanie rotacyjnego kondensatora dynamicz¬ nego wiaze sie z okresowa zmiana przenikalnosci 5 srodowiska, przez które przebiega pole elektrycz¬ ne. W tych momentach gdy srodek otworu 6 die¬ lektryka 4 znajduje sie na linii srodków otwo¬ rów 3 w okladzinach 1, wystepuje maksymalna wartosc pojemnosci kondensatora. Minimum po¬ jemnosci otrzymujemy, obróciwszy dielektryk 4 o kat 180°/N od poprzedniej pozycji, gdzie N — liczba otworów 3 w okladzinach.Rotacyjny kondensator dynamiczny umozliwia osiagniecie znacznie wiekszych wartosci wspól¬ czynnika przetwarzania niz rozwiazania konwen¬ cjonalne. Zmiany pojemnosci — przy uzyciu die¬ lektryka o duzym S, sa bowiem wiele wieksze niz w przypadku zmiany odstepu miedzy okladzina¬ mi. Otrzymanie wyzszej czestotliwosci jest tez latwiejsze w ruchu obrotowym niz oscylacyjnym, a ma to istotne znaczenie dla konstrukcji elek¬ tronicznej czesci przyrzadu pomiarowego.Rotacyjny kondensator dynamiczny jest takze bardziej odporny na zaklócenia postronne. Drga¬ nia okladzin wywolane przez wstrzasy wplywaja znikomo na pojemnosc, gdyz odstep miedzy okla¬ dzinami jest dosc duzy. Osiowe drgania dielektry¬ ka zmieniaja wprawdzie grubosc poszczególnej szczeliny powietrznej, jednak suma tych grubosci jest stala, a wiec nie wplywa na to wartosc po¬ jemnosci.Promieniowe drgania dielektryka powoduja zwiekszenie pojemnosci na jednej polowie obwo¬ du i takie samo zmniejszenie na drugiej polowie, pojemnosc calego obwodu pozostaje zatem bez zmiany. Przez zastosowanie silnika synchronicz¬ nego mozna wyeliminowac wplyw wahan napie¬ cia w sieci zasilajacej na wartosc wspólczynni¬ ka przetwarzania.Zmiany czestotliwosci w tej sieci sa malo i bardzo powolne tak, ze ich wplyw ujawnia sie tylko przy dlugotrwalych pomiarach i wymaga¬ niu zwiekszonej dokladnosci. W tych warunkach przeprowadza sie normalnie i tak co jakis czas regulacje i kontrole dokladnosci dzialania elek¬ tronicznej czesci przyrzadu. PL