Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 228

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

подвижным контактом. К измерительной схеме трубка подклю­ чается с помощью трех выводов через стекло: двух — от концов проволоки и одного — от средней точки (от ртути). Кольцевые трубки с ртутью могут применяться в случаях, когда преобра­ зователь развивает значительное усилие или момент сил и под­ соединение достаточно большой дополнительной массы не ведет к возникновению недопустимых погрешностей. В некоторых кон-

Рис. 20. Некоторые типы реостатных датчиков.

струкциях подвижным органом

является

ртутный столбик,

а проволочное сопротивление

выполняется

в виде петли

(рис. 20,6).

 

 

Каркасные реостатные датчики обеспечивают как равномер­ ное, так и неравномерное распределение сопротивления по пути движения контакта, что достигается использованием каркасов датчиков соответствующей формы.

Петлевой каркасный реостатный датчик (рис. 20, б) сочленя­ ется с измерительным прибором 1 при помощи поводка 3, пере­ мещаемого вилкой 2. Каркас датчика 5 выполняется в виде ци­ линдра из изоляционного материала, на который узкими петель­ ками укладывается проволочное сопротивление и закрепляется по краям специальным лаком. Контакт 4 щеточный, скользящий.

В некоторых случаях реостатные датчики не только преобра­ зовывают перемещение в электрическую величину, но и меняют характер математической зависимости между ними, т. е. про­ изводят функциональное преобразование. С помощью функцио­ нальных реостатных датчиков достаточно просто осуществляет-

5 И. К. Пстроз

6 5

с

ся спрямление или преобразование нелинейных характеристик в линейные, и наоборот. Осуществляется это либо неравномер­ ным распределением сопротивления по пути движения контакт­ ного движка, либо неравномерным распределением расстояния между смежными секциями сопротивления и т. п. Выходное со­ противление каркасного реостатного датчика с фигурной фор­ мой каркаса (рис. 20, г) зависит от формы каркаса /, на кото­ рый намотано проволочное сопротивление 2, и положения движ­

ка 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В качестве вторичных приборов при использовании

реостат­

ных датчиков

применяются вольтметры,

милливольтметры, мил­

 

1

 

 

лиамперметры

ПОСТОЯННОГО

и

 

 

 

переменного

тока,

автоматиче­

 

 

 

 

ские мосты,

потенциометры

и

 

 

 

 

логометры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Недостатками

реостатных

 

 

 

 

датчиков являются применение

 

 

 

 

скользящих

электрических кон­

 

 

тактов, необходимость больших

 

 

перемещений

движков, что тре­

Рис. 21.

Принципиальная

схема

бует

значительных

усилий,

а

также

большое

влияние изме­

индуктивной

системы

дистан­

нения

сопротивления

соедини­

ционной

передачи.

 

 

 

 

 

тельных линий.

 

 

 

 

 

 

 

 

Широкое

распространение

получила

и н д у к т и в н а я

( и н д у к ц и о н н а я )

 

система ди­

станционной

передачи

показаний на расстояние.

 

Индуктивная

система (рис. 21) работает по принципу самоуравновешивающе­ гося моста переменного тока и состоит из двух электрических катушек 1 я 2, соединенных в мостовую схему. Каждая катушка содержит по две секции (А и В, С п D), представляющие собой соленоиды, внутри которых свободно перемещаются железные плунжеры-сердечники. Одна из катушек устанавливается в пер­ вичном приборе и ее сердечник связывается с каким-либо из его движущихся элементов. Вторая катушка устанавливается во вто­ ричном приборе, и ее сердечник, повторяя движение сердечника первичного прибора, приводит в движение показывающий или записывающий механизм.

В момент равновесия системы падения напряжения в секци­ ях Л и С, а также В и D равны по величине и по фазе. Поэтому можно записать:

 

 

 

(139)

-'в UD~IBZB

=

1 DZD •

(140)

где U—напряжение в секциях, В;

 

 

 

/ — сила тока в секциях, А;

 

 

 

Z — полное электрическое сопротивление

секций, Ом.

 


Из приведенных равенств видно, что в момент равновесия системы потенциалы средних точек обеих катушек равны и, сле­ довательно, величина силы тока в диагонали моста близка к ну­ лю. В результате сердечник вторичного прибора находится в по­ ложении равновесия.

Условием равновесия моста переменного тока является соот­ ношение полных сопротивлений его плеч:

ВLD

Полное сопротивление каждого плеча моста

 

Z = V R 2 0 + * 2

,

(142)

где

Ra— активное сопротивление секции катушки, Ом;

 

 

х — реактивное сопротивление секции катушки, Ом;

 

 

х = со (/. +

/И);

(143)

здесь со = 2я/—угловая частота, с - 1

;

 

 

 

 

/—частота, Гц;

 

 

 

 

 

L — индуктивность, Г;

 

 

 

 

 

М — взаимная индуктивность,

Г.

 

 

 

В идеальном случае при среднем

положении сердечника, ког­

да полные сопротивления секций катушек равны

и ток в диаго­

нали моста отсутствует, можно

записать:

 

 

Z A = Z B >

Z C = Z D >

(144>

 

Ф л = Ф в ;

Фс =

Фо>

( 1 4 5 )

где

<р— углы сдвига фаз между силой

тока и напряжением, приложенным

 

к секциям катушек.

 

 

 

 

 

Таким образом, в положении равновесия разности фаз на­

пряжения на плечах А и В, а также

С и D равны

между собой.

При изменении измеряемого параметра сердечник катушки первичного прибора перемещается и нарушается равновесие ин­ дуктивной системы. При перемещении сердечника вверх полное сопротивление секции А катушки увеличивается и напряжение в секциях А я В перераспределяется таким образом, что в сек­

ции А оно возрастает, а в секции

В уменьшается. В результате

потенциал средней точки катушки

с секциями С и D становится

выше

потенциала

средней точки

катушки с секциями А я

В.

В диагонали моста

идет уравнительный ток, а в секции С сила

тока

увеличивается

по сравнению

с силой тока в секции

D.

Вследствие этого увеличивается втягивающее усилие и застав­ ляет сердечник катушки вторичного прибора перемещаться вверх до тех пор, пока не наступит новое состояние равновесия моста. При перемещении сердечника катушки датчика вниз такое же движение совершает и сердечник катушки вторичного прибора.

Датчики с индуктивной системой передачи показаний требу­ ют больших усилий для перестановки сердечника, что предопре-

5*

67


деляет их невысокие метрологические качества. Основная по­ грешность измерительного комплекта ± 2 — 2,5%. Расстояние между датчиками и вторичным прибором определяется предель­ но допустимым сопротивлением соединительных проводов, кото­ рое не должно быть более 3 Ом.

С е л ь с и н и ы е

системы дистанционной

передачи

основаны

на использовании

сельсинов — небольших

электрических машин

переменного тока. Такие

системы иногда

называются

индукци-

0 — ~

 

 

 

 

*\\

с

с

 

it

 

 

 

 

 

*1' СП

 

1

 

* )

 

 

2

Рис. 22. Принципиальная электрическая схема сельсинной системы дистанционной передачи.

онными самосинхронизирующимися системами переменного то­ ка. Передача, как правило, состоит из двух электрически свя­ занных друг с другом и совершенно одинаковых асинхронных машин, одна из которых является датчиком, а другая — прием­ ником. Принципиальная электрическая схема сельсинной систе­ мы дистанционной передачи приведена на рис. 22. Как видно из

рисунка,

однофазные

обмотки статоров

С сельсин-датчика СД

и

сельсин-приемника

СП

подключены

к напряжению

питания

с

угловой

частотой

со, а

трехфазные обмотки роторов

Р обоих

сельсинов соединены соответствующими линиями связи. Пере­ менное напряжение питания создает в статорных обмотках обо­ их сельсинов пульсирующие магнитные потоки, величины кото­ рых характеризуются следующим выражением:

Ф с = O m s i n c o * .

(146)

Направления потоков совпадают с направлениями осей ста­ торных обмоток. Потоки индуктируют в фазных обмотках рото­ ров э.д. с. величины которых зависят от расположения их осей относительно осей обмоток статоров. При одинаковом положе­ нии роторов сельсин-датчика и сельсин-приемника по отноше­ нию к соответствующим статорным обмоткам, когда угол 0 ра-


вен

углу

а,

эти э.д

.с, индуцируемые в фазных обмотках

1-У,

2—2'

и 3—3',

равны

между собой по величине и противополож­

ны

по

направлению. Следовательно, результирующие

э. д. с.

в каждой паре соединенных между собой фазных обмоток равны нулю и ток в цепях роторов отсутствует. В этом случае можно записать, что

i 1 = i a = i s =

0.

(147)

Если в результате внешнего воздействия ротор сельсин-дат­

чика в какой-то момент повернется относительно ротора

сель­

син-приемника на некоторый угол

6, называемый углом

рассо­

гласования, то в соответствующих фазовых обмотках обоих ро­

торов э. д. с. не будут равны, так как в этом случае

обмотки

роторов

занимают неодинаковое положение относительно осей

обмоток

статоров. При этом результирующие э. д .с. в

фазовых

обмотках

роторов не будут равны нулю и в их цепях возникнут

уравнительные токи ц, і2, із- Так как уравнительные токи, протекающие в соответствую­

щих цепях

датчика

и приемника, имеют

противоположные на­

правления,

то и моменты, возникающие

на их осях, действуют

в противоположных

направлениях.

 

Таким образом, появившийся синхронизирующий момент на оси ротора сельсин-приемника стремится привести его в одина­

ковое положение с положением ротора

сельсин-датчика, т. е.

при возникновении угла рассогласования

8 синхронизирующий

момент, появившийся на оси сельсин-приемника, стремится ус­

тановить свой ротор в положение, при котором угол

0

равен

нулю.

 

 

§4 . ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СИГНАЛОВ

ИПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ СВЯЗИ МЕЖДУ ВЕТВЯМИ ГСП

Данная группа преобразователей получила распространение в связи с развитием системы ГСП и предназначена для включе­ ния приборов и датчиков, не имеющих унифицированного выхо­ да, в единую систему контроля и регулирования, а также для

взаимной увязки приборов и устройств

различных ее ветвей.

Для преобразования углового перемещения в унифицирован­

ный сигнал

постоянного тока применяются м е х а н о э л е к т р и -

ч е с к и е

п о л у п р о в о д н и к о в ы е

п р е о б р а з о в а т е л и ,

представляющие собой механоэлектрический усилитель постоян­ ного тока (рис. 23). Действие преобразователя основано на под­ держании постоянного и непрерывного равенства входного мо­ мента силы Мвх и момента обратной связи М0.с, приложенного к подвижной системе, следовательно на принципе силовой ком­ пенсации, и осуществляется следующим образом. При повороте входной оси 1 угловое перемещение передается через спираль­ ную пружину 2 на управляющий флажок 3, изготовленный из материала с высокой электрической проводимостью. Прибли-