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
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-