Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

V V

а) Ф б)

Рис. 51. Схемы включения термоэлектрических термометров:

_а — последовательное; б — для измерения разности температура; в — параллельное

включают навстречу одна другой (рис. 51, б). Такая термопара называется дифференциальной. Если необходимо измерить сред­нюю температуру нескольких точек одновременно, то применяют параллельное соединение нескольких термопар (рис. 51, в).

Существует достаточно много различных материалов, которые в паре друг с другом образуют термопару. Однако практическое применение нашло ограниченное число материалов.

По характеру применяемых материалов термопары могут быть разбиты на три группы: из благородных металлов, неблагородных металлов и из металлических электродов в паре с неметаллами.

Термопары третьей группы отличаются низкой механической прочностью, но обладают весьма значительной термы ЭДС, пре­восходящей в несколько раз термы ЭДС термопар первых двух групп.

В настоящее время наиболее широкое применение получили термопары со стандартной градуировкой. В табл. 5 приведены их характеристики, а на рис. 52 — градировочные кривые.

Для изготовления термопар чаще всего применяют электроды в виде проволоки диаметром 1,5 ... 3,2 мм для термопар из не­благородных металлов и диаметром 0,5 — для благородных. Для

Таблица 5

Основные характеристики термоэлектрических термометров

Рис. 53. Конструкция арматуры термоэлек­трического термометра:

I — корпус с крышкой; 2 — клеммная коробка; 3 — фарфоровые бусы; 4 — штуцер с резьбой;

Б — защитный чехол; 6 — термопара

измерения температуры поверхности применяют ленточные и ле- пешечные термопары.

Термопары обычно изготовляют сваркой или пайкой. Так как термоэлектроны должны соприкасаться друг с другом только в рабочем конце (горячем спае), то по всей длине их изолируют друг от друга. Для внутренней изоляции отдельных электродов из неблагородных металлов применяют фарфоровые одноканаль­ные трубочки (бусы). Термоэлектроды платинородий - платиновой термопары по всей длине изолируют друг от друга фарфоровой одно канальной трубкой, надетой на платиновый электрод, или двухканальной фарфоровой трубкой. Для защиты от механических повреждений и непосредственного воздействия вредных газов термоэлектроды помещают в защитный чехол (рис. 53).

В качестве вторичных приборов в термометрических термо­метрах используют пирометрические милливольтметры (гальвано­метры) и компенсационные приборы (потенциометры).

Пирометрические милливольтметры — приборы магнитоэлек­трической системы. Их работа основана на принципе взаимодей­ствия проводника, по которому протекает электрический ток, с магнитным полем постоянного магнита.

Милливольтметр (рис. 54) состоит из постоянного магнита 2, на концах которого расположены полюсные наконечники 3 из мягкого железа, и неподвижного стального магнитолровода 5. Наличие цилиндрического магнитопровода в междуполюсном про­странстве магнита уменьшает магнитное сопротивление, создает равномерный зазор и формирует радиальный магнитный поток. В кольцевом воздушном зазоре между полюсными наконечниками и магнитопроводом размещается прямоугольная рамка 4, состоя­щая из большого числа витков изолированного медного провода. С обеих сторон по центру рамки установлены полуоси, на которых рамка может поворачиваться в опорных подшипниках, изготов­ленных из рубина или агата. Ось вращения рамки совпадает с осью магнитолровода.

Рамка поворачивается вместе с легкой стрелкой 1, один конец которой перемещается вдоль шкалы, а на втором расположены два усика с грузами 6. Перемещением грузов по винтовой ^нарезке добиваются уравновешивания подвижной системы, т. е. совпаде­ния центра тяжести с осью вращения. Для создания противодей­ствующего момента и подвода тока к подвижной рамке служат две спиральные пружины 7, изготовленные из фосфористой бронзы. Добавочный резистор #_ДОб> выполненный из манганиновой про­волоки, используется для подгонки диапазона шкалы и ограни­чения влияния изменений температуры окружающей среды на по­казания прибора (температурный коэффициент сопротивления манганина — низкий). Подгонка внешнего сопротивления осу­ществляется резистором /<?_вн, значение его подбирается по сопро­тивлению внешней цепи (сопротивление резистора /?_вн внешней цепи должно соответствовать значению, указанному на шкале прибора).

При измерении температу рыток от термопары поступает' в рамку через спиральные пружины. Протекающий по рамке ток взаимодей­ствует' с магнитным полем постоянного магнита, вследствие чего рамка поворачивается под действием момёнта. Поворот рамки прекратится при уравновешивании двух моментов. Переменной величиной практически являет­ся сопротивление подсоедини- тельных проводов, т. е. их длина оказывает влияние на показания прибора.

Промышленность выпускает показывающие, регистриру­ющие и регулирующие милли- вол ьтметры. Шкала градуи­руется либо в градусах тем­пературы, либо в милливоль­тах, применяется и двойная градуировка шкалы. Техниче­ские характеристики показы­вающих милливольтметров при­ведены в табл. 6.

Поверка милливольтметров сводится к определению соот­ветствия градуировки и клас- |_ са точности приведенным зна­чениям. Она проводится с по­мощью лабораторных прибо- Рис. 54 Схема милливольтметра

Технические характеристики милливольтметров

Таблицяб

ров более высокого класса точности. На вход обоих приборов от источника регулируемого напряжения одновременно подается одинаковый сигнал. Результаты измерений сравнивают при пря­мом и обратном ходе (увеличение и уменьшение напряжений) и определяют погрешности поверяемого милливольтметра.

Компенсационными приборами (потенциометрами) называют приборы, которые используются для измерения температуры компенсационным (потенциометрическим) методом. Этот метод основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой термо- ЭДС, равной по значению, но обратной по знаку ЭДС вспомога­тельного источника тока.

Потенциометры делят на две группы: неавтоматические и ав­томатические.

Рис. 55. Схема потенцио­метра

Термопара, термоЭДС которой необхо­димо измерить, подключается одним кон­цом к точке D, а вторым — через нуль- гальванометр 1 к точке А. Нуль-гальва- нометр выполняет функции индикатора наличия тока в цепи термопары и пред­ставляет собой чувствительный милли­вольтметр, имеюищй двустороннюю шкалу.

Так как значение термоЭДС прямо пропорционально сопро­тивлению участка AD реохорда R_p, то шкалу прибора, относитель­но которой перемещается движок 3, можно отградуировать в еди­ницах напряжения электрического тока либо температуры.

По сравнению с милливольтметром потенциометр обладает следующими двумя преимуществами: отсутствует электрический ток в цепи термометра в момент измерения и исключена операция измерения тока.

Автоматические потенциометры предназначены для измерения, записи, сигнализации и регулирования (при наличии регулирую­щего устройства) температуры, изменение которой может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока.

Наибольшее распространение в литейных и термических цехах получили автоматические показывающие и регистрирующие по­тенциометры типа КСП4 с ленточной диаграммой и типа КСПЗ с круглой диаграммой.

Электронные автоматические потенциометры типа ЭПД с за­писью на дисковой диаграмме предназначены для работы с термо­парами стандартных градуировок (ХА, ХК и ПП) и телескопом радиационного пирометра типа РПС. Градуировка шкалы выпол­нена в градусах температуры: запись — непрерывная чернилами на дисковой диаграмме диаметром 300 мм, время одного оборота диаграммы 24 ч, время прохождения всей шкалы пером и стрелкой не более 5 с, установка рабочего тока — полуавтоматическая.

Электронные потенциометры типа КСП4 производят запись на ленточной диаграмме. Возможно изменение скорости записи (восемь ступеней) от 60 до 1414 мм/ч. Приборы выпускают для записи по 2, 3, 6, 12 и 24 каналам, в них предусмотрены сигнализа­ция об окончании диаграммной бумаги и автоматическая оста­новка.

Запись проводится в прямоугольных координатах на диа­граммной ленте шириной 275 мм: в одноканальных приборах непре-