Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

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-

Технические характеристики потенциометров, мостов и милливольтметров

рывно чернилами, а в многоканальных — циклично печатающим устройством. Время прохождения регистрирующей кареткой всей шкалы может изменяться в пределах 1 ... 8 с.

Потенциометры типа КСП4 предназначены для измерения тем­пературы в комплекте с термопарами стандартных градуировок ХА, ХК и ПП и телескопом радиационного пирометра. Класс точности автоматических потенциометров — 0,5.

Технические характеристики основных автоматических потен­циометров помещены в табл. 7.

Рассмотрим принципиальную схему электронного потенцио­метра КСП4 одно канального исполнения (рис. 56). Питание моста

производится от источника стабилизированного напряжения ИСП, который при напряжении 5 В дает ток 5 мА.

Конденсаторы С/, С2 и СЗ совместно с резисторами Я1, Я2 и ЦЗ образуют фильтры, которые устраняют помехи, возникающие в цепи термопары под действием внешних магнитных полей. Как только в цепи термопары 777 появляется разность напряжений между термо ЭДС термопары и уравновешивающим ее напряже­нием реохорда, возникает ток разбаланса, который из постоянного преобразуется вибропреобразователем в переменный и подается на вход усилителя УЭД, состоящего из усилителя напряжения и усилителя мощности. К выходу усилителя мощности подклю­чается одна из обмоток реверсивного исполнительного двигателя РД-09, вторая обмотка которого питается от сети. Конденсаторы С4 и С5 обеспечивают получение сдвига фаз (на 90°). Ротор элек­тродвигателя РД-09 кинематически связан с движком реохорда Я4, пишущим пером диаграммы и с показывающей стрелкой шка­лы. Электродвигатель РД-09 вращается в определенную сторону и движок передвигается по реохорду до наступления компенсации термо ЭДС термопары и уравновешивающего его напряжения, отчего ток разбаланса становится равным нулю и система останавли­вается. Реакция усилителя настолько быстра, что систему можно считать практически безынерционной.