книги из ГПНТБ / Егоров С.В. Основы автоматики и телемеханики. Конспект лекций учеб. пособие
.pdf
|
Е с ли |
температура |
r>i |
горячего |
спая отличается |
от |
тем |
|||||||||||||||
|
п е р а т у р ы |
$2 |
холодного |
спая, то |
в о з н и к а е т |
термо - э . д. с. £ т п , |
||||||||||||||||
|
величина к о т о р о й зависит от материалов |
т е р м о п а р а |
и |
раз |
||||||||||||||||||
|
ности |
температур . |
П р и |
о б е с п е ч е н и и |
условия r>2 = |
const |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Етп = Етп (Я'.) = |
kTn |
• |
tfi- |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Т е р м о п а р ы |
различаются |
по |
п р и м е н е н и ю |
и |
п о |
т е м п е р а т у р |
|||||||||||||||
|
н о м у диапазону . Так, известны |
ТП, |
|
п р и м е н я е м ы е |
в |
вакууме |
||||||||||||||||
|
и н е й т р а л ь н о й |
среде, |
в |
расплаве, в |
восстановительной |
среде |
||||||||||||||||
|
и т. д. Для |
и з м е р е н и я |
т е м п е р а т у р |
в |
различных д и а п а з о н а х |
|||||||||||||||||
|
п р и м е н я ю т с л е д у ю щ и е |
ТП |
(табл. |
2-2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
2-2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термо - э . д . с, |
|
Верхний |
предел |
|
|||||||
|
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мв |
|
|
|
|
|
|
кратковре |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
длительное |
||||||||
|
п/п. |
|
|
"Материал |
|
|
|
При |
Ъг=0° |
менное |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
применение |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 1 |
=100" |
|
применение |
||||||||
|
1 |
|
Хромель-копель |
|
|
|
|
6,90 |
|
|
|
500° |
|
|
800° |
|
||||||
|
2 |
|
Хромель-алюмель |
|
|
|
|
4,10 |
|
|
|
900° |
|
|
1250° |
|
||||||
|
3 |
|
Молибден-вольфрам |
|
|
|
— |
|
|
|
1800° |
|
|
— |
|
|
||||||
|
4 |
|
Графит-графит |
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
1800° |
|
|
— |
|
|
||||
|
5 |
Вольфрамрений-вольф- |
|
|
|
|
|
|
2500° |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
рамрений |
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
— |
|
' |
||||
|
Д л я и з м е р е н и я т е м п е р а т у р ы р а с п л а в л е н н ы х м е т а л л о в |
|||||||||||||||||||||
|
п р и |
f>i<1800° |
п р и м е н я ю т |
ТП, |
у к а з а н н ы е |
в |
п. |
3, |
4, |
5 |
таб |
|||||||||||
|
лицы . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отметим, |
что, |
поскольку |
термо - э . д. с. зависит |
от |
темпе |
||||||||||||||||
|
р а т у р ы х о л о д н о г о |
спая, |
которая |
м о ж е т |
изменяться, |
|
для |
|||||||||||||||
|
и с к л ю ч е н и я |
п о г р е ш н о с т и |
п р и м е н я ю т |
|
|
термокомпенсацию, |
||||||||||||||||
|
которая бывает двух типов . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
1. Т е р м о с т а т и р о в а н и е |
х о л о д н ы х |
спаев, когда |
п о с л е д н и е |
||||||||||||||||||
|
п о м е щ а ю т в т е р м о с т а т с п о с т о я н н о й т е м п е р а т у р о й . Т е р м о |
|||||||||||||||||||||
|
стат |
|
представляет |
из |
себя |
к о р о б к у |
с э л е к т р о о б о г р е в о м |
и |
||||||||||||||
|
системой |
с т а б и л и з а ц и и |
температуры . |
Т а к о е |
р е ш е н и е |
удач |
||||||||||||||||
|
но, когда |
имеется м н о г о |
т е р м о п а р . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
2. |
|
Автоматическая |
т е р м о к о р р е к ц и я |
— схемное |
исключе - |
||||||||||||||||
* |
н и е |
|
т е м п е р а т у р н о й |
п о г р е ш н о с т и . |
|
О д н о |
из |
такого |
рода |
|||||||||||||
|
р е ш е н и й — с |
|
п о м о щ ь ю |
|
мостовой |
|
схемы — п р и в е д е н о |
|
на |
|||||||||||||
|
рис . |
2-8. |
Т е р м о к о м п е н с а ц и я |
здесь |
достигается |
за |
счет |
того, |
32
что в одно из плеч моста включается |
с о п р о т и в л е н и е Re |
с |
|||
большим Т К С . Мос т |
балансируется |
так, |
чтобы |
п р и |
f } 2 , |
равной т е м п е р а т у р е градуировки холодного |
спая, |
н а п р я ж е |
|||
ние м е ж д у точками а |
и б равнялось |
н у л ю . |
И з м е н е н и е |
f } 2 |
|
|
|
Рис. 2-8. Вариант |
схемы |
термокомпен |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
приводит к |
разбалансировк е |
моста |
и п о я в л е н и ю |
£/а в. |
П о д |
||||||||||||||
бором |
величин ы Ro |
|
и |
t7o |
м о ж н о добиться |
того, |
чтобы |
Uаа |
|||||||||||
компенсировал о |
термо - э . д. с , |
в о з н и к а ю щ у ю |
за |
счет |
|
изме |
|||||||||||||
нения |
f } 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П о м и м о обычных |
ТП; |
в |
системах регулирования темпе - • |
||||||||||||||||
ратур ы |
иногда |
п р и м е н я ю т |
скоростные |
• термопары |
м а р о к ' |
||||||||||||||
Т П С , Т Г С , |
у которых |
горячий |
|
спай |
р а з м е щ е н |
в |
малоинер |
||||||||||||
ц и о н н о м н а к о н е ч н и к е |
гильзы, |
а х о л о д н ы й |
спай — на |
|
неко |
||||||||||||||
торо м |
расстоянии |
в |
гильзе. |
П р и |
и з м е н е н и и |
тЗч |
возникает |
||||||||||||
термо - э . д. с , |
п р о п о р ц и о н а л ь н а я |
. с к о р о с т и |
изменения |
|
f } i . ' |
||||||||||||||
В установившемся |
|
р е ж и м е |
ч9,2='3ч |
и |
термо - э . д. с. |
равн а |
|||||||||||||
н у л ю . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ |
2-4. |
Схемы в к л ю ч е н и я |
датчиков |
|
|
|
|
|
|||||||||
П р и м е н я ю т |
следующи е |
.виды |
включени я |
датчиков |
в |
||||||||||||||
э л е к т р и ч е с к у ю |
цепь |
(рис. 2-9): |
|
1) |
последовательное; |
2) |
мо |
||||||||||||
стовое; |
3) д и ф ф е р е н ц и а л ь н о е ; |
4) к о м п е н с а ц и о н н о е . |
|
|
|
||||||||||||||
П о с л е д о в а т е л ь н у ю |
с х е м у . (рис. |
2-9,а), которая является |
|||||||||||||||||
н а и б о л е е простой, |
п р и м е н я ю т |
там, |
где |
изменени я нагрузки |
|||||||||||||||
мало влияют на характеристик и |
датчиков (см. § |
2-1). |
|
|
|
||||||||||||||
М о с т о в у ю схему |
(рис. 2-9',6) |
п р и м е н я ю т |
н а и б о л е е |
|
часто |
||||||||||||||
при р а б о т е на постоянно м |
токе. Мостовая схема баланси |
||||||||||||||||||
руется таким образом, чтобы п р и |
номинально м з н а ч е н и и |
||||||||||||||||||
измеряемой |
величины |
ток |
в |
нагрузке был равен нулю . |
|
|
|||||||||||||
Для |
работы |
на |
п е р е м е н н о м |
ток е |
н а и б о л е е |
часто |
|
при |
|||||||||||
м е н я ю т д и ф ф е р е н ц и а л ь н у ю |
схему |
(рис. 2-9,в), |
которая |
|
п р и |
3 - 291 |
"33 |
п р о ч и х равны х условия х обеспечивает |
|
н а и б о л ь ш у ю чувст |
|||
вительность. П о с л е д н ю ю |
о ц е н и в а ю т |
в е л и ч и н о й |
|||
|
|
' д г |
\ |
|
|
|
|
z s |
) , |
|
|
— чувствительность |
п о току, |
|
|
|
|
|
Su |
|
|
|
|
|
|
( # ) |
|
|
|
— чувствительность |
п о н а п р я ж е н и ю . |
|
|
||
П р и н е о б х о д и м о с т и |
наибольше й |
точности и з м е р е н и й |
|||
для генераторны х |
датчиков |
п р и м е н я ю т |
компенсационную |
|
|
|
Рис. 2-9. Схемы включения датчиков |
|
|
|
|
|
|||||||||
потенциометрическую |
|
схему |
|
(рис. |
2-9,г), а для |
параметри |
|||||||||||
чески х |
датчиков — компенсационную |
|
мостовую |
схему. |
|
||||||||||||
Рассмотрим к о м п е н с а ц и о н н у ю |
схему и з м е р е н и я |
на |
при |
||||||||||||||
м е р е |
рис . |
2-9,2. |
З д е с ь |
н а п р я ж е н и е |
датчика |
£/д |
уравновеши |
||||||||||
вается |
(вручную |
и л и |
автоматически) |
н а п р я ж е н и е м |
компен |
||||||||||||
с а ц и и |
|
0К, |
создаваемым и с т о ч н и к о м |
Еб |
на |
р е о х о р д е |
(потен |
||||||||||
циометре ) Р, ш к а л а которого |
м о ж е т быть |
|
проградуирован а |
||||||||||||||
непосредственн о |
|
в |
з н а ч е н и я х |
|
измеряемо й |
величин ы |
|||||||||||
(на рис . 2-9,г -при |
п о д к л ю ч е н н о й |
т е р м о п а р е |
ТП |
шкал а |
гра |
||||||||||||
дуируется |
в |
° С ) . |
Равенство |
UK=UR |
|
ф и к с и р у е т с я |
нуль- |
||||||||||
органом |
НО. |
П р и |
автоматическом |
у р а в н о в е ш и в а н и и |
|||||||||||||
н а п р я ж е н и е |
р а з б а л а н с а AU=Uq—UK |
|
используется |
Д Л Я при |
|||||||||||||
вода д в и ж к а |
р е о х о р д а |
Р. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
К о м п е н с а ц и о н н а я |
схема |
и з м е р е н и я |
является |
самой |
точ |
||||||||||||
ной, |
поскольку |
в |
момент |
к о м п е н с а ц и и |
то к в |
ц е п и |
Н.О |
р а в е н н у л ю , п о э т о м у п р и к о м п е н с а ц и и н е т о т б о р а м о щ н о
сти от |
датчика, |
и, к р о м е того, н е сказывается и з м е н е н и е |
с о п р о т |
и в л е н и й |
в ц е п и НО. |
3 4
Вавтоматических системах балансировка Осуществ
ляется |
автоматически: |
н а п р я ж е н и е |
р а з б а л а н с а |
&U |
в |
|
э т о м |
||||||||||||
случае усиливается и управляет двигателем |
к о м п е н с а т о р а |
||||||||||||||||||
ДвК, к о т о р ы й |
п е р е м е щ а е т д в и ж о к |
реохорда |
д о |
тех |
|
пор, |
|||||||||||||
п о к а |
Ли |
не исчезнет. |
А в т о м а т и ч е с к и е |
к о м п е н с а т о р ы |
по |
||||||||||||||
виду |
к о м п е н с и р у е м о й |
величины |
делятся |
на |
автоматические |
||||||||||||||
потенциометры, |
в |
которых |
уравновешивается |
|
и з м е н е н и е |
||||||||||||||
н а п р я ж е н и я |
датчика, |
и |
автоматические |
мосты, |
в. к о т о р ы х |
||||||||||||||
уравновешивается и з м е н е н и е импеданса датчика (см. § |
|
2-6). |
|||||||||||||||||
Наибольшее,, р а с п р о с т р а н е н и е |
получили |
к о м п е н с а т о р ы |
по |
||||||||||||||||
стоянного |
т о к а |
из-за |
трудностей |
б а л а н с и р о в к и |
на перемен |
||||||||||||||
н о м |
токе.- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
t |
|
§ |
2-5. Устройства с р а в н е н и я |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Устройства |
сравнения |
служат |
для и з м е р е н и я |
р а з н о с т и |
||||||||||||||
м е ж д у заданным хо и действительным х значениями |
|
изме |
|||||||||||||||||
ряемой |
величины |
(обозначение на схемах — рис. |
2-10,а)..< |
||||||||||||||||
|
Н а и б о л ь ш е е |
р а с п р о с т р а н е н и е |
в |
автоматике |
получили |
||||||||||||||
устройства |
сравнения |
|
на |
п о т е н ц и о м е т р и ч е с к и х |
и |
индук |
|||||||||||||
ц и о н н ы х |
элементах . |
Т а к и е устройства |
используются |
|
для |
||||||||||||||
сравнения |
величин, |
заданных |
н а п р я ж е н и е м |
или |
углом |
||||||||||||||
поворота вала. В последнем случае .предполагается, |
|
что |
|||||||||||||||||
валы механически между собой не связаны. |
|
Устройства |
|||||||||||||||||
сравнения |
|
на |
потенциометрах |
|
п р и м е н я ю т с я |
в ' |
системах |
||||||||||||
с т а б и л и з а ц и и |
и |
программного |
р е г у л и р о в а н и я для |
сравнения |
|||||||||||||||
н а п р я ж е н и й |
уставки U0 |
и датчика £/д |
(рис. 2-10,6), а |
т а к ж е |
|||||||||||||||
в |
следящих |
' системах — для |
сравнения |
угла |
0о |
поворота- |
|||||||||||||
з а д а ю щ е й |
оси |
и |
угла |
,6 п о в о р о т а |
и с п о л н и т е л ь н о й |
оси. |
|||||||||||||
В |
последнем |
случае |
AU=k(Q0— |
|
0). |
П о т е н ц и о м е т р ы |
могут |
Рис. 2-10.. Устройства сравнения на потенциометрах |
|
|||
быть с ограниченным |
углом |
поворота |
и круговые |
(обычно |
в следящих системах) . |
Дл я |
п о в ы ш е н и я |
точности |
следящих |
3 * |
3 5 |
систем часто |
п р и м е н я ю т двухотсчетную |
систему |
сравнения, |
||||||||||||||
и м е ю щ у ю г р у б у ю |
и |
т о ч н у ю |
ступени |
(грубые |
и т о ч н ы е |
||||||||||||
п о т е н ц и о м е т р ы ) , |
|
связанные |
через |
|
п о в ы ш а ю щ и й |
|
редуктор . |
||||||||||
В последнем |
случае |
устройство |
сравнения |
включает т а к ж е |
|||||||||||||
с и н х р о н и з а т о р |
|
( с е л е к т о р ) , о с у щ е с т в л я ю щ и й |
|
п р а в и л ь н у ю |
|||||||||||||
р а б о т у |
двух |
ступеней . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Устройства |
|
|
сравнения |
на |
индукционных, |
|
|
элементах |
|||||||||
(сельсинах, |
магнесинах, |
в р а щ а ю щ и х с я |
|
т р а н с ф о р м а т о р а х |
|||||||||||||
и др.) |
п о л у ч и л и |
ш и р о к о е |
п р и м е н е н и е в |
следящем |
п р и в о д е |
||||||||||||
п е р е м е н н о г о |
тока, |
д и с т а н ц и о н н о м |
у п р а в л е н и и |
и |
и з м е р е н и и . |
||||||||||||
Рассмотрим |
|
сельсинную |
схему |
сравнения . |
Сельсин — |
||||||||||||
это |
м а ш и н а |
п е р е м е н н о г о |
тока, |
с л у ж а щ а я |
для |
д и с т а н ц и о н |
|||||||||||
н о й |
передачи |
угла |
п о в о р о т а |
вала. |
Существует |
несколько |
|||||||||||
к о н с т р у к т и в н ы х |
|
м о д и ф и к а ц и й |
сельсинов, |
о д н а к о |
наиболь |
||||||||||||
ш е е р а с п р о с т р а н е н и е |
получили |
две |
из них: |
|
|
|
|
||||||||||
— с о д н о ф а з н о й о б м о т к о й на р о т о р е и т р е х л у ч е в о й на |
|||||||||||||||||
статоре; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
— б е с к о н т а к т н ы е |
сельсины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Устройство сравнения с о д е р ж и т |
два |
сельсина: |
сельсин- |
||||||||||||||
датчик |
(СД) |
и |
сельсин - приемник |
(СП) |
(рис . 2-11,а). |
|
|
|
|
|
|
|
|
6) |
- |
|
|
|
|
|
Рис. 2-11. Соединение |
сельсинов (а) и индикаторная схема |
|||||||||||
|
|
|
|
включения (б) |
|
|
|
|
|
|
|
||
П р и м е н я ю т |
несколько |
схем |
включения |
сельсинов: |
|||||||||
1) |
индикаторную |
— для |
передачи |
угла |
н а расстояние, |
||||||||
когда |
момент |
нагрузки |
на и с п о л н и т е л ь н о й |
оси |
п р е н е б р е - |
||||||||
ж и м ( в р а щ е н и е |
стрелки |
и н д и к а т о р а |
и |
т. п . ) ; |
|
|
|
||||||
2) |
трансформаторную |
— для |
т о й |
ж е |
цели, что |
и |
индика |
||||||
т о р н у ю , когда |
м о м е н т н а г р у з к и |
велик; |
|
|
|
|
|
||||||
3) |
дифференциальную |
|
— для |
выделения |
разности |
углов |
|||||||
п о в о р о т а двух |
валов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рассмотрим |
первую, |
схему (рис. 2-11,6), |
когда |
о д н о ф а з |
|||||||||
н ы е о б м о т к и СД |
и СП |
п о д к л ю ч а ю т с я |
к |
единому |
п и т а н и ю . |
36
О д н о ф а з н ы й п е р е м е н н ы й то к создает в магнитной ц е п и каждого сельсина п е р е м е н н ы й магнитный поток, который
индуктирует |
в трехлучевой обмотке |
э. д. с , амплитуды кото |
|
рых |
равны |
(каждый луч сдвинут п о |
о т н о ш е н и ю к другому |
на |
120 эл. |
градз'сов): |
|
всельсине - датчике
|
£ t e = £ m . c o s t e , - ( i - l ) 1 2 0 o ] , |
|
(f = |
l , |
2, 3), |
|
||||||||
в сельсине - приемнике |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
£ i n = £ m , c o s { e 2 - ( i - l ) 1 2 0 o ] , |
|
( t = l , 2, 3) . |
|
|
|||||||||
Р е з у л ь т и р у ю щ а я |
э. д. с. |
в к а ж д о м |
л у ч е |
трехлучевой |
||||||||||
обмотки |
равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
А £ г |
= |
Е1д — Ein |
= 2Em- sin |
6i+ |
02 |
— (i— 1) 120° |
X |
|||||||
|
|
|
|
X s i n - 9 x - |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
it |
= |
1,2,3). |
|
|
Следовательно, э. д. с. в к а ж д о м |
луче |
р а в н а |
н у л ю |
только |
||||||||||
в том случае, |
если |
Q\ = %z±2nn, |
(п—1, |
2, ... ) , в противном |
||||||||||
случае в каждом луче возникает |
п е р е м е н н ы й |
ток, |
который, |
|||||||||||
взаимодействуя с магнитным п о т о к о м обмотки |
|
ротора, |
||||||||||||
создает |
в р а щ а ю щ и й момент |
Мс, |
|
называемый |
|
синхронизи |
||||||||
рующим, |
|
поскольку |
он |
стремится |
|
повернуть |
р о т о р ы |
о б о и х |
||||||
сельсинов |
в согласованное |
п о л о ж е н и е . |
Величина |
момента |
||||||||||
равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Мт |
|
|
M c = M m - s i n Д 9 , |
|
Д е = > 8 1 - 9 2 , |
|
|
|
||||||
— максимальный |
с и н х р о н и з и р у щ и й |
момент, |
|
опреде |
||||||||||
|
|
л я е м ы й типом сельсинной |
пары . |
|
|
|
|
|||||||
О б ы ч н о Мт |
составляет тг-100 |
г-см, |
что |
достаточно для |
ц е л е й и н д и к а ц и и . О д н а к о пр и н а л и ч и и на и с п о л н и т е л ь н о й
оси |
момента |
нагрузки |
Мн |
р а в н о в е с и е |
системы |
|
наступает |
|||||||
п р и |
равенстве |
с |
с и н х р о н и з и р у ю щ и м |
моментом, |
п о э т о м у |
|||||||||
появляется моментная |
о ш и б к а |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
A0M =arcsiniVfH/-Mm . |
|
|
, |
|
|
||||
Т р а н с ф о р м а т о р н а я |
схема |
в к л ю ч е н и я |
выполняется |
п о |
||||||||||
схеме следящей системы (рис. 1-10,6). В сельсинных |
схемах |
|||||||||||||
сравнения |
используют |
т а к ж е б е с к о н т а к т н ы е |
|
сельсины, |
||||||||||
у к о т о р ы х об е обмотки укладываются |
н а |
статоре |
и |
отсут |
||||||||||
ствуют |
трущиеся |
контакты,' что увеличивает и х |
надежность . |
|||||||||||
К р о м е |
того, |
т а к и е |
сельсины н е и м е ю т |
и с к р е н и я |
и |
н е |
созда |
|||||||
ю т |
радиопомех . О с н о в н ы е |
х а р а к т е р и с т и к и |
сельсинной |
п а р ы |
||||||||||
в и н д и к а т о р н о м |
р е ж и м е |
на |
бесконтактных |
|
сельсинах. |
|||||||||
БД-404, |
БС-404 |
приведены |
в табл. 2-3.. |
|
|
|
|
|
|
3 7
Тип
Род
питания
Потребляе мая мощ- - ность
Ы>доп
Таблица 2-3
,1доп Вес
Датчик |
БД-404 |
110 |
в, |
|
|
|
|
|
500 |
1,1 |
кг |
|
|
|
|
12 |
вт |
25° |
|
|
об/мин |
|
|
||
|
|
|
50 |
гц |
|
|
|
|
||||
Приемник |
БС-404 |
|
|
|
240 г-см |
500 |
1,25 |
кг |
||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об1мин |
|
|
|
|
§ |
2-6. П р и б о р ы |
автоконтроля |
|
|
||||||
В системах |
автоконтроля |
ш и р о к о е |
п р и м е н е н и е п о л у ч и л и |
|||||||||
к о м п е н с а ц и о н н ы е |
схемы |
и з м е р е н и я |
как |
н а и б о л е е |
точные, |
|||||||
р е а л и з у е м ы е с |
п о м о щ ь ю |
автоматических |
п о т е н ц и о м е т р о в |
|||||||||
и мостов (см. § 2-4). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
А в т о к о м п е н с а т о р ы |
и м е ю т |
в ы с о к у ю |
точность |
(обычно |
||||||||
классов 0,2 и 0,5), высокое |
быстродействие |
(время |
полного |
|||||||||
прохода |
указателем шкалы |
0,254-8 сек), |
п о з в о л я ю т |
регист |
рировать процессы на диаграммной л е н т е или круговой
Диаграмме. Для контроля за несколькими |
однородными |
|||||||||||||||
величинами |
(до |
12) |
|
ш и р о к о п р и м е н я ю т с я |
|
м н о г о т о ч е ч н ы е |
||||||||||
автокомпенсаторы . |
Рассмотрим |
автоматический |
|
потенцио |
||||||||||||
метр |
со |
следящим |
|
преобразованием. |
|
П е р в о н а ч а л ь н о |
т а к и е |
|||||||||
п о т е н ц и о м е т р ы |
были |
р а з р а б о т а н ы |
для |
и з м е р е н и я термо - |
||||||||||||
э. д. с. термопар, |
однако затем они |
получили |
ш и р о к о е |
при |
||||||||||||
м е н е н и е |
и |
для |
и з м е р е н и я |
п е р е м е щ е н и й |
|
(или |
величин, |
|||||||||
п р е о б р а з о в а н н ы х |
в |
п е р е м е щ е н и е ) , |
давлений, |
к о н ц е н т р а ц и й |
||||||||||||
растворов и т. д. П р а к т и ч е с к а я схема такого |
п о т е н ц и о м е т р а |
|||||||||||||||
(рис. 2-12) отличается от схемы |
рис. 2-9,г в |
|
следующем: |
|||||||||||||
1) |
у с т а н о в к а |
и п о д д е р ж а н и е |
п о с т о я н н о й |
|
величины |
тока, |
||||||||||
п р о т е к а ю щ е г о |
по реохорду, |
производится |
автоматически с |
|||||||||||||
п о м о щ ь ю |
того |
ж е двигателя |
компбнсатора |
ДвК; |
|
|
|
|||||||||
2) |
необходимость |
у с и л е н и я |
весьма |
малых |
н а п р я ж е н и й |
|||||||||||
постоянного |
|
тока |
приводит |
к |
п р и м е н е н и ю |
м о д у л я т о р а |
||||||||||
( в и б р о п р е о б р а з о в а т е л я ) ; демодулятором |
является |
двигатель |
||||||||||||||
ДвК. |
) |
|
|
|
|
|
|
|
Un |
|
|
|
|
|
|
|
В |
самом |
деле, |
н а п р я ж е н и я |
датчика |
о б ы ч н о малы |
|||||||||||
сами |
п о |
с е б е |
(для т е р м о п а р — Юч-50 мв), |
и |
для |
обеспече |
||||||||||
ния |
н е о б х о д и м о й |
|
точности |
(собственная |
погрешность |
|||||||||||
- <0,1%) |
необходимо, |
чтобы |
а в т о п о т е н ц и о м е т р |
|
реагировал |
на н а п р я ж е н и я AU |
-<10 мкв. Д л я у с и л е н и я т а к и х м а л ы х |
н а п р я ж е н и й н у ж н о |
применять б е з д р е й ф о в ы е усилители, |
., Paffoma
( к
тп
Рис. 2-12. Электрическая схема автопотенциометра (а) и диаграмма напряжений и токов фазочувствцтельного каскада (б)
которыми |
являются у с и л и т е л и |
п е р е м е н н о г о тока. |
П о э т о м у |
||||
сигнал AU |
п о с т о я н н о г о т о к а |
д о л ж е н быть |
промодулирован . |
||||
А в т о п о т е н ц и о м е т р |
состоит |
из |
с л е д у ю щ и х |
о с н о в н ы х |
|||
узлов: ИС |
— измерительная |
схема, |
ВП — вибропреобразова |
||||
тель, УС — усилитель |
п е р е м е н н о г о |
т о к а с |
фазочувствитель - |
39
н ым |
выходным |
каскадом |
|
ФУ, |
ДвК |
и |
М — р е в е р с и в н ы й |
дви |
|||||||||||||||||||
гатель к о м п е н с а т о р а |
с |
э л е к т р о м а г н и т н о й |
|
м у ф т о й . ' |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Рассмотрим |
отдельные |
узлы . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Измерительная |
|
схема |
|
включает |
в |
себя |
|
ч е т ы р е х п л е ч и й |
|||||||||||||||||||
мост |
|
для |
о б р а з о в а н и я |
н а п р я ж е н и я |
к о м п е н с а ц и и |
|
£ / к = £ / а б , |
||||||||||||||||||||
датчик |
( т е р м о п а р у |
на рис . 2-12), цепь |
|
для |
п р о в е р к и |
ста |
|||||||||||||||||||||
бильности |
тока. О с н о в н ы е элементы |
измерительной |
схемы: |
||||||||||||||||||||||||
Р — р е о х о р д ( к р у г о в о й ' п р о в о л о ч н ы й п о т е н ц и о м е т р ) , Ri — |
|||||||||||||||||||||||||||
реостат |
для |
|
к о р р е к ц и и |
тока |
в |
реохорде, |
НЭ |
— н о р м а л ь н ы й |
|||||||||||||||||||
э л е м е н т |
для |
|
п р о в е р к и |
|
стабильности |
тока,, Rc |
— э т а л о н н о е |
||||||||||||||||||||
сопротивление, |
RNI — н и к е л е в о е |
с о п р о т и в л е н и е |
|
для |
термо |
||||||||||||||||||||||
к о м п е н с а ц и и |
|
изменения |
температуры |
х о л о д н ы х |
спаев |
тер |
|||||||||||||||||||||
м о п а р ы |
ТП |
|
(см. рис. |
2-8), |
СЭ |
— сухой |
элемент |
( б а т а р е й к а ) , |
|||||||||||||||||||
К — п е р е к л ю ч а т е л ь |
на |
два п о л о ж е н и я , |
^ф, |
Сф — 7?С-фильтр |
|||||||||||||||||||||||
для |
ш у н т и р о в а н и я |
наводок |
в |
проводах |
|
от |
э л е к т р и ч е с к и х |
||||||||||||||||||||
п о л е й п р о м ы ш л е н н ы х |
установок . |
Введение |
в |
цепь |
датчика |
||||||||||||||||||||||
с о п р о т и в л е н и я |
Rt], |
|
не |
вносит |
погрешности, |
так |
|
к а к |
в |
||||||||||||||||||
момент |
к о м п е н с а ц и и |
ток, |
о т б и р а е м ы й |
от |
термопары, |
равен |
|||||||||||||||||||||
н у л ю . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рассмотрим |
схему |
к о р р е к ц и и |
тока |
в |
реохорде . |
Ввиду |
|||||||||||||||||||||
того, что э. д. с. сухого |
элемента с течением |
времени |
умень |
||||||||||||||||||||||||
шается, |
т о к |
|
в ц е п и |
р е о х о р д а |
т а к ж е |
уменьшается . |
П о э т о м у |
||||||||||||||||||||
для |
|
его |
|
к о р р е к ц и и |
|
переключатель |
|
К |
|
п е р и о д и ч е с к и |
|
на |
|||||||||||||||
к о р о т к о е |
время |
устанавливается |
в |
п о л о ж е н и е |
« Н у л ь » |
(вруч |
|||||||||||||||||||||
н у ю |
или |
автоматически) |
|
и о д н о в р е м е н н о образуется |
меха |
||||||||||||||||||||||
ническая |
связь |
М |
|
м е ж д у двигателем |
' ДвК |
|
и д в и ж к о м |
||||||||||||||||||||
реостата |
|
Ri. |
|
П р и |
этом |
падение |
н а п р я ж е н и я |
на |
э т а л о н н о м |
||||||||||||||||||
с о п р о т и в л е н и и |
Rc |
сравнивается |
с э. д. с. |
нормального |
эле |
||||||||||||||||||||||
мента. Если ток в |
ц е п и |
реохорда, |
а т а к ж е |
в ц е п и |
Rc |
|
н е |
||||||||||||||||||||
равен |
номинальному, |
то |
|
под |
действием |
|
н а п р я ж е н и я |
разба |
|||||||||||||||||||
л а н с а |
&и=Енэ |
|
— I R C |
|
п р о и с х о д и т |
|
п е р е м е щ е н и е |
|
д в и ж к а |
||||||||||||||||||
реостата |
Ri |
до |
т е х |
пор, |
п о к а |
т о к |
не |
станет |
равен |
номиналь |
|||||||||||||||||
ному. |
П о с л е |
чего |
переключатель |
снова |
|
устанавливается |
в |
||||||||||||||||||||
п о л о ж е н и е |
«Работа» . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Вибропреобразователь |
|
|
|
ВП ( э л е к т р о м е х а н и ч е с к и й |
в и б р а - ' |
||||||||||||||||||||||
тор) |
|
осуществляет |
м о д у л я ц и ю |
н а п р я ж е н и я |
AU |
п о с т о я н н о г о |
|||||||||||||||||||||
тока |
|
частотой |
50 гц. |
|
Заметим, |
что |
при |
|
и з м е н е н и и |
поляр |
|||||||||||||||||
ности |
сигнала |
AU |
изменяется |
на |
180° |
|
ф а з а п е р е м е н н о г о |
||||||||||||||||||||
н а п р я ж е н и я , |
|
подаваемого |
через |
входной |
т р а н с ф о р м а т о р |
в |
|||||||||||||||||||||
усилитель . |
Т р а н с ф о р м а т о р |
и в и б р о п р е о б р а з о в а т е л ь |
|
тща |
|||||||||||||||||||||||
тельно |
з а э к р а н и р о в а н ы . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Выходное |
н а п р я ж е н и е |
усилителя |
. подается |
на |
фазочув - |
||||||||||||||||||||||
етвительный |
|
каскад |
ФУ. |
А н о д ы |
л а м п ы |
|
выходного |
каскада |
40
п и т а ю т ся в п р о т и в о ф а з е н а п р я ж е н и е м п е р е м е н н о г о т о к а
(см. диаграмму рис . 2-12,6, |
где |
иа\, |
иа2 |
—'кривые |
изменения |
|||||||||||
н а п р я ж е н и я |
на первом |
и втором |
анодах лампы, |
ис |
— напря |
|||||||||||
ж е н и е |
на сетках |
л а м п ы ) . |
О ч е в и д н о , 'что п о л о в и н а |
л а м п ы |
||||||||||||
м о ж е т |
проводить то к только тогда, |
если |
н а п р я ж е н и е |
на |
ее |
|||||||||||
аноде |
п о л о ж и т е л ь н о . П р и |
'AU=0 |
т о к и |
анодов, протекая |
по |
|||||||||||
о б м о т к е у п р а в л е н и я |
wy |
двигателя, |
не |
создают |
в р а щ а ю щ е г о |
|||||||||||
момента, поскольку |
ток 1У |
в о б м о т к е |
у п р а в л е н и я |
с о д е р ж и т |
||||||||||||
п о с т о я н н у ю |
с о с т а в л я ю щ у ю и |
четные |
гармоники . |
П р и |
||||||||||||
AU |
то к |
1У у ж е |
имеет |
гармонику |
о с н о в н о й |
частоты |
и |
|||||||||
в зависимости от знака AU |
( ф а з ы |
сигнала |
Uc) |
|
ДвК |
вра |
||||||||||
щается |
в ту |
или |
и н у ю |
сторону, |
осуществляя |
балансировку . |
||||||||||
Реверсивный |
двигатель |
ДвК |
|
( а с и н х р о н н ы й |
д в у х ф а з н ы й |
|||||||||||
типов |
РД-09, Д-32, ZACM-50) |
|
имеет |
ф а з о с д в и г а ю щ у ю |
||||||||||||
емкость в о б м о т к е |
возбуждения . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
В |
системах |
автоконтроля |
при |
и з м е р е н и и |
н е с к о л ь к и х |
|||||||||||
о д н о т и п н ы х |
величин ш и р о к о е |
|
п р и м е н е н и е |
н а ш л и |
много |
|||||||||||
точечные автокомпенсаторы |
с п е р и о д и ч е с к о й |
компенсацией, |
||||||||||||||
когда за п циклов компенсации |
м о ж н о зарегистрировать |
п |
||||||||||||||
величин. В т а к и х |
устройствах |
п р и м е н я ю т |
к о м м у т а т о р ы для |
последовательного подключения к к о м п е н с а т о р у датчиков и
используют развертывающее п р е о б р а з о в а н и е , |
когда компен |
|||||||
с и р у ю щ а я величина периодически |
п р и н у д и т е л ь н о |
п р о б е г а е т |
||||||
весь |
д и а п а з о н |
своего изменения . |
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим |
автоматический |
мост с |
развертывающим |
|||||
преобразованием |
для |
и з м е р е н и я |
о д н о й |
величины |
х\ |
|||
(рис. 2-13,а). |
|
|
|
|
|
|
К |
|
Двигатель |
р а в н о м е р н о вращает |
к о н т а к т н ы й |
д в и ж о к |
|||||
по |
круговому |
реохорду |
Р, к о т о р ы й |
вместе |
с |
реостатным |
датчиком образует четырехплечий мост. В одну диагональ
этого моста включен источник |
п и т а н и я С/о, а |
в |
д р у г у ю — |
||||||||||||
усилитель . |
Н а п р я ж е н и е |
к о м п е н с а ц и и |
п р и этом |
изменяется |
|||||||||||
по п и л о о б р а з н о м у |
з а к о н у (рис. 2-13,6), пр и |
этом |
в |
м о м е н т ы |
|||||||||||
времени |
t\, t2, ... |
наступает |
компенсация, |
когда |
|
UK=UA. |
|||||||||
Для |
з а п и с и |
п р и м е н я ю т |
р а з н ы е |
схемы. |
Рассмотрим |
одну из |
|||||||||
них.' |
В |
момент |
к о м п е н с а ц и и |
AU=0, |
п о э т о м у электромаг |
||||||||||
н и т ы ЭМ\ |
и ЭМ2 |
обесточиваются и отпускают, |
|
а |
под |
дей |
|||||||||
ствием |
п р у ж и н ы |
|
планка Пл, |
у д е р ж и в а е м а я |
до |
этого |
элек |
||||||||
тромагнитами, ударяет по к р а с я щ е й |
ленте, |
оставляя |
н а |
||||||||||||
бумаге |
след. Э т о т |
след |
д о л ж е н |
быть |
заметен лишь на рас |
||||||||||
стоянии, п р о п о р ц и о н а л ь н о м |
отрезку |
времени м е ж д у |
нача |
||||||||||||
л о м |
р а з в е р т к и и |
моментом к о м п е н с а ц и и . Дл я этого |
приме |
||||||||||||
н я ю т барабан со спиральным гребнем |
СГ, к о т о р ы й |
касается |
|||||||||||||
бумаги |
всегда в |
о д н о й |
точке, |
причем |
точка |
касания |
равно - |
41