книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

Фазовый угол между вектором Ох и составляющей Ux

Обязательным условием, без которого невозможна четкая работа компенсатора, является равенство частот измеряемого и компенсирующего напряжений. Оно выполняется автомати­ чески, если компенсатор и объект измерения питать от общего источника, что практически всегда и делается.

тронные индикаторы или телефоны—при работе на повышен­ ной частоте, достигающей нескольких тысяч герц.

второго контура должна быть постоянной при постоянстве тока

приведенные выше для компенсатора постоянного тока, могут

тор переменного тока дает возможность находить любые со­ ставляющие напряжений и токов, .измерять полные (т. е. ком­ плексные) сопротивления при интересующей величине тока. Особенно ценно применение компенсатора для исследования цепей со сталью, например, измерительных трансформаторов и др. Широкое применение нашли компенсаторы переменного тока при измерениях весьма малых переменных потоков.

§ 5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ КОМПЕНСАТОРЫ И МОСТЫ

Исследование работы любого аппарата, машины, любого объекта, как и управление любым технологическим процессом, требует постоянных наблюдений за рядом величин. На совре­ менных (предприятиях основные величины фиксируются раз­ личными измерительными приборами, общее число которых

250

достигает нескольких сотен и даже тысяч. Наблюдение за эти­ ми приборами и обработка результатов измерений должны вы­ полняться с высокой точностью и большой скоростью.

Внедрение автоматических измерительных приборов позво­ ляет значительно улучшить качество сбора и передачи изме­ рительной информации, увеличить точность и быстродействие управления процессами, сократить численность обслуживаю­ щего персонала. Все это дает значительный экономический эффект.

Наибольшая точность измерения и наименьшая потребляе­ мая мощность обеспечиваются измерительными приборами сравнения, 'поэтому автоматические измерительные приборы

щие элементы. Это разрешает выполнять отдельные блоки в автоматических компенсаторах и мостах одинаковыми. На ну­ левой прибор компенсатора или моста подается разность двух напряжений ±Д£Л Для уравновешивания схемы необходимо воздействовать на сопротивление RK ів схеме компенсатора или на сопротивление плеча в схеме моста, напряжение на ко­ тором компенсирует измеряемое напряжение (или э. д. с ) . Из­ менение положения движков сопротивлений производится до тех пор, пока нулевой прибор не покажет нуль. По положению ползунка на шкале сопротивлений определяют значение изме­ ряемой (величины.

Рис . ѴІ-ЗЗ

При создании автоматического прибора необходимо раз­ ность двух напряжений подавать на механизм, который пере­ мещал бы ползунки реостатов до тех нор, пока схема не будет

251

уравновешена. Тогда разность напряжений будет равна нулю и механизм остановится. Принципиальная скелетная схема ав­ томатического ярибора сравнения показана на рис. ѴІ-35. Из­ меряемая величина х (например, неэлектрическая величина: температура, деформация и т. п.) воздействует на измеритель­ ный элемент -цепи — преобразователь, на выходе которого соз-

Рис. ѴІ-34

дается напряжение Uх (или э. д. с. Ех). Сравнительный эле­ мент представляет собой другую часть схемы, в которой созда­

±& Ѵ»ѴК~ѴК

тона

?/чекиыц

усилителі

pett/лирун

Элемент

Рис. ѴІ-35

252

усилитель и затем «а регулирующий элемент. Регулирующий элемент 'воздействует на сравнительный элемент до тех пор, пока UK не станет равна Vх и At/ —0. Тогда на регулирующий элемент не будет подано напряжение, и он остановится. Под­ вижная часть сравнительного элемента соединена с показы­ вающим и записывающим устройствами автоматического при­ бора.

Рассмотрим основные элементы скелетной принципиальной схемы.

И з м е р и т е л ь н ы й э л е м е н т — часть схемы, воспринимающая изменение величины х (температуры, деформации и т. п.). В схеме компенсатора измерительным элементом является зве­ но, воспринимающее изменение величины х и преобразующее

борах получил вибрационный преобразователь, или иначе на­ зываемое поляризованное реле. Он представляет собой одно­ полюсный электромагнитный переключатель на два направле­

253

вый полупериод. При этом левый конец электромагнита будет

ложное и теперь на правам конце электромагнита будет север­ ный полюс, а на левом — южный. Следовательно, якорь откло­ нится вправо и замкнет собой контакт k2.

Таким образом, якорь будет вибрировать с частотой тока OB и замыкать за одну секунду 50 раз контакт k\ и 50 раз кон­ такт k2 (при частоте тока 50 гц).

На рис. ѴІ-37 показана электрическая схема включения вибрационного преобразователя в общую цепь. В первичной обмотке 1 трансформатора TP ток будет менять свое направ­ ление 100 раз в секунду. Этот ток является переменным и бу­ дет создавать переменный машинный поток. Этот поток будет индуктировать ів обмотке / / трансформатора э. д. с. е2. Форма магнитного потока ів трансформаторе несинусоидальна, вслед­ ствие этого и в. д. с. е2 несинусоидальна и имеет трапециевид­ ную форму. Для выделения гармоники основной частоты па­ раллельно вторичной Обмотке включается емкость С, создаю­ щая схему простейшего фильтра.

(ІАѴ)

Рис. ѴІ-37

Вкачестве усилителя может быть .использован один из сле­ дующих типов: ламповый, созданный на электронных и ионных лампах; магнитный усилитель; усилитель, использующий по­ лупроводниковые элементы. В автоматических приборах наи­ более часто усиление осуществляется в первых каскадах по напряжению, а в последнем — по мощности. Ламповый усили-

254

гель напряжения повышает напряжение неравновесия AU схе­ мы в тысячи рае и воздействует іна усилитель мощности. По­ следний может одновременно выполнять также функции фазочувствительной схемы, т. е. в зависимости от полярности или фазы AU управлять направлением движения регулирую­ щего элемента.

Регулирующий элемент—реверсивный двухфазный асин­ хронный .конденсаторный двигатель (рис. ѴІ-38). Короткозамкнутый ротор двигателя выполнен в виде беличьего колеса или полого стакана. Статор имеет две обмотки: управляющую (ОУ) и сетевую (ОС). На ОУ подается напряжение от усили­ теля. На ОС напряжение подается от сети через конденсатор С, который создает 90°-ный сдвиг между напряжениями обеих

следующим образом. Ползунок реохорда или реостата сравни­

ля, перемещающего бумагу. Используется синхронный двига­ тель с двумя обмотками на статоре, имеющий ротор с явно вы­ раженными даолюеами.

На рис. VJ-39 представлена принципиальная электрическая схема лампового автоматического компенсатора постоянного тока. Сравним эту схему с принципиальной, представленной на

255

Рассмотрим работу схемы при замыкании переключателем

равна нулю. Ползунок реохорда соединен с указательной стрел­

менить направление вращения и перемещать ползунок реохор­ да в другую сторону.

Контроль, т. е. проверка величины рабочего тока компен­

256

трансформатором TP, усилителем и подается на ОУ реверсив­ ного двигателя. Двигатель будет вращаться и перемещать пол­ зунок реостата RV^T до тех пор, пока напряжение AU не ста­ нет равным нулю. Тогда двигатель остановится. Это соответст­ вует достижению необходимой величины рабочего тока ком­ пенсатора.

Сопротивление Rm включается параллельно сопротивлению реохорда /?рСОх для того, чтобы иметь возможность менять предел измерения прибора.

В настоящее время отечественная приборостроительная промышленность выпускает автоматические компенсаторы (по­ тенциометры) типов: ЭПП, ЭПД, ПСР-1, ПСМР-2 и ЭПВ.

Автоматические компенсаторы нормальных габаритов ис­ полняются одноточечными и многоточечными на 2, 3, 6, 12, 24 и 96 точек. Класс точности их 0,2 и 0,5.

Скорость перемещения диаграммной бумаги изменяется от 20 до 9600 мм/ч и иногда до 30000 мміч.

Малогабаритные автоматические приборы выпускаются од­ ноточечными и 2-, 3-, 6- и 12-точечными. Класс точности 1,0.

Выпускаются компенсаторы с записью не только на ленточ­ ную, но и на дисковую диаграммную бумагу.

В последнее время все шире начинают использоваться ав­ томатические компенсаторы переменного тока. Они предназна­ чены для измерения тангенса угла диэлектрических потерь конденсаторов, комплексных сопротивлений, магнитных вели­ чин и т. п. Выпускаемые автоматические компенсаторы пере­ менного тока подразделяются, как и неавтоматические компен­ саторы, на прямоугольно-координатные (комплексно-коорди­ натные) и •полярно-координатные.

Автоматические мосты постоянного и переменного тока применяются для измерения сопротивлений или неэлектриче­ ских величин, вызывающих изменение сопротивления.

часть схемы. В схеме моста нет необходимости в поддержании постоянной величины рабочего тока, так как работа моста в некотором пределе не зависит от изменения напряжения пита­ ния. Поэтому последовательно с источником ВБ нет регулиро­ вочного реостата, Правая часть схемы остается такой же, как и на схеме рис. ѴІ-39.