Задача 3.

Определить относительную погрешность небалансной системы телеизмерения, включающей воздушную линию связи, при различных значениях температуры окружающей среды в эксплутационных условиях. Схема небалансной системы интенсивности представлена на рис. 6.

Рисунок 6 – Небалансная система интенсивности

Исходные данные для расчета приведены в табл. 5 и табл. 6. Схему замещения линии связи представить в виде симметричного Т- образного четырехполюсника.

Таблица 5 – Параметры линии связи

Последняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
l, км	0,5	1,1	0,9	1,3	0,7	1,2	1,5	0,8	1,4	0,6
Ug, В	8		11		10		12		9
Rл, Ом/км	140		155		150		145		160
Rиз=500 кОм*км, Rма=20 Ом, tопт=200С,  Rлt=1,5 Ом/град

Таблица 6 – Температура эксплуатации линии связи

Предпоследняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
tэкс, С	-11	-16	-13	-18	-15	-19	-14	-17	-10	-12
Rб, кОм	2,0		2,4		2,2		2,3		2,5

Методические указания к решению задачи 3

Для осуществления функции управления в сложных системах автоматики необходимо следить за изменением параметров объектов (давление, температура, угловое или линейное перемещение и др.). Непрерывное или периодическое измерение на большом расстоянии физических величин производится при помощи системы телеизмерения (ТИ). Основным требованием, предъявляемым к системе ТИ, является точность передачи контролируемых параметров. Погрешности системы ТИ возникают из-за несовершенства способов преобразования сигналов, нелинейности характеристик преобразователей и каналов связи, нестабильности параметров элементов системы, влияния помех и других факторов.

В системах ближнего (до 10 км) действия используются обычно системы интенсивности: балансная и небалансная. Небалансная система представляет собой схему с выносным прибором. Измеряемая величина х(t) преобразуется датчиком в напряжение U_д=к х(t), которое подводится к линии связи (ЛС). Ток в линии связи I пропорционален U_д и измеряется миллиамперметром, установленном на приемном (диспетчерском) пункте. Основная погрешность таких схем обусловлена изменением от температуры сопротивления проводов ЛС. Для уменьшения влияния продольного сопротивления проводов R_пр на точность измерения последовательно в цепь на приемном пункте включается балластный резистор R_б из условия R_б >> R_пр. Настраивается (тарируется) система ТИ на минимальную погрешность при оптимальной (наиболее характерной для данных условий) температуре t_опт. При отличии температуры от оптимальной за счет изменения погонного сопротивления проводов ЛС в системе ТИ возникает погрешность. Абсолютная погрешность определяется как разность токов  I измерительного прибора при оптимальной t_опт и реальной t_экс температуре, а относительная погрешность из соотношения

%

В задаче требуется определить относительную погрешность в реальных условиях эксплуатации системы ТИ.

Для решения задачи 3 необходимо прежде всего определить первичные параметры ЛС для заданной длины l (сопротивления проводов R_пр и сопротивление утечки R_ут) при оптимальной температуре t_опт =20⁰С и температуре эксплуатации t_экс . Поэтому рекомендуется выбрать следующий алгоритм решения задачи:

1. Определение первичных параметров при t_опт.

1.1. Определение сопротивления проводов

R_пр= R_л l

1.2. Определение сопротивления утечки

R_ут= R_из/l

2. Определение первичных параметров при t_экс.

2.1. Определение удельного сопротивления

R_л^/=R_л+R_л^tt

где t= t_экс- t_опт – разница температур, при которых система настраивалась

на минимальную погрешность (t_опт) и реальной температуры эксплуатации системы;

R_л^t – удельное приращение сопротивления проводов линии связи

при приращении температуры.

Примечание: Отрицательное значениеtобеспечивают отрицательное приращениеR_л.

2.2. Определение сопротивления проводов

R_пр^/= R_л^/l

2.3. Сопротивление утечки при t_экс принимается таким же, как и при t_опт, поскольку на величину удельного сопротивления изоляции оказывает влияние и влажность, и температура, и загрязнение изолирующих элементов – факторы, которые трудно учесть.

R_ут^/= R_ут

3. Линия связи представляется Т – образной схемой замещения, при этом схема телеизмерительной системы имеет вид

4. Определяется ток измерительного прибора I_ип при t_опт.

5. Определяется ток измерительного прибора I_ип^/ при t_экс.

6. Рассчитывается относительная погрешность измерения

*100%

Погрешность измерения  для заданных вариантов должна находиться в пределах 0,5 до 4,5 %. Расчет производить с точностью не менее 4-х значащих цифр после запятой.