Piic. 3-14

Рис. 3-15

В преобразователях с переключающимся или скользящим контактом, например в рео­статном преобразователе, где контакт переме­щается по проводу, в преобразователях инфор­мационно-измерительных систем, опрашиваемых коммутатором, необходимо считаться и с воз­можностью появления электрохимической ЭДС. Атмосферная влага, растворяя пленки окислов на поверхности контакта, образует электролит, и в месте контакта возникает источник ЭДС, значение- которой зависит от количе­ства и природы электролита и материала контактов. Значение этой ЭДС может быть значительно снижено выбором материала контактов, в особенности их зо­лочением, и сведено к нулю вакуумированием контактной группы.

а)

Г ип\

L__J

Рис. 3-16

Защита от влияния магнитных полей. «Любая измерительная цепь с включен­ным в нее преобразователем образует контур. Если этот контур находится в пере­менном магнитном поле В = В_т sin о/, го в нем индуктируется ЭДС е_ит ~ =—ыВ_т s cos <х>£, где s—площадь контура. Чтобы уменьшить эту ЭДС, нужно свести к минимуму площадь контура, например, как показано на рис. 3-16, а, и, если возможно, участки контура, находящиеся в магнитном поле, экранировать. Экраном для преобразователя служит стальной корпус, толщина d которого, чтобы создать эффективную защиту, должна быть не менее d > 2г_0>05 (см. § 8-2). Индукти­руемую в рабочем контуре ЭДС е_тд можно компенсировать, включив навстречу

ей ЭДС е_к, наводимую в специально сделанной компенсационной петле или обмотке (рис. 3-16, б); однако непременным условием при этом является крепление всех проводов измерительного контура, чтобы площадь контура оставалась неизменной. Жесткое крепление контура и окружающих его элементов необходимо также по­тому, что при движении элементов в магнитных полях может изменяться потоко- сцепление с измерительным контуром, что приводит к появлению ЭДС даже в постоянном магнитном поле. Например, при движении провода в магнитном поле

У//////////////////^

а)

D*
	Iй'
	1у

в нем, как известно, индуктируется ЭДС е = [vB] 1, где В — индукция, 1 — длина провода и v — скорость его дви­жения. При вибрации отдельных участков контура эта помеха может оказаться ве­сьма существенной.

Рис. 3-17

Защита от влияния электрических полей. Электрическое поле, создаваемое посторонними источниками энергии, как показано на рис. 3-17, а, наводит токи в проводах измерительного контура. Эти токи через сопротивления связи Z', Z", Z'" и Z^IV замыкаются на землю. Поско­льку паразитные сопротивления, как пра­вило, значительно больше сопротивлений измерительного контура, то источник по­мехи для рассматриваемого контура мож­но считать источником заданного тока г_э.

Z-R

Тогда наведенная в контуре ЭДС е_э = i₉ „ \ " . Ток г_э будет тем больше, чем

t-i-r К н

больше длина линии (антенны), соединяющей преобразователь и измерительную цепь, и чем выше частота источника помехи, так как сопротивления связи, задающие ток, как правило, определяются паразитными емкостями и, следовательно, умень­шаются с ростом частоты. ЭДС е_э при прочих равных условиях будет тем больше, чем больше сопротивление параллельного соединения Z_t и R_H; поэтому наведенная ЭДС — наводка — проявляется обычно в цепях с относительно высокоомными преобразователями. Для уменьшения наводок все соединительные провода, сам преобразователь и измерительная цепь защищаются электростатическими экранами, как показано на рис. 3-17, б.

При использовании экранированных проводов следует иметь в виду, что они имеют относительно большую емкость между жилой и экраном (70—150 пФ/м), вследствие чего уменьшаются сопротивления Z_l3 и Z₂₃ между жилами 1 и 2 и точкой,

к которой присоединяется экран. Кроме того, экран вследствие протяженности линии имеет весьма существенную связь с землей, при присоединении экрана к кор­пусу преобразователя или измерительной цепи емкость экран — земля С_{э з} шун­тирует соответствующее сопротивление связи. Поэтому вопрос о присоединении экрана к корпусу преобразователя или измерительной цепи решается исходя из кон­кретных условий так, чтобы влияние шунтирующих емкостей было минимальным. Однако чаще экран присоединяется к корпусу измерительной цепи. Корпус преобра­зователя и корпус измерительной цепи имеют обычно относительно небольшие сопротивления связи Z_np3 и Z_H3M3 относительно земли. В ряде случаев по усло­виям эксперимента или по соображениям техники безопасности один из корпусов или оба должны быть заземлены, тогда сопротивления связи определяются сопро­тивлениями заземляющих проводников и очень малы. Однако даже при отсутствии искусственного заземления корпус преобразователя почти всегда связан с землей через проводящие детали объекта, на котором он монтируется, а корпус измеритель­ной цепи, включающей усилитель, — через емкостные связи и источники питания.

Эквивалентная схема цепи (рис. 3-17, б) показана на рис. 3-17, е. В этой схеме учтены сопротивления связи Z^_p и преобразователя с корпусом, сопротивления связи Z^_3M и Z^_3M измерительной цепи с корпусом, сопротивления связи Z_l9 и Z₂₃ проводов с окружающим их экраном, сопротивления связи Z_np>3, Z_{3 3} и Z_H3M-3 с зем­лей, сопротивления проводов r_L и г₂ и шины л_ш, соединяю­щей экраны, и сопротивление г₀ земли между точками а и б.

Помеха общего вида. На­личие сопротивлений связи g землей приводит к появлению на входе измерительной цепи составляющей помехи общего вида, называемой также про­дольной помехой. Механизм действия продольной помехи поясняется рис. 3-17, б и в. Из-за блуждающих токов и токов заземленных силовых установок потенциалы точек а и б оказываются различны­ми, причем эта разница мо­жет достигать 10—15 В. Раз­ность потенциалов U_ag в эк­вивалентной схеме (рис. 3-17, в) учитывается включе­нием источника продольной помехи U_n.

По эквивалентной схеме можно найти составляющую помехи U_BXM, попадаю­щую на вход измерительной цепи, т. е. на сопротивление R_u. Очевидно, худшим будет случай, когда сопротивления связи с землей Z_np>3 и Z_{H3M 3} будут равны нулю, По­этому, рассматривая действие помехи,^обычно вводят источник U_n прямо в общую шину г_ш, условно называя ее «землей».

Помеху, действующую на входе измерительной цепи, рассмотрим на примере термоэлектрического термометра (рис. 3-18, а), состоящего из термопары, линии связи и усилителя с входным сопротивлением R_H. Экран линии связи соединен с корпусом усилителя, вход усилителя заземлен. Эквивалентная схема термометра представлена на рис. 3-18, б. Учитывая, что сопротивления Z_np и Znp намного больше сопротивления термопары Ri и эквивалентного сопротивления «земли» г₀, и заме­нив параллельное соединение сопротивлений R_n и Z_H3m сопротивлением Rh, экви­валентную схему можно упростить, как показано на рис. 3-18, в. По этой схеме легко определить составляющую помехи, попадающей на вход, как

Рис." 3-18

/; £2 + gj/g р/

Из этого выражения видно, что помеха будет тем меньше, чем больше сопро­тивление связи Z_np между корпусом и преобразователем и чем меньше сопротивле­ние линии и внутреннее сопротивление преобразователя.

Весьма эффективное действие на уменьшение помехи, особенно для преобра­зователей с большим внутренним сопротивлением, оказывает симметрирование входной цепи. Симметричная входная цепь показана на рис. 3-19, а, эквивалентная схема цепи — на рис. 3-19, б. Если учесть, что сопротивления R_x и Z^_3M и R₂ и z£_3M соединены параллельно и заменить их сопротивлениями ZJ и ZJ соответственно а соединение сопротивлений Z_it Z_np и Z_np треугольником заменить соединением звездой, то эквивалентную схему можно представить так, как показано на рис. 3-19, е.

Как видно из этой схемы, напряжение помехи подается на диагональ аб мостовой цепи, входное напряжение снимается с диагонали вг. При выполнении условия равновесия моста (Z^ + r_x) Z₂ — (Z_e -f- r₂) Z[ = 0 составляющая напряжения U_egf создаваемая источником U_n, равна нулю и помеха полностью подавляется. Под­ставив значения сопротивлений Z_d и Z_e и перегруппировав члены последнего урав­нения, получим условие равновесия в виде

Zi (ZnpZ-з — ZnpZi) -f- (Znp -f- Znp) (fiZ-2—r₂Zi) = 0.

Полного помехоподавлеиия можно добиться при идеальной симметрии схемы, т. е. при Z'_nр » Z^f_HSM = Z£_3M, г_г = г₂ и R_x = Я₂. При несимметрии схемы умень­шают продольную помеху регулировкой сопротивлений. Однако при этом следует иметь в виду, что уравнение равновесия в общем виде включает в себя как действи­тельную, так и мнимую части (сопротивления Z'_npt Z£_p, Z'_mb/L и Z„_3M имеют обычно емкостную составляющую) и добиться его выполнения, т. е. полного помехопо- Давления, регулировкой лишь одного сопротивления не удается.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ