7.5. Самопишущие приборы прямого действия

Большинство выпускаемых промышленностью регист­рирующих приборов прямого действия — самопишущие приборы, т. е. приборы, регистрирующие изменение из­меряемой величины на диаграммной ленте.

В зависимости от допустимой частоты изменения ре­гистрируемого электрического сигнала различают две группы приборов.

Первая, большая группа приборов, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 9999-79, предназначена для регист­рации медленно изменяющихся сигналов с частотой из­менения до 1 Гц. В приборах этой группы используются два вида измерительных механизмов — магнитоэлектри­ческий измерительный механизм и ферродинамический измерительный механизм. Это обусловлено тем, что ука­занные механизмы имеют относительно большой вра­щающий момент, который необходим в регистрирующих приборах в связи с дополнительным моментом трения в регистрирующем устройстве.

Промышленностью выпускаются амперметры и вольт­

метры магнитоэлектрической системы для регистрации изменений постоянного тока и напряжения (приборы ти- га Н392); амперметры и вольтметры ферродинамической системы типа Н393 для регистрации изменений перемен­ного тока и напряжения частотой 50 Гц; выпрямитель­ные амперметры и вольтметры (приборы типа Н394) для регистрации изменений переменного напряжения и тока повышенной частоты (до 10 000 Гц); ваттметры и вар- метры однофазные и трехфазные с ферродинамическим измерительным механизмом (типов Н395 и Н396); час­тотомеры (типа Н397) и фазометры (типа Н398) с вы­прямительными преобразователями. Все перечисленные выше типы приборов являются щитовыми приборами с размерами фланца корпуса 160X160 мм.

Однако промышленностью выпускаются и переносные комбинированные самопишущие приборы с встроенными для повышения чувствительности усилителями. Приме­рами таких приборов являются магнитоэлектрический многодиапазонный прибор типа Н399 и выпрямительный комбинированный прибор типа Н339. Благодаря усили­телям эти приборы могут регистрировать изменения от­носительно малых токов (милли- и микроамперметры) и относительно малых напряжений (доли милливольт).

Все регистрирующие приборы данной группы имеют отсчетные устройства. Классы точности самопишущих приборов по измеряемой величине определяются по ос­новной приведенной погрешности, которая находится не по показаниям, а по записи. При применяемом черниль­ном методе регистрации и ширине поля записи использу­емых диаграммных лент типов ЛПГ и ЛПГБП £ = = 100 мм, классы точности самопишущих приборов этой группы 1,0; 1,5 и 2,5, запас чернил рассчитан на 30 сут непрерывной работы. (В приборах старых модификаций запас чернил был рассчитан на 3 сут.) Лентопротяжные механизмы приборов обеспечивают перемещение носите­лей со следующими скоростями: 20, 60, 180, 600, 1800 и 5400 мм/ч. Класс точности самопишущих приборов по записи времени определяется основной относительной погрешностью и обычно бывает 0,5 или 1,0. Все приборы этой группы — одноточечные одноканальные.

Рис. 7.7. Электромагнитный поляризованный измери­тельный механизм.

Вторая группа приборов (быстродействующие само­пишущие приборы) предназначена для регистрации бы­стро изменяющихся электрических сигналов с частотой изменения более 1 Гц. В качестве измерительных меха­низмов в приборах этой группы используются механиз­мы с относительно большой частотой собственных коле­баний подвижной части /₀. К таким измерительным ме­ханизмам относятся специальный магнитоэлектрический измерительный механизм с двумя магнитами (внешним и внутренним), имеющий значение /о~40 Гц, и электро­магнитный поляризованный механизм с /о ^60 Гц. Элек­тромагнитный поляризованный механизм по сравнению с магнитоэлектрическим имеет не только большее зна­чение частоты собст­венных колебаний под­вижной части, но и не­большую массу, малые габариты и невысокую стоимость.

На рис. 7.7 схема­тически показана кон­струкция современно­го электромагнитного поляризованного ме­ханизма. Механизм неразборный, так как постоянные магниты 1 и магнитопроводы 2 с обмотками управле­ния укреплены внутри корпуса 4 эпоксидным

компаундом. Обмотки управления включаются последо­вательно и по ним пропускается ток I, изменение кото­рого необходимо зарегистрировать. Потоки, создаваемые обмотками управления Ф_у, замыкаясь через якорь 3, вы­полненный из магнитомягкого материала, придают его торцам свойства магнитных полюсов. В результате вза­имодействия намагниченных торцов якоря с подмагни- чивающими потоками Ф_ создается вращающий момент, пропорциональный потоку управления, а следовательно, и току I. Противодействующий момент создается мощ­ными спиральными пружинами.

Отсчетные устройства в быстродействующих самопи­шущих приборах (БСП) отсутствуют, так как скорость поступления измерительной информации превышает пре­дельные возможности непосредственного отсчета показа­ний оператором.

Погрешность приборов определяется по основной приведенной погрешности записи в процентах ширины поля записи. (В выпускаемых промышленностью прибо­рах ширина поля записи равна 40 или 80 мм.) На по­стоянном токе эта погрешность обычно не превышает ±4%. Приборы выпускаются как одноканальными, так и многоканальными. Так, БСП типа Н338 могут иметь 1, 2, 4, 6 и 8 каналов. В многоканальных приборах ре­гистрация производится на одном носителе, но с раз­личными диаграммными лентами типа JIR для каждого канала.

Применяются чернильный метод регистрации (при­боры типов Н3021, Н327, Н338) и плавильный метод ре­гистрации (приборы типа Н338Б).

В приборах типа Н338 несмотря на применение элек­тромагнитного поляризованного механизма с /о~60 Гц диапазон рабочих частот находится в пределах от 0 до 150 Гц. Это объясняется тем, что у данного типа прибо­ров, так же как и у БСП типа Н327 с диапазоном час­тот 0—100 Гц, имеется встроенный усилитель с нелиней­ной выходной характеристикой, позволяющий расширить частотный диапазон всего прибора в целом, т.е. приме­няется так называемый метод активной коррекции час­тотных характеристик прибора.

В приборах типа Н3021 с магнитоэлектрическим из­мерительным механизмом и встроенным усилителем максимальный диапазон рабочих частот 0—45 Гц.

Основным достоинством быстродействующих прибо­ров является возможность визуального наблюдения хо­да исследуемого динамического процесса по документу регистрации в относительно широком диапазоне частот.