Приборы для измерения постоянного тока

Для измерения постоянного тока нулевым методом применяют автоматические миллиамперметры КСУ. Принципиальная и структурная схемы автоматического миллиамперметра полностью совпадают с аналогичными схемами автоматического потенциометра (см. рис. 48,а, б). Входной сигнал i миллиамперметра преобразуется в U за счет прохождения измеряемого тока i по резистору 7, включенному во входную цепь прибора (рис. 48, в). У миллиамперметров, предназначенных для измерения унифицированного токового сигнала 0 — 5 мА, сопротивление этого резистора 2 Ом.

Промышленные автоматические миллиамперметры КСУ4 фактически представляют собой автоматические потенциометры КСП4, снабженные входным резистором. Поэтому их конструкция, внешний вид, а также требования к эксплуатации идентичны описанным.

Приборы для измерения электрического сопротивления. Для измерения электрического сопротивления наибольшее применение получили автоматические уравновешенные мосты КСМ, так как в отличие от неуравновешенных производят измерение нулевым методом.

Рассмотрим сначала принцип действия неавтоматического уравновешенного моста, схема которого дана на рис. 49, а. В плечо с измеряемым резистором R₁ и смежное с ним плечо включен реохорд R_p. Перемещая движок реохорда, можно уравновесить мост при любом сопротивлении измеряемого резистора. Следовательно, с помощью уравновешенного моста легко реализовать нулевой метод измерения сопротивления.

Структурная схема такого моста приведена на рис. 49, б. Она отличается от структурной схемы неуравновешенного моста (см. рис. 19, в) наличием еще двух преобразователей. Один — реохорд R_p — преобразует перемещение движка l в сопротивление r между концом реохорда и его подвижным контактом. Второй — П₁ — преобразует это сопротивление в величину переменной меры — сопротивление R_м.

Рис. 49. Неуравновешенный мост с реохордом, включенным в смежные плечи: а — принципиальная схема, б — структурная схема; С — сумматор, П и П₁ — преобразователи, R_p —реохорд

При нулевом методе измерений величина меры в момент уравновешивания равна измеряемой величине, т. е. R_м =R₁. Поэтому статическую характеристику преобразователя П₁ можно найти из условия равновесия моста. Из сравнения схем на рис. 19, а и 49, а видно, что для этого в условии равновесия (17) следует R_мзаменить на R_м+(R_p-r), R₂ на R₂+r и решить полученное уравнение относительно R_м:

R_м=k₁+k₂r (40)

где k₁=R₂R₃/R₄-R_p; k₂=1+R₃/R₄ - постоянные коэффициенты, причем k₂ коэффициент передачи преобразователя П₁.

Значит статическая характеристика преобразователя П₁ линейная. Как следует из выражений для коэффициентов k₁ и k₂, этот преобразователь образован постоянными резисторами плеч моста и конструктивно представляет с ними одно целое.

Рассмотрим автоматический уравновешенный мост КСМ. Его принципиальная схема приведена на рис. 50, а, а структурная схема — на рис. 50, б. Он состоит из собственно уравновешенного моста 1 с включенным в него реохордом R_p усилителя 4 и реверсивного электродвигателя 2. Реверсивный электродвигатель кинематически связан с движком реохорда и стрелкой показывающего устройства 3.

Рис. 50. Автоматический уравновешенный мост КСМ: а — принципиальная схема, б — структурная схема; 1 — мост, 2 — реверсивный электродвигатель, 3 — показывающее устройство, 4 — усилитель, 5 — реохорд

Как видно из структурной схемы, автоматический уравновешенный мост представляет собой следящую систему, причем наличие интегратора в виде реверсивного электродвигателя 2 делает ее астатической. Мост 1 в этой системе выполняет те же функции, что и уравновешенный мост на рис. 49, б. Выходное напряжение моста U усиливается усилителем 4 и подается на реверсивный электродвигатель 2. Вал электродвигателя перемещает одновременно движок реохорда R_р и стрелку показывающего устройства 3, которое преобразует это перемещение l в показания прибора у.

В цепь обратной связи следящей системы включены преобразователь П₁ и реохорд R_р. Оба имеют линейные характеристики, и, следовательно, статическая характеристика следящей системы также линейная. Поэтому шкала автоматического уравновешенного моста КСМ равномерная.

В промышленных автоматических мостах применяют трехпроводную схему соединения прибора с измеряемым резистором R₁. Такая схема позволяет уменьшить влияние сопротивления соединительных проводов на показания прибора.

Промышленные автоматические уравновешенные мосты КСМ4 по своей конструкции аналогичны потенциометрам КСП4 и миллиамперметрам КСУ4. Техническое обслуживание этих приборов также одинаковое.

Приборы для измерения взаимоиндуктивности. Приборы КСД предназначены для измерения взаимоиндуктивности нулевым методом. Они работают в комплекте с дифференциально-трансформаторными или ферродинамическими преобразователями. Поэтому фактически входным сигналом для них является перемещение плунжера или поворот рамки трансформаторного преобразователя.

На рис. 51, а показана принципиальная схема прибора в комплекте с дифференциально-трансформаторным преобразователем 1. Прибор состоит из дифференциально-трансформаторного преобразователя 8, усилителя 4, реверсивного электродвигателя 6 и механически связанных с ним лекала 7 и стрелки показывающего устройства 5.

Вторичные обмотки дифференциально-трансформаторных преобразователей 1 и 8 образуют уравновешенный мост переменного тока 2, выходное напряжение которого усиливается усилителем 4. В отличие от рассмотренных ранее мостовых схем на резисторах здесь напряжение на каждом плече создается за счет индуктивной связи с первичной обмоткой.

Рис. 51. Прибор для измерения взаимоиндуктивности КСД: а — принципиальная схема, б — структурная схема; 1 и 8 — дифференциально-трансформаторные преобразователи, 2 — уравновешенный мост, 3 — измерительный прибор, 4 — усилитель, 5 — показывающее устройство, 6 — реверсивный электродвигатель, 7 — лекало

Поэтому электрическая схема такого моста отличается от схемы резисторного моста. Структурные же схемы этих уравновешенных мостов одинаковы.

Из структурной схемы прибора (рис. 51, б) видно, что измерительная цепь его состоит из трех последовательно включенных преобразователей. Первый преобразует перемещение плунжера l₁ во взаимоиндуктивность М; он является частью уравновешенного моста 2. Второй преобразует эту взаимоиндуктивность в угол поворота α лекала 7 и стрелки показывающего устройства 5. Этот преобразователь представляет собой астатическую следящую систему. Третьим преобразователем является показывающее устройство прибора 5.

Рассмотрим принцип действия прибора. В мосту 2 производится сравнение измеряемой взаимоиндуктивности М дифференциально-трансформаторного преобразователя 1 с взаимоиндуктивностью М_м дифференциально-трансформаторного преобразователя 8 и их разность ΔМ преобразуется в напряжение U на входе усилителя 4. Усиленное напряжение U₁ приводит в действие реверсивный электродвигатель 6. Вал электродвигателя поворачивает лекало 7 и стрелку записывающего устройства 5. Угол поворота лекала α рычагом преобразуется в линейное перемещение l плунжера дифференциально-трансформаторного преобразователя 8 и затем во взаимоиндуктивность М_м.

Статическая характеристика измерительной цепи определяется характеристиками дифференциально-трансформаторного преобразователя l и преобразователя в цепи обратной связи следящей системы — лекала 7 и дифференциально-трансформаторного преобразователя 8.

Характеристики дифференциально-трансформаторных преобразователей согласно формуле (21) линейны. Лекало же играет такую же роль, как блок линеаризации в промежуточных преобразователях НП-ТЛ1-М, НП-СЛ1-М и НП-ПЗ. Его характеристику подбирают так, чтобы обеспечить линейную зависимость выходного сигнала прибора от измеряемого параметра, т. е. скомпенсировать нелинейность измерительной цепи, предшествующей прибору. Характеристика лекала определяется его профилем, что позволяет легко получить любую требуемую характеристику. Обычно изготовляют лекала двух видов: с квадратичной характеристикой для измерения расхода и с линейной для измерения уровня, давления и т. д.

Вторичные обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя 8 шунтированы потенциометром настройки диапазона измерения прибора.

Для настройки нуля прибора последовательно со вторичной обмоткой преобразователя 8 включена дополнительная обмотка, также шунтированная подгоночным потенциометром.

Контроль исправности прибора в процессе его эксплуатации сводится к проверке нулевой и контрольной точек. Нуль прибора проверяют при нулевом значении параметра на входе первичного преобразователя и настраивают потенциометром «Нуль».

При нажатии кнопки «Контроль» стрелка прибора должна остановиться против контрольной отметки шкалы. Коррекцию положения стрелки производят перемещением резьбового плунжера дифференциально-трансформаторного преобразователя 8.

Техническое обслуживание прибора сводится к ежедневной замене диаграммного диска, периодической заправке чернилами и регулировке колебания стрелки аналогично описанным ранее приборам.

Дата добавления: 2014-01-14