книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

т. е. сопротивления проводов, которыми термометр сопротивле­ ния подключается к вторичному прибору, и для того, чтобы исключить влияние изменения сопротивления линии вследствие изменения температуры. Расстояние от места установки термо­ метра до вторичного прибора может достигать нескольких десят­ ков метров. Сопротивление линии даже при условии, что она про­ ложена медным проводом значительного сечения, измеряется це­ лыми омами. Сопротивление линии учитывается тем, что в мосто­ вую схему включаются два подгоночных сопротивления по 2,5 ом каждое, которые при подгонке и градуировке мостовой схемы заменяют сопротивление двух проводов липни. Когда прибор смонтирован и линия к термометру проложена, сопротивление этой линии измеряется и подгоночные сопротивления уменьшаются на величину сопротивления проводов. Таким образом, величины сопротивлений мостовой схемы смонтированного прибора будут теми же, что п при заводской градуировке.

Сопротивление проводов линии термометра сопротивления мо­ жет заметно изменяться, особенно если часть ее проложена вне помещений. Чтобы избежать влияния изменения сопротивления линии на показания прибора, термометр так включается в схему

.моста, что один провод линии оказывается включенным в одно плечо моста, а другой провод — в другое, смежное плечо. Так как оба провода линии идут рядом, то их сопротивление и темпера­ турные изменения сопротивлений одинаковы. При включении проводов линии в смежные плечи мостовой схемы не нарушается баланс моста вследствие изменения величины этих сопротивлений.

Для осуществления такого включения проводов линии один полюс питающего моста напряжения подключают непосредственно к одному концу обмотки термометра сопротивления (в месте его установки), для чего линию термометра делают трехпроводной1. Способ включения термометра в мостовую схему и необходимость трехпроводной линии очевидны из схемы рис. 124, б.

конденсатор С являются фильтром, который иногда включают на вход электронного усшштеля для защиты от проникновения из измерительной схемы токов высокой частоты (Л в ~ 1 0 0 O J H ,

С= 0,5 мкф).

Вэлектронных мостах последних разработок (например, типа МС) измерительная схема несколько изменена (рис. 125). В отли­ чие от схемы рис. 124 термометр сопротивления включен в плечо моста, смежное с реохордом, чем достигается большая равномер­ ность шкалы прибора. Кроме того, в электронных мостах пере­ менного тока последних разработок измерительная схема питается

а в диагональ источника питания.

261

Расчет измерительной схемы электронного уравновешенного моста (рис. 125). При расчете задаются или выбираются из общих соображений следующие величины:

1) тип и характеристика термометра сопротивления i?T. с;

2) пределы шкалы прибора и определяемые по градуировочным таблицам минимальная и максимальная величины сопротивлении термометра (i?T. смин* 7?т. с макс)! соответствующие этим преде­ лам;

3)пределы изменения напряжения V (верхний предел этого напряжения), питающего мост;

4)допустимая (по соображениям самонагрева) сила тока, про­ ходящего через термометр сопротивления. Обычно для стандарт­ ных термометров сопротивления допускается ток не более 7—8 ма; ток большей силы вызывает заметный нагрев термометра сопро­ тивления, что приводит к дополнительной погрешности.

Расчет ведут в следующей последовательности.

1.Задаются величинами сопротивлений Л г и Из, причем для

азатем величину сопротивления подгоночного шунта Ri.

4.Определяют величину максимального тока, протекающего

Величины сопротивлений R 2 и 7?з выбирают из расчета, чтобы ток в цепи термометра сопротивления не превосходил допустимой величины н вместе с тем величины сопротивлений плеч моста имели один порядок с 7?т. с, когда достигается чувствительность прибора, близкая к максимальной. Обычно при напряжении на диагонали моста UK = 1,5 2 в величина этих сопротивлений принимается равной нескольким сотням ом (300—600 ом в зависи­ мости от типа термометра сопротивления и пределов шкалы). Если при дальнейшем расчете выяснится, что величина тока, проходящего через термометр сопротивления, превосходит допу­

262

стимые пределы или слишком мала, наменяют величины сопроти­ влений Яг и R з и повторяют расчет.

Величины сопротивлений R\ общего сопротивления реохорда

шкалы, баланс моста должен наступать при положении движка реохорда в точке я, а при йт. - й х. мип баланс должен на­ ступать при положении движка в точке б. Исходя из этих усло­ вии. будем иметь

Я 1== й т маке" Яр — Ят макс й х чин.

Величина сопротивления второю шунта реохорда будет

Величины сопротивлений й]. Я р" и Ri вычислены при до­ пущении, что в реохорде моста отсутствуют нерабочие витки на концах обмотки, что не соответствует действительности. Поэтому

З д е с ь / шш — м и н и м а л ь н а я в е л и ч и н а т о к а в н е р а з в е т в л е н н о й

ч а с т и м о с т а / . В е л и ч и н у э т о ю т о к а н а х о д я т т а к :

Пример. Определим исходные данные измерительной схемы для электронного моста переменного тока, работающего с медным термометром сопротивления и имеющего пределы измерения 0—

тока, проходящего через термометр сопротивления, / т. с макс--^ 7 ма.

Считая величину сопротивления реохорда с подгоночным шунтом равной стандартной величине R,/ 00 ом, определяем величину сопротивления /%:

Определяем максимальную силу тока, протекающего через термометр сопротивления, считая, чти максимальное напряжение

Как видим, величина l r г л,а,.,. оказалась меньше допустимой. Целесообразно для повышения чувствительности прибора увели­ чить / т. <•макгЗто можно достигнуть в данном случае уменьше­ нием величины сопротивления Ия или увеличением напряжения на диагонали моста Uч м:м,ч.. Выбирая второй путь и считая, что

U „ маке 2 .5 в. Получим

Z..)

/ г . "’т 22.5Д Зоо - 0 ,0 0 6 6 Я 6,6 М О .

2М

И з м е р и т е л ь н ыо с х ем ы и и д у к ци о н н ых и р и 0 о р о в

Индукционные схемы применяются во многих случаях, когда контролируемая величина может быть преобразована в переме­ щение сердечника индукционной катушки. Чаще всего индук­

няется в ртутных днфманометрах; ото так называемые индук­ ционные весы. В этом случае система передачи состоит из двух совершенно одинаковых индукционных катушек, одна из которых находится в датчике, а другая во вторичном приборе. Концы и средние точки обеих катушек соединены между собой, к концам катушек подводится напряжение сети переменного тока. Сталь­ ной сердечник, находящийся в катушке вторичного прибора, повторяет перемещения, совершаемые сердечником катушки датчнкв.

Эту систему передачи можно назвать с а м о б а л а н с и- р у ю щ е и с я. Она имеет большие недостатки: в цепях катушек должны протекать значительные токи: это приводит к тому, что для передвижения сердечника в катушке датчика нужно прило­ жить заметные усилия. Кроме того, малые перемещения сердеч­ ника датчика не вызывают перемещений сердечника вторичного

прибора.

Поэтому обычно применяются схемы, включающие электрон­ ный усилитель и реверсивный электродвигатель, который осу­ ществляет принудительную балансировку индукционного моста. На рис. 12Н представлена простейшая схема индукционного моста с принудительной балансировкой. Она отличается от схемы индук­ ционных весов только тем, что средние точки катушек не соеди­ нены между собой, а подключены к входу электронного усили­ теля 0У. Схема представляет собой мост переменного тока, че­ тыре плеча которого составляют две индукционные катушки.

21)3

мост окажется сбалансированным н на вход электронного усили­ теля не будет подаваться напряжение.

Эта схема проще предыдущей; кроме того, по вторичном при­ боре используется стандартный кинематический механизм элек­ тронных мостов. Но она уступает схеме с двумя катушками в сле­ дующем. Вследствие того, что в этой схеме два плеча (А и В) моста образованы катушкой, имеющей не только ипдуктнвпое сопротивление xLl и xJ2, но и активное (Ri и /7г), а два других

плеча (В и Г) имеют только активное сопротивление (Rs и Rt), то приходится говорить о двух видах баланса — баланс по полному сопротивлению z плеч А и Б (т. е. сопротивлению, складываю­ щемуся из индуктивного xL и активного R сопротивлений поло­

вин катушки, полное сопротивление

рис. 126, в процессе работы (при изменении положения сердеч­ ников в катушках) активные сопротивления плеч (Ri, R 3, R 3 и Rt) не изменяются и баланс по активному сопротивлению (актив­ ный баланс) сохраняется всегда при условии, что этот баланс предварительно был достигнут. Достигается он обычно сам со­ бой, так как катушки изготовляются одинаковой формы, наматы­ ваются одинаковым проводом и активное сопротивление всех плеч моста получается одинаковым. Все же очень часто и в этом случае в мост включается специальное переменное сопротивление для достижения точного баланса.

В схеме с реохордом (рис. 127) при положениях сердечника в катушке, значительно отличающихся от среднего, в момент достижения баланса по полному сопротивлению на вход электрон­ ного усилителя попадает некоторое переменное напряжение, обусловленное отсутствием баланса по активному сопротивлению. Это напряжение имеет такую фазу, что реверсивный двигатель на него не реагирует, по все же это сказывается в том, что чувстви­ тельность электронного нуль-индикатора понижается.

267

Следовательно, чувствительность данной схемы неодинакова: она максимальна при положении сердечника в середине катушки и понижается при перемещении сердечника к краям ее. Поэтому схема эта применяется обычно только в том случае, когда прибор должен поддерживать на определенном значении контролируе­ мую величину, соответствующем среднему положению сердечника, т. е. когда сердечник нормально занимает положение в середине катушки и при отклонениях от этого положения возвращается к нему регулирующим устройством. В тех же случаях, когда сердечник в катушке должен перемещаться в значительных пре­ делах, применяются схемы, подобные рис. 127, в которых чув­ ствительность электронного нуль-индикатора мало зависит от по­ ложения сердечника в катушке датчика.

Чаще всего питание индукционной измерительной схемы осу­ ществляется не непосредственно, а через индуктивную связь со специальной обмоткой Ь з (рис. 128). Эта обмотка, называемая первичной, располагается также в датчике. Ее обычно наматы­ вают непосредственно на каркас, а сверху нее — обмотки Li п Ьг, которые обычно называются вторичными. На первичную об­ мотку подается переменное напряжение от электронного усили­ теля. Во вторичных обмотках индуктируются некоторые напряже­ ния, величина которых зависит от положения поплавка. Когда поплавок находится точно посредине вторичных обмоток, на­ пряжения, индуктируемые в них, равны. При смещении по­ плавка вверх напряжение в катушке 2л возрастает, а в ! г убы­ вает и наоборот. Индукционные схемы такого рода обычно назы­ ваются не мостовыми, а дифференциальными или дифференци­ ально-трансформаторными схемами. От мостовых схем они отли­ чаются тем, что не имеют определенных точек подключения на­ пряжения.

В дифференциальных схемах баланс наступает тогда, когда в измерительной диагонали ток становится равным нулю или в общем случае минимальной величине. Измерительная схема об­ разует два контура. Первый контур составлен вторичной обмот­ кой 2л, добавочным сопротивлением 7?/ и верхней частью рео­ хорда Яр до движка. Второй контур — Ьз, Яг и нижняя по­ ловина Яр. Для обоих контуров измерительная диагональ, в ко­ торую включено сопротивление Я 4, является общей. Положение поплавка в катушке датчика определяет величины токов в кон­ турах. При среднем положении поплавка токи в контурах h и J ■> будут равны, а в измерительной диагонали ток будет отсутство­ вать, так как он равен разности токов контуров. Когда поплавок смещается из среднего положения, то ток в одном контуре воз­ растает, а в другом падает и в измерительной диагонали появ­ ляется некоторый ток. Этот ток создает падение напряжения на сопротивлении Ял, которое подается на вход электронного нуль-1

1 Добавочные сопротивления Л, и /{■> включ.кот для того, чтобы увели­ чит), перемещение движки реохорда.

26В

индикатора. В этой схеме также иногда применяется перемен­ ное сопротивление Яз для дополнительной балансировки вторич­ ных обмоток (на рис. 128 изображено пунктиром). По такой схеме работает электронный регулятор малых расходов ЭР11Р-2.

Подобная дифференциально-трансформаторная схема приме­ няется и в индукционных приборах, в которых измерительная схема состоит из двух катушек. На рнс. 129 приведена измерн-

рис. 126 она отличается способом подачи питания. Индукционные катушки датчика н вторичного прибора имеют по две различные обмотки: первичную, служащую для питания, и вторичную, входящую в измерительную схему. Расположены обмотки так же, как и в схеме с одной катушкой. Первичные обмотки катушек соединены последовательно и питаются от цепи накала электрон­ ного нуль-ппдпкатора. Переменное сопротивление R предназна­ чено для уравнивания активных сопротивлений катушек.

В большинстве индукционных приборов массового применения (ЭПИД, ДС, ЭПВИ, ДПР, МСИР) использована дифференциальнотрансформаторная схема, в которой вторичные обмотки каждой

269