книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

На рис. 132 приведена обычная схема электронного нуль-ин­ дикатора электроппого потенциометра. Она состоит из следующих основных частей, отмеченных на схеме: вибропреобразователя; усилителя напряжения; выпрямителя, питающего анодные цепи ламп усилителя напряжения; усилителя мощности или фазочув­ ствительного каскада и реверсивного электродвигателя.

Вибропреобразователь состоит из вибрационного переключателя (вибратора) Вб и входного трансформатора Тр\. Напряжение небаланса подается с входных клемм А н Б на язычок (средний контакт) вибратора и среднюю точку первичной обмотки входного трансформатора. Вибратор возбуждайся переменным напряже­ нием сети, подводимым к его катушке возбуждения.

Рис. 132. Схема электронного нуль-индикатора электронного потенциометра.

Параллельно вторичной обмотке входного трансформатора включен бумажный конденсатор Сi, который уменьшает величину переменных напряжений, частота которых больше рабочей частоты

трансформатора.

Усилитель переменного напряжения электронных потенцио­ метров и мостов является трехкаскадным усилителем на сопроти­ влениях. В нем используются два двойных триода с раздельными катодами типа 6Н9С или 6Н2П. В усилителе используются обе половины первой лампы (Лг) и левая половина второй лампы (Л2). Вторая половина лампы Лг используется как кенотрон (в усили­ телях типа УЭМ-109 в стабилизирующей обратной связи; перемен­ ное напряжение выпрямляется при помощи полупроводниковых выпрямителей).

271

I каскад усилителя напряжения состоит из левой половины лампы Л1 , сопротивлений R\, Rz и R3 и конденсаторов Cz

11 С4.

Ri — сопротивление автоматического напряжения смещения на сетку I каскада. Падение напряжения на сопротивлении Ri вслед­ ствие протекания по нему постоянной составляющей анодного тока I каскада подается одним полюсом (+ ) на катод, а вторым полюсом (—) через вторичную обмотку входного трансформатора

выделяется усиленное каскадом переменное напряжение. Его вели­ чина выбирается с таким расчетом, чтобы получить большой коэф­ фициент усиления каскада при частоте 50 гц. Обычно Rz = 1 мгом.

Сопротивление R3 и конденсатор Ci представляют собой раз­ вязывающий фильтр анодной цепи I каскада.

II каскад усилителя напряжения состоит из правой половины лампы Л\, сопротивлений Ri, R-, Ri и конденсатора С5. По сопро­ тивлению R ?, являющемуся сопротивлением утечки сетки лампы II каскада, заряды, накапливающиеся на сетке лампы, могут стекать на катод. Кроме того, благодаря этому сопротивлению подается отрицательное смещение па сетку лампы каскада. Смеще­ ние осуществляется сеточными токами лампы, которые, проходя но сопротивлению Ri, создают на нем падение напряжения, причем минус оказывается поданным на сетку. Ri берется обычно величи­ ной 1 мгом.

Сопротивление Ri, являющееся сопротивлением анодной на­ грузки II каскада, выполняет то же назначение, что и Rz, и имеет такую же величину. Сопротивление Rb и конденсатор С5 предста­ вляют собой «развязку» анодной цепи II каскада, и вместе с тем они вместе с конденсатором Се составляют фильтр выпрямителя, питающего анодные цепи усилителя напряжения. Обычно R5 =

усилителя можно отнести н конденсатор фильтра выпрямителя Се, поскольку через этот конденсатор замыкается на корпус перемен­ ная составляющая анодного тока III каскада.

Сопротивление Rs является сопротивлением утечки III ка­ скада и одновременно регулятором усиления усилителя или, как часто говорят, регулятором чувствительности. Это сопротивление обычно выполняется в виде переменного неироволочного сопро­ тивления в 1 мгом. Отрицательное смещение на сетку III каскада осуществляется так же, как п во II каскаде, — за счет сеточных токов, протекающих но сопротивлению Rs.

Сопротивление Re — сопротивление анодной нагрузки III каскада и равно 1 мгом.

272

Выпрямитель, питающий аподные цепи усилителя напряжения, построен с использованием правой половины лампы Л2 в каче­ стве кенотрона. Сетка триода соединена с катодом.

Выпрямитель построен по схеме однополупериодного выпря­ мления. Источником переменного напряжения (250 в) служит специальная обмотка II силового трансформатора Трг. Один

вление R3 п конденсатор Ci в работе фильтра не участвуют и используются только для «развязки» анодных цепей I каскада.

Подробпое описание работы выпрямителя дано в § 2 главы IV. Бумажные конденсаторы С3, С7 и С3 являются переходными или разделительными. Они предназначены для того, чтобы про­ пустить переменную составляющую напряжения, выделяющегося на сопротивлении анодной нагрузки каскада, на сетку лампы следующего каскада. Вместе с тем они предохраняют от попадания на сеткп ламп постоянного анодного напряжения предыдущего

каскада.

Усилитель напряжения работает так. Переменное напряжение со вторичной обмотки входного трансформатора подается на про­ межуток сетка — катод триода I каскада. Усиленное переменное напряжение выделяется на анодной нагрузке I каскада R 3, с кото­ рой подается на сетку и катод триода II каскада. Причем потен­ циал с нижнего конца R г подается на сетку следующего каскада через переходной конденсатор С3, а с верхнего конца — на катод через конденсатор развязки Ci.

Переменное напряжение, усиленное II каскадом, выделяется на сопротивлении Ri и при помощи конденсаторов Ci и С5 по­ дается па концы переменного сопротивления R 8, ползунок которого соединен с сеткой триода III каскада. В зависимости от положения ползунка сопротивления R в на сетку — катод триода III каскада может быть подано либо все переменное напряжение, поступаю­ щее со II каскада, либо часть его.

Переменное напряжение, усиленное III каскадом, выделяется на сопротивлении R 3 и через переходной конденсатор Св и кон­ денсатор фильтра Св подается на сетку и катод ламп усилителя мощности, который является фазочувствительным каскадом, т. е. реагирует на изменение фазы переменного напряжения, кото­ рое подается на сетки его ламп.

Фазочувствительный каскад состоит из двух ламп Л3 и Л4, катоды и сетки которых соединены вместе. Сопротивление R9 является сопротивлением утечки сеток ламп фазочувствительного каскада.

Сопротивление Rl0 — сопротивление автоматического напря­ жения смещения на сетки ламп фазочувствительного каскада

Нуль-индикаторы индукционных приборов в отличие от нульиндпкаторов потенциометров имеют иную схему усилителя напря­ жения, который обычно не имеет входного трансформатора и состоит из двух каскадов.

В практике использования электронных потенциометров не­ редко возникает необходимость не только в изменении пределов измерения прибора, но и в изменении параметров его нуль-инди­ катора. Чаще всего такая необходимость возникает при исполь­ зовании электронных потенциометров для измерения напряжений и токов в высокоомных цепях, например для измерения электрод­ ных потенциалов. Стандартные электронные потенциометры имеют нпзкоомнып вход нуль-индикатора и могут использоваться без большой потери чувствительности с сопротивлением внешней цепи 1—2 ком. При необходимости вести измерения при более высоких значениях сопротивления внешней цепи нужно изменить схему входной части нуль-индикатора (электронного усилителя) потенциометра. При этом бычно используют одну из схем преоб­ разователя без входного трансформатора, приведенных на рис. 105. Переделка схемы входа усилителя в условиях мастерской КИП не представляет больших трудностей, однако нужно обеспечить тщательное экранирование и изоляцию входной цепи. Вибратор можно использовать стандартный, однако при сопротивлении внеш­ ней цепи более 10 мгом выводить провода от катушки возбужде­ ния следует через верхнюю часть чехла. Для переделки прибора на высокоомный вход рекомендуется использовать электронные потенциометры нормальных габаритных размеров (ЭПП-09, ЭПД).

§ 3. Особенности монтажа, проверка и наладка электронных потенциометров н мостов

О с о б е н н о с т и м о н т а ж а

Особенности монтажа электронных потенциометров связаны с условиями эксплуатации термопар. Очень важно применять компенсационные провода нужных марок. Это относится к мате­ риалу жил и их изоляции. Часто компенсационные провода прокладывают в местах, где температура превышает 80 —100° С. Обычная резиновая или бумажная изоляция компенсационных проводов в этих условиях хотя часто и сохраняет достаточные изоляционные свойства, но быстро делается хрупкой и разру­ шается при перегибах и ударах.

Промышленностью выпускаются компенсационные провода с термостойкой изоляцией, которые выдерживают длительную эксплуатацию без нарушения электрических и механических свойств при температурах до 200° С. Компенсационные провода выпускаются также экранированными, что позволяет в ряде случаев прокладывать их без стальной трубы.

Когда термопара и компенсационные провода подвергаются воздействию сильных переменных магнитных полей (например,

в электрических печах), фильтра, имеющегося в приборе, оказы­ вается недостаточно. В этих случаях на вход электронного потен­ циометра подключается дополнительный фильтр (рис. 133), состоя­

щены от индукции с цепей переменного тока, как и в случае мон­ тажа потенциометров. Когда протяженность линий очень велика,

два провода ПРТО-500 в стальной трубе1 /2 "; ю — красномедная 10 х 8 ли» или сталь­ ная труба1/4"-

необходимо правильно выбирать сечение проводов, чтобы сопро­ тивление линии не превысило допустимой величины (5 ом).

На рис. 134 приведена схема обвязки электронного потенцио­ метра с пневматическим регулированием.

П р о в е р к а э л е к т р о н н ы х п о т е н ц и о м е т р о в и м о с т о в

Перед монтажом, во время профилактического осмотра и ре­ монта при обнаружении каких-либо ненормальностей в работе электронные приборы следует подвергать всесторонней проверке.

276

2)порога чувствительности прибора, т. е. минимальной вели­ чины изменения э. д. с. на входе, которая отмечается прибором;

3)скорости прохождения шкалы показывающей стрелкой

ипером регистрирующего механизма;

4)в приборах с узкими пределами пзмерепия — действия автоматической компенсации изменения температуры свободных концов термопары;

5)работы механизмов стандартизации тока в измерительной

схеме;

6)в регистрирующих приборах — работы привода диаграммы, качества записи, совпадения показаний пера и показывающей стрелки;

7)степени нагрева деталей при длительной работе прибора. При всех видах проверок напряжение сети переменного тока,

питающей прибор, должно соответствовать номинальной величине

С ТОЧНОСТЬЮ ;т ; 1 0 % .

П р о в е р к а п о г р е ш н о с т и п р и б о р а (или, как чаще говорят, проверка шкалы прибора) производится при помощи контрольного лабораторного потенциометра, который подклю­ чается к входным клеммам измерительной схемы прибора вместо термопары. С потенциометра задаются напряжения, равные вели­

Впервом случае нужно учитывать температуру, при которой находится компенсационная катушка, для чего внутрь прибора помещают ртутный термометр, по шкале которого можно отсчи­ тывать температуру с точностью 0,1—0,2° С. Шарик термометра помещается в непосредственной близости от компенсационной катушки.

Вградуировочных таблицах термопар приводится э. д. с., которую развивает термопара при температуре свободных концов, равной 0° С. Чтобы определить, какое напряжение нужно подать

спотенциометра, из величины э. д. с. термопары при температуре свободных концов 0° С (т. е. из величины, приведенной в таблице) вычитается э. д. с. термопары, соответствующая температуре ком­ пенсационной катушки. Вторая величина берется из той же таблицы. Температуру компенсационной катушки достаточно

определять (и вычислять соответствующую э. д. с.) в случае диапазона шкалы прибора в 600° С и выше с точностью до 1° С, с 300 до 600° С с точностью до 0,5° С, для приборов с узкими пре­ делами измерения с точностью до 0,2° С.

277

изменяя величину сопротивления Ri (рис. 122, а). Если «уходит» один из пределов шкалы или оба, но на разную величину или в раз­ личных направлениях, это значит, что диапазон шкалы, т. е. падение напряжения на реохорде, не соответствует номиналу.

Диапазон шкалы следует подгонять, изменяя величину шунти­ рующего реохорд сопротивления R з. Лишь в исключительных случаях допустимо изменять величину сопротивления Ri. Напри­ мер, если нужно расширить диапазон шкалы, т. е. увеличить падение напряжения на реохорде, то следует увеличить величину сопротивления R з, но если на этой катушке нет запаса и встает вопрос о ее перемотке, а это почему-либо затруднительно, можно добиться того же результата, уменьшив величину сопротивления Ri. Многие приборы для подгонки пределов шкалы имеют специальные проволочные спирали, включенные последовательно с сопротивлениями RL и R з.

Когда начало и конец шкалы подогнаны, нужно проверить промежуточные точки. Обычно проверяют оцифрованные точки шкалы, т. е. точки, соответствующие делениям с цифрами, указывающими температуру. Если на какой-нибудь из точек шкалы или на нескольких из них погрешность будет больше допустимой, то причиной этого может быть неисправность обмотки реохорда — замыкание части витков или изменение сопротивления вследствие износа. Следует попробовать устранить возможные замыкания, прочистив обмотку реохорда, и, если это не помогает, сменить реохорд. При отсутствии запасного реохорда в крайнем

веряется при таком положении регулятора усиления электрон­ ного усилителя, когда нет автоколебаний, т. е. непрерывных колебаний движка реохорда около точки баланса. Обычно нормаль­ ной установкой регулятора усиления считается такая, когда при подходе к балансу стрелка прибора делает не больше двух-трех полуколебаний (полуколебанием называется движение стрелки от положения баланса в одну какую-нибудь сторону п возвраще­ ние к точке баланса). Уже одно наличие автоколебаний в приборе обычно свидетельствует о его высокой чувствительности. В прибо­ рах с малыми пределами измерений пли с пониженной чувстви­ тельностью автоколебаний вообще не бывает и проверку следует вести при максимальном коэффициенте усиления электронного усилителя.

Для проверки порога чувствительности напряжение, подавае­ мое с лабораторного потенциометра, изменяется на величину, соответствующую допустимому пределу порога чувствитель­ ности прибора (обычно 0,1% от диапазона шкалы). При этом стрелка прибора должна заметно перемещаться 1. Изменить

1 При проверке нужно исключить вариацию. Для этого, изменяя на­ пряжение, необходимо вызвать незначительное перемещение стрелки при­ бора, а затем изменить напряжение на контрольную величину.

279

напряжение на нужную величину возможно не на каж­ дом лабораторном потенциометре. Тогда следует использовать делитель напряжения, состоящий из постоянного высокоомного и переменного низкоомного сопротивлений. С последнего падение напряжения подают на вход электронного потенциометра. При питании делителя напряжения от сухого элемента (1,5 в) величины

оценки чувствительности: медленно и равномерно изменяют на­ пряжение, подаваемое с потенциометра, так, чтобы прибор успевал «следить» за этим изменением. О чувствительности прибора в этом случае можно судить по характеру движения его стрелки. При нормальной чувствительности стрелка будет передвигаться равно­ мерно, при пониженной скачками, причем эти скачки будут тем больше, чем ниже чувствительность прибора. Чаще всего понижен­ ная чувствительность является следствием частичной потери

при подаче на вход напряжений, соответствующих пределам измерений прибора. Время прохождения стрелками шкалы от одного предела до другого засекается как при движении от ниж­ него предела к верхнему, так и при обратном ходе. Время про­ хождения шкалы должно быть одинаково при движениях в обоих направлениях и не превышать нормы. Кроме того, скорость движе­ ния стрелок должна быть примерно одинакова в различных уча­ стках шкалы.

В е л и ч и н а п а в о д о к на в х о д э л е к т р о н н о г о у с и л и т е л я и д е й с т в и е а в т о м а т и ч е с к о й к о м ­ п е н с а ц и и т е м п е р а т у р ы х о л о д н о г о с п а я про­ веряются в тех случаях, когда есть основания предполагать, что величина наводок выше нормы или RK действует неправильно. О способах проверки величины помех на входе усилителя (наводок)

был включен непрерывно в течение не менее 6 час. Обращают внимание главным образом на температуры обмоток силового транс­

веряются в том же порядке, как электронные потенциометры, исключая проверку механизмов стандартизации, которые у мостов отсутствуют. Величина помех на входе электронного нуль-индика­ тора моста проверяется сравнительно редко, так как несколько большая величина напряжений небаланса, чем у электронных потенциометров, делает электронные нуль-индикаторы мостов менее чувствительными к напряжениям помех, индуктируемым во входных цепях. Величина помех проверяется при помощи электронного осциллографа.

280