книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

схемой для подключения осциллографа (рис. 109). Такая установ­ ка позволит всесторонне проверить вибратор.

При проверке регулировки вибратора непосредственно в при­ боре осциллограф обычно включается в анод I каскада усилителя, на вход которого подается напряжение в несколько десятков микровольт. Следует иметь в виду, что при проверке по осцил­ лографу непосредственно в приборе обычно нельзя определить время разрыва контактов.

Если проверка показала, что вибратор отрегулирован правиль­

рактер своей работы, т. е. не должен нарушать симметрию работы контактов и время «перекрытия» или «повисания» контактов. Понижение или повышение напряжения возбуждения влияет на работу вибратора при недостаточной амплитуде (размахе) колебаний язычка вибратора.

Если при проверке окажется, что регулировка вибратора нарушена, т. е. время замыкания на один из контактов не равно времени замыкания на другой контакт или неправильно установ­ лено время перекрытия или разрыва контактов, необходимо вибратор отрегулировать заново. Для этого снимают чехол при помощи отвертки, ослабляют на один оборот стопорные винты и вращают соответствующий регулировочный винт в нужном направ­ лении отверткой или ключом (в зависимости оттого, имеет стопор­ ный винт шлиц или шестигранную головку). При этом нуж­ но иметь в виду, что для увеличения времени замыкания на дан­ ный контакт нужно регулировочный винт этого контакта вращать по часовой стрелке, для уменьшения — против часовой стрелки. Изменение времени замыкания язычка на один контакт обычно несколько изменяет и время его замыкания на другой кон­ такт.

Время замыкания при регулировке контролируется тем же способом, что и при проверке регулировки, — омметром, милли­ амперметром или электронным осциллографом. Иногда одними регулировочными винтами правильную регулировку осуществить нельзя, тогда прибегают к небольшому изменению положения (влево или вправо) постоянного магнита. Нормально постоянный магнит должен быть расположен относительно язычка так, чтобы язычок при выключенном напряжении возбуждения находился над серединой зазора магнита.

Когда регулировка закончена, стопорные винты затягиваются до отказа, после чего регулировку нужно проверить, так как при затяжке стопорных винтов она может быть сбита. Также следует проверить регулировку и после того, как будет надет и закреплен чехол вибратора.

Для работы прибора имеет значение не только регулировка контактов вибратора, но и состояние их поверхностей, надеж­ ность электрического контакта. Загрязнение этих поверхностей, наличие небольших углублений и царапин вызывают неустойчи­ вость в работе прибора. Проверить надежность электрического контакта можно при помощи электронного осциллографа или непосредственным осмотром поверхностей контактов. По осцил­ лографу лучше проверять состояние поверхностей непосредственно в рабочем положении вибратора на усилителе. Осциллограф включается в анодную цепь I каскада усилителя. Проверка по схеме, приведенной на рис. 109, не всегда гарантирует хорошие результаты, так как в данном случае напряжения на контактах значительно превосходят рабочие величины напряжений.

При хорошем состоянии контактов изображение на экране осциллографа представляет чистую, непрерывную линию. На­ личие зазубрин на кривой, обычно непрерывно изменяющих свой вид, свидетельствует о плохом состоянии контактов, р этом сле­ дует убедиться, рассматривая поверхность круглых пластинок, представляющих средний контакт, через лупу при сильном осве­ щении. Иногда удается привести поверхность контактов в поря­ док, не разбирая вибратора, протирая контакты фильтровальной или обычной мягкой бумагой. В случае сильного загрязнения контактов или наличия выбоин и царапин на их поверхности нуж­ но разобрать вибратор и отполировать поверхность контактов до

Собирать вибратор нужно очень внимательно, добиваясь стро­ гой симметричности в расположении боковых контактов и оди­ наковой силы нажатия их на средний контакт. Кроме того, нужно добиться того, чтобы язычок вибратора находился на равных рас­ стояниях от полюсов магнита и величина зазора между магнитом и язычком была правильной. Когда вибратор собран, нужно регу­ лировочные винты повернуть по часовой стрелке настолько, чтобы оба боковые контакта коснулись среднего. В этом положе­ нии пробуют пальцем слегка оттягивать боковые контакты и убе­ ждаются, что они с некоторым усилием прижимаются к среднему контакту. Усилие это должно быть примерно одинаковым для обоих контактов.

Эту проверку нужно особенно тщательно делать при отсутствии электронного осциллографа, который позволяет заметить неко­ торые погрешности в регулировке пружин вибратора, не заметные при проверке по омметру. К таким погрешностям относится «дро­ бление кривой» (см. рнс. 110, в), которое является следствием нео­ динаковой упругости боковых контактов.

Следует иметь в виду, что после разборки вибратора и поли­ ровки поверхностей контактов собранный вибратор может не сразу приобрести способность длительное время сохранять регулировку.

212

Дело в том, что боковые контакты (стержни) изготовлены из менее твердого сплава, чем средний контакт (пластинки). Конец изготовленного контактного стержня имеет сферическую форму (рис. 111, а). На заводе после сборки и предварительной регули­ ровки вибраторы в течение нескольких суток подвергаются так на­ зываемой приработке, т. е. работают в нормальном режиме1. В ре­ зультате этого форма концов контактных стержней несколько изме­ няется (рис. 111, б). На сферической поверхности в месте сопри­ косновения с пластинкой среднего контакта появляется круглая площадка, металл в этом месте уплотняется. В дальнейшем эта форма контактов остается неизменной. После приработки регу­ лировка вибратора нарушается и ее делают вновь окончательно. То же может произойти и после чистки контактов. Поверхность кон­ тактов при полировке несколько изменится, при сборке контакты могут занять не совсем такое положение, как раньше, и по­ этому понадобится снова при­ работать собранный вибратор.

Делать это нужно после того, как вибратор проверен и есть уверенность, что разборку по­ вторять не придется.

Вибратор перед приработкой регулируют по осциллографу

или омметру, причем результаты регулировки нужно зафикси­ ровать — зарисовать форму кривой па экране осциллографа или записать положение стрелки омметра. Затем вибратор ставится для работы в прибор или остается на испытательном стенде в ра­ ботающем состоянии. Важно, чтобы на катушку возбуждения подавалось нормальное напряжение, напряжение на контакты подавать необязательно. После нескольких часов работы регу­ лировка вибратора проверяется. Если обнаружится нарушение регулировки, она производится вновь и опять вибратор ставится

что вибратор отрегулирован окончательно п может быть поставлен

вприбор. Наблюдение за устойчивостью регулировки вибратора

впервые часы работы следует вести и тогда, когда вибратор не разбирался, а только регулировался.

Причиной изменения регулировки вибратора при допустимом понижении напряжения возбуждения чаще всего бывает умень­ шение амплитуды колебаний язычка. Обычно размах колебаний

конца язычка должен быть не менее 1 мм. Уменьшение амплитуды колебаний может произойти вследствие увеличения зазора между

1 Для сокращения времени эту операцию часто производят при повышен­ ной частоте напряжения возбуждения вибратора (обычно 300 гц). Приработка при этом длится 6—8 час.

213

язычком и магнитом, уменьшения магнитной индукции магнита и замыкания части витков катушки возбуждения. Зазор между нижним обрезом язычка и верхней плоскостью магнита должен быть равен 0,5—1 мм. Если зазор увеличен вследствие неправиль­ ной сборки, это может послужить причиной плохой работы вибра­ тора и должно быть устранено. Замыкание витков в катушке возбуждения — явление очень редкое, оно обнаруживается по уменьшению сопротивления катушки возбуждения. Если есть подозрение, что недостаточна магнитная индукция постоянного магнита, он должен быть вынут из вибратора и проверен.

Судить об индукции магнита можно по его подъемной силе. Обычно магнит может удержать в притянутом положении сталь­ ной предмет весом 0,7—0,8 кг при условии, что магнит плотно приложен своей верхней шлифованной плоскостью к плоской

поверхности стального предмета, свободной от немагнитных по­ крытий, грязи и ржавчины (рис. 112, а). При испытании магнит нужно прикладывать к середине поднимаемого предмета и подни­ мать магнит без рывков всей плоскостью одновременно.

Если магнит не в состоянии удержать указанного груза, его нужно намагнитить, что сделать довольно просто, использовав сеть переменного тока. Магнит по всей длине кольца обертывают изоляционной лентой, оставляя свободными только полюсы у за­ зора. Затем по периметру кольца наматывается медный изолиро­ ванный провод (лучше с эмалевой изоляцией) диаметром 0,8—1 мм (рис. 112, б). Провод нужно наматывать до полного заполнения внутреннего свободного пространства магнита. При каждом витке провод приходится пропускать через зазор магнита. Нужно следить за тем, чтобы при этом не была повреждена изоляция про­ вода.

Перед намагничиванием полюсы магнита замыкаются какойлибо стальной пластинкой 1. Для намагничивания обмотка маг­ нита включается на короткое время в сеть переменного тока; при этом нужно учитывать, что бросок тока при намагничивании мо­ жет достигать нескольких десятков ампер. Обмотка магнита под­ ключается к рубильнику 2 на распределительном щите через

214

плавкую вставку 3, ограничивающую силу тока в цепи магнита. Плавкая вставка представляет собой отрезок медного провода длиной 20—25 мм и диаметром 0,15—0,2 мм. Перед включением рубильника в сеть нужно принять меры предосторожности против разлетающихся брызг расплавленной меди плавкой вставки при ее сгорании. Магнит с обмоткой не следует держать в руках, так как обмотка иногда сильно нагревается. При включении рубиль­ ника плавкая вставка сгорает обычно тогда, когда сила перемен­ ного тока в цепи имеет максимальное значение и намагничивание максимальное. Но иногда с первого раза хорошо намагнитить магнит не удается. Тогда ставят новую плавкую вставку и повто­ ряют намагничивание. Для окойчательной проверки по подъем­ ной силе с намагниченного магнита нужно снять обмотку и изо­ ляцию, поэтому полезно предварительно убедиться в том, что индукция магнита возросла. Об этом можно ориентировочно судить по той силе, которую нужно приложить для отрыва от полюсов магнита стальной пластинки 1.

После намагничивания магнит может изменить свою поляр­ ность и для согласования работы вибратора и реверсивного элек­

в схему преобразователя, кроме вибратора, входит входной транс­ форматор. Схема его проста и назначение ясно из предыдущего. Данный входной трансформатор конструкцией и параметрами существеннно отличается от входных и междуламповых трасформаторов, обычно применяемых в усилителях низкой частоты. Особенности его определяются малыми величинами мощностей, которые поступают на первичную обмотку. Если бы сердечник входного трансформатора был выполнен из обычной трансформа­ торной стали, то его размеры были бы очень значительны, так как такая сталь имеет низкую проницаемость в слабых магнитных полях и сечение сердечника пришлось бы сделать весьма большим. Количество витков в обмотках также пришлось бы значительно увеличить. Поэтому сердечник входного трансформатора собран из пластин, изготовленных из специального магнитного сплава — пермаллоя1. Пермаллой, подвергнутый специальной термической обработке, имеет громадную магнитную проницаемость в слабых магнитых полях, во много раз превосходящую проницаемость трансформаторной стали. Благодаря этому свойству пермаллоя размеры входного трансформатора с пермаллоевым сердечником малы, что удобно во многих отношениях.

Чтобы значительно повысить напряжение на вторичной об­ мотке по сравнению с напряжением на первичной обмотке, коэф­ фициент трансформации выбирается очень большим, т. е. вторич­ ная обмотка имеет гораздо больше витков, чем первичная. Коэф­

215

10—18; в такое же примерно число раз увеличивается напряжение импульсов, подаваемых на первичную обмотку. Следовательно, входной трансформатор дает лишь немного меньшее увеличение напряжения сигнала, чем каскад усиления на электронной лампе.

Большие трудности при обеспечении нормальной работы вход­ ного трансформатора представляет преодоление напряжения помех, наводимых в обмотках трансформатора. Положение осложняется тем, что рабочей частотой нуль-индикатора является частота сети переменного тока (50 гц), или, как ее называют, техническая частота, и большая часть помех имеет частоту сети, так как эти помехи вызываются главным образом магнитными полями рассеи­ вания силового трансформатора и индукцией цепи накала ламп

икатушки возбуждения вибратора. Б результате этого напряже­ ния помех, усиленные электронным усилителем, действуют на фазочувствительный каскад, управляющий вращением реверсив­ ного электродвигателя, так же как рабочий сигнал.

Если бы не были приняты специальные меры, то паразитные магнитные поля наводили бы в обмотках входного трансформатора напряжения помех, которые во много раз превосходили бы напря­ жение рабочего сигнала, что сделало бы невозможной работу нуль-индикатора. Меры эти заключаются в тщательном экрани­ ровании входного трансформатора, выборе наивыгоднейших формы

иразмеров сердечника, специальном способе расположения обмо­ ток и в наивыгоднейшем расположении самого входного трансфор­

матора относительно силового трансформатора. Входной транс­ форматор малых размеров в этом случае оказывается очень выгод­ ным.

Входной трансформатор помещен в специальный экранирую­ щий чехол из толстого пермаллоя, который в значительной сте­ пени понижает напряженность паразитных магнитных полей. Пластины для набора сердечника применены не Ш-образной фор­ мы (трансформатор броневого типа), какие обычно применяются для небольших трансформаторов, а П-образной формы (трансфор­ матор стержневого типа).

В трансформаторе броневого типа все обмотки располагаются на одном среднем стержне. В этом случае напряжения помех, наводимые в обмотках паразитными магнитными полями, без всякого ослабления подаются на цепь вторичной обмотки транс­ форматора. В трансформаторе стержневого типа обмотки распо­ лагаются на обоих стержнях сердечника. В рассматриваемом слу­ чае каждая обмотка трансформатора делится на две части, одна пэ которых наматывается на одном стержне, а другая — на дру­ гом. Для напряжений, наводимых паразитными магнитными по­ лями, эти половины каждой обмотки оказываются включенными навстречу друг другу, поэтому напряжения помех компенси­ руются.

В цепи вторичной обмотки трансформатора действуют лишь напряжения помех, равные разности напряжений помех половин обмоток. Эта разность обычно не бывает равна нулю, так как оба

216

стержня относительно паразитных магнитных полей находятся не совсем в одинаковых условиях и количество витков в полови­ нах обмоток не всегда бывает абсолютно одинаковым. Но вели­ чина напряжений помех на вторичной обмотке входного трансфор­

щаемую между первичной и вторичной обмотками трансформатора. Экран имеет вывод, соединенный с корпусом. Назначение электро­ статического экрана—понизить емкость между первичной и вторич­ ной обмотками, что уменьшает проникновение напряжений помех высокой частоты из измерительной схемы (из цепи термопары) на вход усилителя. На рис. 113, в приведен разрез входного транс­ форматора, на котором показано расположение его обмоток.

217

Для входного трансформатора характерны следующие неис­ правности: обрыв одной из обмоток, замыкание витков в обмотке, заземление (соединение с корпусом) одной из обмоток. Обрыв обычно происходит во вторичной обмотке; следствием его является полная неработоспособность прибора. Обнаружить обрыв легко при помощи омметра. При замыкании части витков в одной из обмоток обычно сильно возрастает величина помех на входе усилителя, что приводит к сдвигу шкалы прибора и к уменьшению ого чувствительности.

Заземление одной из обмоток может привести к полной нера­ ботоспособности прибора или уменьшению чувствительности и к сильному возрастанию напряжения помех на входе. Обнаружи­ вают заземление при помощи омметра. При этом нужно иметь в виду, что один конец вторичной обмоткп обычно бывает заземлен внутри чехла трансформатора и судить о заземлении еще какойнибудь точки вторичной обмотки можно по изменению сопроти­ вления одной из ее половин.

Большая величина помех на входе усилителя может быть не

1) воздействие на датчик прибора (термопару, термометр со­ противлений и т. д.), линию от датчика или самый прибор сильных переменных магнитных полей от каких-либо электрических устройств (электродвигателей, трансформаторов, сварочных ап­ паратов и т. д.), расположенных в непосредственной бли­ зости;

2)неисправности силового трансформатора пли схемы при­ бора, приводящие к увеличению магнитных потоков рассеивания трансформатора;

3)включение прибора в сеть без разделительного трансформа­

тора;

4)отсутствие или плохое заземление корпуса прибора;

5)соединение с корпусом (заземление) измерительной схемы;

6)отсутствие экранирующего чехла на первой лампе или от­ сутствие соединения с корпусом прибора металлического баллона пли металлизированного покрытия лампы.

Величину помех на входе электронного усилителя можно определить при помощи лабораторного потенциометра с чувстви­ тельным гальванометром или при помощи электронного осцилло­ графа.

Определение по лабораторному потенциометру основано на том, что напряжения помех на входе усилителя эквивалентны, т. е. равнозначны, некоторому рабочему сигналу. При наличии помех реверсивный электродвигатель прибора будет вращаться даже тогда, когда измерительная схема скомпенсирована. Оста­ новится же электродвигатель тогда, когда на вход нуль-индика- тора будет подан рабочий сигнал таких полярности (фазы) и величины, что он уравновесит напряжение помех.

218

О наличии и величине наводок можно судить по отклонению гальванометра лабораторного потенциометра, когда электродви­ гатель не вращается.

Следует иметь в виду, что могут быть некоторые другие неис­ правности электронного нуль-индикатора, которые при проверке по отклонению гальванометра будут проявляться так же, как по­ мехи на входе. К таким случаям относятся неисправность одной из ламп фазочувствительного каскада или обмотки силового транс­ форматора, питающей аноды ламп этого каскада, плохая фильтра­ ция переменной составляющей выпрямленного напряжения и все неисправности схемы, приводящие к проникновению тока техни­ ческой частоты в сеточную или анодную цепь одного из каскадов. Уточнить это можно так.

При закороченном входе нуль-индикатора реверсивный элек­ тродвигатель будет вращаться при наводках на вход и при неис­ правностях в схеме. Если замкнуть на корпус сетку I каскада, то все наводки на вход уже не действуют на усилитель и продолжение вращения электродвигателя будет указывать на неисправность в схеме и, наоборот, прекращение вращения укажет на наличие наводок на вход. Таким же способом можно выяснить, в каком каскаде имеется неисправность. Например, если вращение электродвигателя продолжается при вынутой лампе усилителя, которая служит кенотроном, или при замкнутых па корпус сетках фазочувствительного каскада, это свидетель­ ствует о неисправности этого каскада (ламп пли обмотки транс­ форматора.)

При помощи электронного осциллографа также можно при­ мерно судить о величине напряжения помех на входе усилителя. Помехи искажают обычно правильную форму кривой в электрон­ ных потенциометрах, мостах и регистрирующих pH-метрах. Вклю­ чать осциллограф предпочтительнее в анод I каскада. Включение в последующие каскады усилителя применяются для обнаруже­ ния влияния помех на цепи этих каскадов. Пользоваться осцил­

на прибор. Если работающий прибор в этом случае заметно изме­ няет своп показания, это почти всегда говорит о значительной ве­ личине помех.

§ 6. Выходная часть электронного нуль-индикатора (фазочувствительный каскад)

Фазочувствительные каскады или усилители мощности, кото­ рые управляют работой реверсивных электродвигателей, имеются в значительном числе типов приборов, применяемых в схемах кон­ троля и автоматизации производства.

219

В настоящее время в качестве реверсивного электродвигателя почти исключительно применяется конденсаторный реверсивный электродвигатель, который относится к типу двухфазных асин­ хронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

На рис. 114 показано устройство такого электродвигателя. Он состоит из статора, имеющего четыре или восемь полюсов, и ротора. Статор, набранный из листовой электротехнической стали, имеет две обмотки, каждая из которых в виде катушек расположена на двух или четырех полюсах так, что на соседних полюсах находятся катушки разных обмоток. Ротор также набран из листовой стали и имеет решетку типа «беличье колесо», состоящую

из медных стержней и колец.

К обмоткам подводятся переменные напряжения Ui и f/г, сдвинутые по фазе относительно друг друга на чет­ верть периода (90° или я/2). Токи, протекающие по обмоткам, /х и /г, а также и магнитные потоки Фх и Фг, возбуждаемые этими токами, также сдвинуты относительно друг друга на четверть периода. В таких случаях в системе возникает вращающееся маг­ нитное поле.

Постараемся объяснить возникно­ вение вращающегося магнитного поля графически, не прибегая к матема­ тике.

На рис. 115, а приведены графики магнитных потоков Фх и Фг в зависимости от времени. Графики эти имеют форму синусоид. Оси времени t нанесены по-разному под углом 90°, чтобы по­ казать разницу в расположении магнитных потоков Ф х и Ф а в пространстве. За положительное направление Ф х и Ф г принимаем соответственно направление вверх и вправо. На графиках пока­ зано, что Ф г по времени опережает Фх на четверть периода.

Отмечаем на оси времени обоих графиков одинаковые моменты времени, обозначенные цифрами 0—8, отстоящие друг от друга на Ve периода. При помощи отрезков со стрелками (векторов) изображаем величины и направление магнитных потоков Фх и Фг, соответствующих отмеченным моментам.

Поскольку магнитные потоки Фх и Фг действуют в общей магнитной системе, то они геометрически складываются и в якоре будет действовать суммарный магнитный поток Ф. Чтобы установить, как будет изменяться по величине и направлению в течение периода суммарный магнитный поток, геометрически сложим потоки Фх и Фг для каждого из отмеченных на графиках

220