книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства
..pdfНамотка и подгонка проволочных сопротивлений. При ремонте и переградуировке электронных приборов часто приходится наматывать и подгонять проволочные сопротивления измеритель ных схем. Такие сопротивления имеют бифилярную, т. е. безын дукционную, намотку, что необходимо для уменьшения воздей ствия паразитных магнитных полей на измерительную схему. Это достигается тем, что намотка ведется не одним проводом, а сразу двумя (рис. 121, а). Так как оба провода наматываются сложенными вместе (на чертеже показана для наглядности началь ная стадия намотки), то каждому витку одного направления соответствует точно такой же расположенный рядом виток обрат ного направления. Вследствие этого паразитные э. д. с., наводи мые в одной половине катушки, точно равны э. д. с., наводимым
в другой половине намотки, и направлены противоположно, |
|||
т. е. компенсируются. |
|
||
Для |
намотки |
сопротивле |
|
ний измерительных |
схем |
(осо |
|
бенно приборов с узкими |
пре |
||
делами |
измерения) |
нужно обя |
|
зательно применять |
так |
назы |
|
ваемый стабилизированный ман |
|||
ганиновый провод. Применение нестабплизированного, случай ного провода может привести
кзначительному изменению
шкалы |
прибора |
со временем, |
Рис. 121. Намотка безындукцион |
т. е. к |
выходу |
показаний при |
ных катушек. |
бора из допусков. |
|
||
При намотке отмеряется нужный манганиновый провод такой длины, чтобы сопротивление получилось с запасом; концы при паиваются к выводам катушки. После намотки оказавшуюся сверху петлю (середину намотки) очищают от изоляции, скручи вают и запаивают на такой длине, при которой сопротивление катушки точно соответствовало бы нужной величине. Подгонка производится при помощи моста для измерения сопротивлений или непосредственно на приборе, для которого сопротивление пред назначено, по его показаниям. Подгонка сопротивлений, особенно низкоомных, довольно сложна п требует некоторой практики. Если оказался запаяпным слишком большой участок петли и сопротивление стало меньше нужной величины, соскабливают олово с запаянного участка или сошлнфовывают самый материал провода при помощи наждачной бумаги. Обычно применяемое вытягивание провода рекомендовать пельзя, так как при этом впоследствии величина сопротивления может заметно изме ниться. Проверять величину сопротивления следует лишь после того, как провод совершенно охладится после пайки.
Сопротивление можно считать правильно подогнанным только в том случае, если окажется, что спустя 1—2 дня градуировка прибора соответствует норме. По окончании подгонки излишек
16 Закаа 418. |
241 |
запаянной части провода отрезают, пайку промывают, покрывают лаком, изолируют бумагой и ниткой привязывают к катушке. Сверху катушка обертывается кембриковым полотном, на которое следует наклеить бумажный ярлык с обозначением величины сопротивления катушки.
Когда нужно намотать катушку значительного сопротивления (сотни и тысячи ом), провод в необходимом количестве наматы вается на две какие-нибудь шпульки поровну и с них сматывается на каркас катушки (рис. 121, б). В этом случае сопротивление намотанной части катушки можно проверить, замкнув между собой оба провода, идущие со шпулек, при помощи лезвия от безопасной бритвы, что не вызывает заметного повреждения изоля ции. Намотку низкоомных катушек можно вести вручную; высоко омные лучше наматывать на ручной моталке или намоточном станке. Также удобно наматывать на токарном или часовом станке.
В некоторых приборах применяются высокоомные проволочные сопротивления, причем на них подается довольно большое на пряжение, например в измерительных схемах, питаемых от сети переменного тока. В этом случае бифилярную намотку указанного выше типа применить нельзя, так как вероятен пробой изоляции провода. Тогда применяют безындукционную намотку другого типа. Провод наматывают обычным способом, «в одну нитку», но когда намотано 40—45% (по величине сопротивления), изме няют направление намотки. Для этого либо изменяют направле ние вращения шпинделя станка, либо насаживают катушку другим концом. Провод в точке изменения направления намотки нужно привязать ниткой. При намотке следует после каждых 2—3 слоев класть бумажные прокладки.
Перемотка силовых трансформаторов. Обычно поврежденные трансформаторы заменяют запасными, но в ряде случаев прихо дится прибегать к перемотке. Намотка трансформатора — дело очень ответственное, так как качество трансформатора и срок его работы целиком зависят от качества намотки, но, даже распо лагая лишь самым примитивным оборудованием, можно изгото вить вполне доброкачественный трансформатор.
Когда неисправность трансформатора стала очевидной, его нужно отпаять от схемы и снять с прибора. При отпайке транс форматора от схемы полезно пометить выводы его обмоток и за писать, к каким точкам схемы они припаиваются. Нужно возможно точнее выяснить характер неисправности трансформатора и объем необходимого ремонта. Обрывы обмоток обычно не вызывают со мнения. В случаях повышенного потребления тока из сети, обычно сопровождаемого нагреванием трансформатора, не сразу удается определить, в какой обмотке произошло замыкание витков или другая неисправность. Нужно тщательно проверить сопротивле ния всех обмоток и напряжения на них. В тех случаях, когда при поминальном напряжении сетевой обмотки трансформатор за метно греется, на нее нужно подать пониженное в несколько раз
242
против нормы напряжение, соответственно учитывая это при из мерении напряжений на вторичпых обмотках.
Обычно ограничиваются перемоткой только части обмоток. Полностью перематывать трансформатор приходится в случаях неисправности в первичной обмотке и сильного перегрева всего трансформатора.
Когда характер неисправности точно установлен, трансформа тор разбирают, т. е. снимают крепежные детали и вынимают пластины сердечника. Делать это нужно осторожно, помня, что его опять придется собирать, а в случае погнутых пластин это очень трудно сделать.
Особенно бережно нужно обращаться с пластинами из пермал лоя, из которых состоят сердечники входных трансформаторов электронных потенциометров. Вследствие ударов, изгибов и дру гих механических деформаций качества пермаллоя значительно ухудшаются, что может отразиться на работе прибора.
Если данные обмоток отсутствуют, то обмотки, которые над лежит снять, разматывают на намоточном станке со счетчиком, чтобы установить число витков. Диаметр провода определяется микрометром. Если данные обмоток имеются, провод можно сре зать. Делать это нужно осторожно, чтобы не повредить исправ ных обмоток и каркаса. Если трансформатор значительно нагре вался, то нужно убедиться, что изоляция оставляемых обмоток вполне доброкачественна: бумажные прокладки между слоями не должны быть подгорелыми, эмалевое покрытие должно прочно держаться на проводе. Последнее можно установить, проводя ног тем вдоль провода с сильным нажимом. Для проверки изоляции оставляемых обмоток нужно смотать провод половины верхнего слоя верхней обмотки, чтобы обнажилась часть бумажной про кладки.
Затем следует подобрать и заготовить все материалы и инстру мент, которые потребуются для намотки: обмоточные провода, гибкий монтажный провод для выводов, прокладочную бумагу, кембриковое полотно, нитки, шеллачный лак, паяльник, припой, флюс, ножницы, наждачную бумагу. При отсутствии специальной прокладочной бумаги можно использовать имеющуюся плотную и тонкую бумагу. Ее следует заранее нарезать лентами. Ширина ленты должна быть на 2—3 мм больше расстояния между внутрен ними поверхностями щечек каркаса.
При отсутствии обмоточных проводов необходимых диаметров замену проводов нужно делать очень осторожно. В принципе всегда можно применить провод большего диаметра, чем пола гается по заводским данным, но тогда он может не поместиться на каркасе. Уменьшать же диаметр проводов можно очень редко. Применять провод с какой-нибудь другой изоляцией, кроме эма левой, не следует.
Когда изготовляется новый трансформатор или каркас ка тушки перематываемого трансформатора испорчен, необходимо из готовить новый каркас. Употребляются два типа каркасов: кар
16* |
243 |
кас, состоящий из гильзы и боковых щечек, и каркас, состоящий из одной гильзы (так называемая бескаркасная намотка). Бес каркасный способ намотки позволяет несколько лучше исполь зовать окно сердечника трансформатора; с каркасом памотка проще и катушка получается прочнее. При выборе материала на каркас нужно учитывать не только прочность, но и место, которое займет каркас в окне сердечника. Для маломощных силовых транс форматоров каркас не должен иметь толщину более 1— 1,5 мм.
Для намотки можно использовать токарный или часовой ста нок или изготовить ручной намоточный станок. В любом случае нужно иметь счетчик оборотов. Для этой цели можно использовать счетчики от расходомеров. Обычно придерживаются такого по рядка расположения обмоток: сначала наматывается первичная обмотка, после нее прокладывается электростатический экран, который лучше выполнять в виде незамкнутого кольца из медной или алюминиевой фольги, после экрана наматываются вторичные обмотки, причем последней обычно наматывается обмотка накала ламп.
О с н о в н ы е п р а в и л а н а м о т к и
1. Наматывать нужно виток к витку. В этом случае обмотки займут значительно меньше места, чем при беспорядочной намотке, и будет сведена к минимуму возможность пробоя между витками. От этого правила можно отступать только при намотке провода диаметром менее 0,1 мм, но и в этом случае наматывать нужно каждый слой в одном направлении (например, слева направо).
2. После каждого слоя провода нужно класть бумажную про кладку, которая должна плотно входить между щечками каркаса. Прокладка необходима не только для изоляции одного слоя от другого, но и для создания возможности наматывать следующий
слой виток |
к витку и предохранения от проскакиванпя витков |
в нижние |
слои. При намотке толстым проводом прокладочную |
бумагу следует брать достаточной толщины.
3. Намотку нужно начинать, отступая от края бумажной про кладки на 3—4 мм, и на столько же не доводить до другого края ее. Ни в коем случае нельзя допускать провалнванпя провода между прокладкой и щечкой каркаса.
4. Выводы от начала, средней точки и конца обмотки нужно делать многожильным гибким проводом небольшого сечения (0,25—0,35 мм2). Выводы от обмотки накала можно делать тем же проводом, каким велась намотка. Зачищенный провод наматы вается вокруг зачищенного и залуженного конца выводного про вода и пропаивается оловом. Место спая изолируется сложенной
в несколько раз бумажной полоской. Выводной |
провод на не |
||
котором расстоянии от |
пайки нитками |
прочно |
привязывается |
к катушке. Это делается |
для того, чтобы |
усилия, прилагаемые |
|
к выводам, не могли повредить пайку и тонкий провод обмотки. Толщина намотки значительно увеличивается в том месте, где -располагаются выводы, поэтому их нужно размещать с той сто-
ролы катушки, которая после сборки будет помещаться не внутри сердечника, а снаружи его. Выводы пропускаются через отвер стия или вертикальные пазы в щечках каркаса.
5.При бескаркасной намотке крайние в каждом слое витки нужпо для прочности слегка приклеивать к катушке шеллачным клеем, а бумажные прокладки с обоих концов также немного на мазывать клеем.
6.Обмотка от обмотки и от электростатического экрана изо лируется несколькими слоями прокладочной бумаги, и если по зволяет место, одним слоем кембрикового полотна.
Если есть сомнение в правильной работе счетчика оборотов, то следует после изготовления обмотки, в которой симметрия половин должна быть строго выдержана (например, в обмотке силового трансформатора, питающей аноды ламп фазочувстви тельного каскада), собрать сердечник (не полностью) н проверить на равенство напряжений на половинах обмотки. Проверка по омическому сопротивлению ничего дать не может вследствие раз ного диаметра витков половин обмотки.
По окончании намотки катушку следует проварить в церезине, озокерите пли пропитать бакелитовым лаком.
Перед сборкой сердечника нужно проверить состояние пластин, выправить погнутые. Если железо старое, поржавевшее, его нужно очистить от ржавчины и покрыть тонким слоем бакелито вого лака. Сначала в катушку вставляются Ш-образные (основ ные) пластины. Сборка ведется так, что основные пластины вставляются поочередно то с одной, то с другой стороны катушки. Только под самый конец сборки можно последние 3—4 пластины вставить с одной стороны катушки.
При набивке катушки железом (сборка сердечника) нужно обратить внимание на то, чтобы не прорезать пластинами гильзы каркаса н не повредить обмотки. Поэтому не следует применять больших усилий при вкладывании пластин в катушку, тем более не следует загонять пластины ударами молотка. Под конец на бивки, когда становится трудно вставлять пластины в катушку, нужно почаще обжимать уже набитые пластины, зажимая сердеч ник в тиски.
Когда все основные пластины вставлены в катушку, вставляют на свои места дополнительные пластины. По окончании сборки сердечника вставляют болты и стягивают сердечник. В трансфор маторах малой мощности не имеет практического смысла изоли ровать стягивающие болты от пластин и пластины друг от друга.
Собранный трансформатор нужно проверить в следующей последовательности:
1) целость и сопротивление обмоток — омметром;
2)сопротивление изоляции между обмотками и обмоток на корпус (на сердечник) — мегомметром;
3)величину напряжений на вторичных обмотках при номи нальном напряжении на первичной обмотке — вольтметром пере менного тока;
245
4) ток холостого хода трансформатора — миллиамперметром переменного тока.
При проверке нужно установить, не сильно ли гудит транс форматор. Так как гул может происходить или от плохой затяжки сердечника или от недостаточно плотной набивки, нужно или до бавить несколько пластин в сердечник, или осторожно загнать в окно катушки небольшой деревянный клин. Если катушка трансфор.матора получилась очень полной и между обмоткой и сердечником нет зазора, между обмоткой и сердечником с каждой стороны катушки нужно вставить полосу из тонкого текстолита или прессшпана. Совершенно недопустимо обжимать в тисках слишком полную катушку, что иногда делают.
Намотка входных трансформаторов электронных потенцио метров и катушек индукционных приборов почти ничем не отли чается от намотки силовых трансформаторов.
При намотке катушек входных трансформаторов нужно очень тщательно укладывать и считать витки. Вторичные обмотки ка тушек входных трансформаторов, хотя они обычно и наматы ваются проводом диаметром 0,05 мм, нужно тоже укладывать виток к витку, иначе не вместится нужное количество витков. Выводы от концов обмоток удобнее делать не из провода, а из медной или латунной фольги в виде ленточек. Как именно выво дить — на какую сторону катушки и от какой обмотки, нужно посмотреть, как расположены концы на старых заводских катуш ках трансформатора.
Ч А С Т Ь Т Р Е Т Ь Я
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СХЕМАХ КОНТРОЛЯ
И АВТОМАТИЗАЦИИ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Г л а в а IX
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПОТЕНЦИОМЕТРЫ, МОСТЫ И ИНДУКЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ
Промышленностью выпускаются много различных типов и разновидностей электронных потенциометров, мостов и индук ционных приборов. Отличаются они в основном конструктивными особенностями. Достаточно хорошо усвоить общие принципы работы этих приборов, чтобы, имея инструкцию завода-нзгото- вителя, быстро разобраться в особенностях каждого типа.
Ниже будут рассмотрены измерительные схемы и электронные нуль-индикаторы электронных потенциометров, мостов и индук ционных приборов, особенности их монтажа, проверки и наладки.
§1. Измерительные схемы электронных потенциометров, мостов
ииндукционных приборов
Измерение температуры при помощи термопар. Термопарой называется спай двух проводников из разнородных металлов. Когда температура места спая проводников не равна температуре свободных концов, на этих концах появляется разность потен циалов — термоэлектродвпжущая сила (т. э. д. с.). Величина т. э. д. с. пропорциональна разности температур спая и свободных концов.
Для измерения температур в технике используются опре деленные стандартные пары металлов, которые дают наибольшую величину т. э. д. с., имеют постоянные характеристики (зависи мости э. д. с. от температуры) и устойчивы при высоких темпера турах. Проводники, применяемые для изготовления термопар, имеют строго определенный химический состав. Поэтому термо пары одного и того же типа имеют совершенно одинаковые харак теристики и вполне взаимозаменяемы. Характеристика термо пары зависит от материала ее электродов и обозначается обычно двумя буквами, которые являются начальными буквами названия материалов, из которых сделаны электроды термопары. Обычно применяют следующие термопары.
247
Для сравнительно низких температур (от —50 до 600° С) железо-константан (ЖК), хромель-копель (ХК), медь-константан (МК).
Для температур от —50 до 1300° С хромель-алюмель (ХА). Для высоких температур (от —200 до 1600° С) платинородий-
платина (ПП).
Величина э. д. с. термопар невелика. На каждые 100° С они развивают примерно следующие э. д. с.: ПП — 0,7 мв, ХА — 4 мв, МК — 5 мв, ЖК — 6 мв, ХК — 7 мв.
Внекоторых специальных случаях применяют последователь ное соединение большого числа термопар и получают напряже ния, измеряемые десятками и сотнями вольт. Но обычно в ка честве чувствительного элемента (датчика) для измерения темпе ратуры применяется одна термопара.
Вэтом случае для точного измерения э. д. с. термопары, что нужно для точного определения температуры, необходимы весьма чувствительные измерительные приборы. Для этого применяются
приборы двух видов: приборы н е п о с р е д с т в е н н о г о о т
с ч е т а |
п к о м п е н с а ц и о н н ы е . Приборы первого вида |
являются |
чувствительными магнитоэлектрическими стрелочными |
гальванометрами или милливольтметрами. Отклонение стрелки такого прибора пропорционально э. д. с., развиваемой термопа рой, т. е. пропорционально разности температур спая термопары и ее свободных концов.
Такие стрелочные милливольтметры (пирометры) применяются там, где нет необходимости измерять температуру с большой точ ностью. Точность их невелика: основная погрешность технических приборов составляет обычно ±1,5% . Большим неудобством является то, что при измерении приходится учитывать темпера туру свободных концов термопары, прибавляя ее к показаниям прибора. Компенсационные приборы значительно точнее и надеж нее приборов непосредственного отсчета, они применяются во всех ответственных случаях.
Компенсационный способ измерения э. д. с. Компенсацион ный способ измерения э. д. с., как показывает само название, осно ван на компенсации измеряемой э. д. с. напряжением, величина которого известна. Когда действие этих двух величин уравнове сится, то очевидно, что в этот момент они равны. Поскольку в лю бой момент известна величина компенсирующего напряжения, то известна и величина измеряемой э. д. с.
Для измерения э. д. с. компенсационным способом необходимы два условия:
1) наличие источника напряжения, величину которого можно изменять в нужных пределах, сохраняя контроль над этой величи ной;
2) наличие способа определения момента, когда измеряемая э. д. с. станет равной калиброванному, известному напряжению.
Компенсационные приборы имеют ряд ценных свойств. Вопервых, источник измеряемого напряжения очень мало нагру
жается в момент измерения, так как если компенсация осуще ствлена достаточно точно, ток в цепи источника и нуль-индика тора весьма мал. Конечно, говорить, что компенсационные приборы совсем не нагружают источника измеряемого напряжения, будет неверно, так как достигнуть баланса можно только с той точ ностью, с какой позволяет чувствительность нуль-индикатора.
Поэтому правильно будет считать, что компенсационный прибор нагружает источник измеряемого напряжения током такой величины, при которой еще происходит легко различимое отклонение стрелки нуль-индикатора. Например, в потенцио метре ПП в качестве нуль-индикатора используется нуль-гальва
нометр с чувствительностью порядка 10-5 а (10 мка) на 1 деление шкалы. Следовательно, нужно считать, что при измерениях по тенциометра ПП нагружает источник измеряемого напряжения током, который не превосходит 10 мка.
Во-вторых, компенсационные приборы имеют большую точ ность измерения, и градуировка пх долгое время сохраняется неизменной. Точность измерений достигается благодаря высокой чувствительности нуль-индикаторов (чего добиться нетрудно, так как их назначение ограничено: они только обнаруживают ток, а не измеряют его) и точному соответствию его номинальной величине напряжения нормального элемента, с которым факти чески сравнивается измеряемое напряжение. Неизменность гра дуировки прибора легко достигается постоянством величин со противлений реохорда и сопротивления стандартизации.
В-третьих, в компенсационных приборах можно легко изме нять пределы измерений, вводить всевозможные поправки, из менять по желанию характер шкалы. Чаще всего шкала компен сационных приборов изготовляется равномерной, но ее можно выполнить по любому закону, намотав соответственно реохорд.
Все компенсационные приборы выполняются по одному и тому же принципу. Отличаются они лишь деталями измеритель ной схемы и нуль-индикаторами. Нуль-индикатор изготовляется либо в виде нуль-гальванометра, либо в виде электронной схемы, назначение которой то же, что и нуль-гальванометра, — обна ружить момент баланса, т. е. момент равенства измеряемого напряжения и калиброванного напряжения, снимаемого с измери тельной схемы. В автоматических компенсационных приборах нуль-индикатор управляет действием кинематического меха низма, который передвигает движок реохорда в направлении положения баланса.
Чтобы измерительную схему компенсационного прибора сде лать гибкой, позволяющей получать шкалы с нулем не в начале шкалы и допускающей автоматическое введение поправки на тем пературу свободных концов термопары, ее делают в виде мостовой схемы.
На рис. 122, а приведена измерительная схема электронного автоматического потенциометра. Величины сопротивлений рас
249
считаны на измерение температуры в пределах 0—300° С при по мощи хромель-копелевой термопары (шкала 0—300° ХК). На рис. 122, б изображена та же схема в несколько упрощенном
Рис. 122. Измерительная схема электронного потенциометра.
а — полная; б — упрощенная.
виде. Здесь нет сопротивления Rs, вместо многополюсного пере ключателя П применен однополюсный, батарейный реостат Rc,. г и Л0. т показан в виде одного переменного сопротивления Ro,
250