2919

3. Исследовать зависимость погрешности передачи угла в индикаторном режиме от тока возбуждения.

Соединить сельсины по схеме рис. 2 (переключатель в положении 2), Включить автомат А4 и установить ток возбуждения IВ = 0,4А. Снять зависимость ошибки передачи Δθ =αП - αДот угла поворота ротора СД αД (αП - угол поворота ротора СП) при медленном повороте ротораСД сначалапо часовой (Δθ1), а затем противчасовойстрелки(Δθ2).

4. Снять экспериментально статическую характеристику датчика угла рассогласования в трансформаторном режиме.

Соединить сельсины по схеме рис. 3, поставив переключатель в положение 3. Включить автомат А4 и установить ток возбуждения 0,4А. Снять зависимость действующего значения э. д. с. статора СП и фазы этой э. д. с. (по изображению на экране осциллографа, подключенного к вольтметру V3) от угла поворота αП ротора СП при фиксированном положении ротора СД (αД=0). Данные занести в таблицу 3.

Таблица 1

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

Таблица3

αД Действующеезначениеэ. д. с. статораЕ

0

30

60

90

120

150

180

ПослевыполнениявсехизмеренийвыключитьавтоматА4. Обработка данных

1.По данным табл.1 построить зависимость действующего значения и фазы напряжения UЗ от угла поворота ротора СД.

2.По данным табл.2 для IВ = 0,4А построить графики ошибки передачи угла в зависимости от угла поворота ротора СД по часовой стрелке и против часовой стрелки. По формуле (1) вычислить погрешности передачи угла в индикаторном режиме для IВ = 0,4А.

3.Построить графики зависимости действующего значения э. д. с. статора СП (ЕП) от угла рассогласования

θ=αП - αД

Контрольные вопросы

1.В чем сходство сельсина с трансформатором?

2.Как возникает вращающий момент в сельсине-приемнике?

3.Какому классу точности удовлетворяет измеренная погрешность передачи угла при IВ = 0,4А?

4. Для чего служат контактные кольца и щетки в сельсинах?

5.Где и для чего применяются сельсины?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №34

Исследование электронного автоматического потенциометра

ВВЕДЕНИЕ

В работе проводится исследование одноточечного электронного автоматического самопишущего потенциометра КСП-4, предназначенного для измерения и записи быстроизменяющихся ЭДС и напряжений постоянного тока. Потенциометр может работать с термометром термоэлектрическим (термопарой) и производить измерения и запись температуры, например, в печах обжига извести, печах нагрева металла и др.

Электронный автоматический потенциометр является измерительным прибором, работающим по компенсационному принципу.

1. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПОТЕНЦИОМЕТРА КСП-4

Измеряемое напряжение постоянного тока UХ, поступающее, например, с термопарыВК, подается на мостовую измерительную схему в соответствии с рисунком 1.

Рис. 1 - Принципиальная схема электронного потенциометра КСП-4 Компенсационный принцип измерения заключается в том, что измеряемое

напряжение UХсравнивается с компенсационным напряжением UК, снимаемым с измерительной схемы в точках Аи В.

Если напряжения UХиUКне равны, их разность ±∆U=UХ-UК подается на вход электронного усилителя NW. Полярность сигнала зависит от соотношения величин UХиUК. Разность ±∆U в усилителе NW преобразуется в переменное напряжение частоты 50 Гц, усиливается и подается на управляющую обмотку 3-4 реверсивного двигателя РД-09. Вторая обмоткадвигателя (1-2) возбуждается от сети через фазосдвигающий конденсатор C1, емкостью 1мкФ. Двигатель приходит во вращение и перемещаетмеханически связанный с ним движок А реохорда до тех пор, пока сигнал на выходе измерительной схемы не станет равным нулю.

Последующие изменения измеряемого напряжения UХснова вызовут вращение двигателя и перемещение движка реохорда.

Связь между валом двигателя и движком реохорда, называемаяотрицательной обратной связью, является жесткой. Благодаря жесткой обратной связи перемещение движка реохорда происходит пропорционально изменению угла поворота вала двигателя до тех пор, пока измерительная схема не придет в состояние равновесия. Каждому значению измеряемой величины UХ соответствует определенная величина UКи определенные положения движка реохорда и вала двигателя РД-09.

Следовательно, система, состоящая из мостовой схемы, усилителя, двигателя РД-09и реохорда RР, осуществляет непрерывное слежение за измеряемой величиной UХ..

Фиксация измеренных значений UХпроизводятся по шкалеприбора, а также посредством записи на диаграммной ленте.

Двигатель РД-09 кинематически связан с кареткой, несущей указатель и пишущее устройство, состоящее из пера и чернильницы. Каждому значению напряжения UХсоответствует вполне определенное положение контакта реохорда

RРи, следовательно, определенное положение указателя на шкале. Перо непрерывно записывает на движущейся диаграммной ленте значения измеряемой величины.

2. ЛЕНТОПРОТЯЖНЫЙ МЕХАНИЗМ.

Равномерная подача диаграммной ленты производится лентопротяжным механизмом, приводимым в движение синхронным двигателем СД-09 через специальный редуктор со сменными зубчатыми колесами. Конструкция редуктора обеспечивает изменение скоростей движения ленты в пределах 20-5400 мм/ч.

Двигатель имеет две обмотки: рабочую и пусковую, включаемую в сеть через фазосдвигающий конденсатор С2 емкостью 1 мкФ.

3.ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПОТЕНЦИОМЕТРА КСП-4

1.Предел измерения 50Мв.

2.Число записываемых величинодна.

3.Время прохождения кареткой всей шкалы - 2,5 с.

4.Скорости движения диаграммной ленты 20-5400 мм/ч.

5.Основная погрешность показаний по шкале не превосходит ±0,5% области измерений прибора.

6.Основная погрешность записи на диаграммной ленте не превосходит±0,5% области измерения прибора.

7.Мощность, потребляемая прибором 40 ВА.

8.Ширина диаграммной ленты 275 мм.

9.Все узлы и детали прибора размещены в стальном корпусе, который защищает их от механических повреждений и одновременно является магнитным экраном.

10.Питание силовой цепи приборов:

напряжение 220 В, частота50 Гц.

4. ЭТАЛОННЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Для снятия статических характеристик автоматического потенциометра используется эталонный делитель напряжения, с помощью которого на вход прибора можно подавать эталонные напряжения, от 0 до 50 мВ в соответствии с пределом измерения.

5. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ПРИБОРА КСП-4.

Измерительная схема. В приборах КСП-4 в основу работы положен компенсационный принцип измерения напряжения (ЭДС) постоянного тока. Компенсация напряжения UХс помощью напряжения UКпроисходит в измерительной схеме. Элементами измерительной схемы в соответствии с рисунком 1 являются:

RР - резистор реохорда,

RШ --резистор шунта,

RП- резистор для задания предела измерения,

RМ - резистор для задания начала шкалы прибора, RД - резистор для установки рабочего тока,

RМП, R’МП- резисторы для ограничения и регулировки рабочего тока питания,

RФ -резистор фильтра,

R’М - вспомогательный резистор из медной проволоки,предназначенный для компенсации температурысвободных концовтермометра термоэлектрического,

ИСН- источник стабилизированного напряжения постоянного тока. Все резисторы измерительного моста выполнены из манганиновой

проволоки, намотанной на пластмассовые каркасы.

Манганин -основной сплав для электроизмерительных приборови образцовых сопротивлений - имеет следующий состав: медь - 86%, марганец

- 12%, никель - 2%.

Манганиновые обмотки катушек состарены для стабилизации их сопротивления и пропитаны лаком. Чтобы при градуировке прибора не трогать обмотку катушек и тем не уничтожать эффект от их старения, к катушкам RПиRМдобавлены сопротивления в виде спиралей из манганиновойпроволоки.

Съемный линейный реохорд потенциометра (калиброванный резистор) выполнен в виде спирали из проволоки сплава ПДВ-20 (палладий-вольфрам), намотанной с определенным шагом на основание из проволоки ПЭВ-2.

Стальной корпус реохорда является основанием для крепления рабочей спирали и теплоотвода и предохраняет их от пыли, в корпусе имеются два смотровых окна для наблюдения за контактами.

Электронный усилитель.Слабый сигнал чувствительного элемента (датчика) поступает в электронный усилитель постоянного тока, имеющий преобразовательный каскад, четыре каскада усиления напряжения и выходной фазочувствительный каскад мощности.

Реверсивный электродвигатель РД-09. Электродвигатель приводит в движение каретку показывающего устройства со стрелкой, движущейся вдоль плоской шкалы прибора, а также перемещает движок реохорда.

Показывающее устройство. Показывающее устройство прибора состоит из плоской шкалы и каретки со стрелкой.

Записывающее устройство. В состав записывающего устройства входит лентопротяжный механизм с бумажной лентой, редуктор и. синхронный электродвигатель СД-09.

6.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

6.1.Ознакомиться с принципиальной схемой электронного одноточечного потенциометра.

6.2.Найти элементы и узлы установки:

-электронный автоматический потенциометр КСП-4;

-электромеханический генератор, состоящий из двигателя П0-45А, редуктора и реостатных датчиков пилообразного (2-2) и синусоидального (3-

3)напряжений:

Открыть переднюю крышку прибора КСП-4 и обратить внимание на расположение выключателей "Прибор", "Диаграмма".

Нажать на защелки, выдвинуть кронштейн и найти элементы потенциометра:

-электронный усилитель;

-реохорд измерительной схемы;

-реверсивный двигатель РД-09, расположенный на кронштейне за реохордом;

- синхронный двигатель СД-09 лентопротяжного механизма.

6.3.Записать основные данные (тип, класс точности, предел измерения

ицену деления шкалы) потенциометра.

6.4.Установить выключатели "Прибор" и "Диаграмма" в положение

"Откл."

6.5.Поставить на нулевое деление переключатели П1, П2, автотрансформаторы ЛАТР-1, ЛАТР-2 и эталонный делительнапряжения, переключатель П1перевести вположение 1.

6.6.Перевести в положение "Откл."автомат A316 и пакетный выключатель 2Р.

6.7.Вдвинуть кронштейн в корпус прибора КСП-4.

ВНИМАНИЕ

При выполнении работы соблюдайте правила техники безопасности, изложенные в инструкции на рабочем месте.

Не включайте стенд без разрешения руководителя занятий.

6.8.Включить потенциометр и электрический секундомер ПЗО автоматами A3, А4, A316 и выключателем "Прибор".

6.9.Включить питание эталонного делителя напряжения UЭТпостановкой переключателя П1 в положение 1 и установить рабочийток делителя 50мкА автотрансформатором ЛАТР-2 по микроамперметру со шкалой 0-50 мкА.

Эталонный делитель состоит из десяти секций: при рабочем токе 50 мкА с секции снимаемся напряжение 5 мВ.

Общее напряжение выхода делителя:

10 × 5 = 50 мВ.

6.10.Снять градуировочную кривую автоматического потенциометра при возрастающих и убывающих показаниях.

6.10.1. Подключить делитель напряжения на вход потенциометра