Вторичные приборы, применяемые с термоэлектрическими преобразователями

В качестве вторичных приборов используют магнитоэлектрический милливольтметр и потенциометр.

• Магнитоэлектрический милливольтметр

Р абота его основана на взаимодействии магнитного поля, создаваемого проводником, по которому течет ток, создаваемый ТЭТ, и магнитным полем постоянного магнита. Проводник состоит из нескольких витков изолированной проволоки в виде прямоугольной рамки (рис. 20) Рамка может вращаться на опорах вокруг оси О-О. Рамка помещается в поле постоянного магнита. При прохождении тока от ТЭТ через рамку появляется магнитное поле, которое воздействует с полем постоянного магнита, образует две одинаковые силы F, действующие в разных направлениях. В результате на рамку воздействует крутящий момент, который стремится повернуть ее вокруг оси. Рамка соединена с указателем, показывающим значение температуры (рис. 21). Из-за наличия погрешностей, точность недостаточная (класс точности 1,2-2,5). Основная причина – влияние изменения температуры окружающего воздуха на сопротивление милливольтметра и внешней соединительной линии. Для учета погрешности вводят поправки:

- основную (учитывает основную погрешность, связанную с остаточными деформациями пружин, износом трущихся частей). Значение устанавливают при поверке милливольтметра.

- поправку на изменение температуры свободных концов (определяют по градуировочной характеристике или с помощью корректора нуля)

- поправку на изменение сопротивления цепи (определяют расчетным путем).

• Потенциометр

Применение милливольтметра не обеспечивает достаточной точности из-за влияния изменения температуры окружающего воздуха на сопротивление милливольтметра и внешней соединительной линии. Это влияние отсутствует при измерении термоЭДС нулевым методом с использованием потенциометра. Применение потенциометра также позволяет автоматически ввести поправку на изменение температуры свободных концов.

Принцип действия – развиваемая ТЭТ термоЭДС уравновешивается равным по значению и противоположным по знаку напряжением от источника тока, расположенным в приборе (компенсационный метод). Это значение затем измеряется с высокой точностью. Это наиболее совершенный вторичный прибор.

Рассмотрим принципиальную схему потенциометра (рис. 22). Прибор состоит из трех смежных электрических контуров. В контур I (измерительная цепь) включены: источник постоянного тока Б, п еременный резистор (реостат) R_р.т. для изменения величины тока, сравнительный резистор R_С, уравновешивающий резистор (реохорд) R_р , кнопка К. Контур II (цепь нормального элемента НЭ). Контур III – цепь ТЭТ. В эти контуры поочередно включается гальванический элемент, выполняющий функции нуль-прибора. Условие высокой точности – это наличие тока строго постоянного значения. Для контроля за значением тока служит НЭ, который является источником постоянной ЭДС, составляющей 1,0186В при температуре 20. Измерение температуры производится следующим образом: устанавливая переключатель П в положение 1, замыкают цепь контура II нормального элемента. Нажимая н а кнопку К замыкают цепь контура I и реостатом Rр.т. регулируют рабочий ток до тех пор, пока стрелка гальванометра не покажет 0.В этот момент тока в контуре II нет, так как ЭДС НЭ уравновешивается обратным по знаку падением напряжения на сравнительном резисторе. Затем размыкают кнопку К и переводят переключатель в положение 2, подключая к измерительному контуру контур ТЭТ III. Замыкают кнопкой К измерительную цепь и при помощи скользящего по реохорду движка с изменяют сопротивление Rр участка bc. Когда гальванометр покажет 0, тока в цепи III не будет, так как измеряемая термоЭДС уравновесится равным по величине и обратным по знаку падением напряжения на участке bc. Вдоль реохорда наносится шкала потенциометра, проградуированная в мВ или в градусах. Так как в момент измерения ток в цепи ТЭТ отсутствует, сопротивление гальванометра и внешней соединительной линии не влияют на результаты измерений.

Гальванометр должен иметь высокую чувствительность, точность значения не имеет, так как он является нулевым индикатором.

Так как этот метод более совершенный, то в теплоэнергетике широко применяют автоматические потенциометры, которые могут быть показывающими и самопишущими. В таких устройствах компенсация термоЭДС производится уравновешивающим устройством, связанным с реверсивным микродвигателем. Рассмотрим структурную схему автоматического потенциометра АП, работающего в комплекте с термометром Т (рис. 24). Потенциометр содержит измерительную схему ИС, электронный усилитель ЭУ, реверсивный электродвигатель РД, уравновешивающее устройство УУ, отсчетное у стройство ОУ, сигнализирующее устройство СУ и синхронный двигатель СД. РД воздействует на СУ, ОУ и УУ, синхронный двигатель приводит в движение механизм перемещение диаграммной бумаги. Вырабатываемая термометром термоЭДС Ет подается на ИС, где компенсируется равной и противоположной по знаку ЭДС Ек, вырабатываемой УУ. При изменении контролируемой температуры разность ЭДС Е через усилитель подается на РД, который действует на ОУ, СУ и УУ, восстанавливая равновесие измерительной схемы.

Автоматические потенциометры имеют простое устройство, высокую точность, большую чувствительность и быстродействие.