При выполнении лабораторной работы студент должен:
Знать: цель и содержание предстоящей работы, порядок ее выполнения и основные теоретические положения по данной теме.
Уметь: пользоваться измерительными приборами лабораторного стенда.
3. Общие положения
Автоматические компенсационные (следящего уравновешивания) вторичные приборы применяют для измерения нулевым методом различных технологических параметров.
По конструктивному оформлению их можно разделить на три группы: (рис.2.30) показывающие типа КП1, показывающие и самопишущие с ленточной диаграммой типа КС1, КС2 и КС4, показывающие и самопишущие с дисковой диаграммой типа КС3. В зависимости от размера корпуса они разделяются на миниатюрные (КП1, КС1), малогабаритные (КС2, КС3) и нормальногабаритные (КС4).
Рис.2.30 Конструктивный ряд автоматических компенсационных приборов
следящего уравновешивания
В зависимости от схемы измерения в шифре, обозначающем тип, указывают следующие буквы: М - мост, П - потенциометр, У – вторичный прибор с унифицированным входным сигналом, Д – вторичный прибор дифференциально - трансформаторной системы.
Автоматические уравновешенные мосты работают в комплекте с термометрами сопротивления и бывают одноканальными (на 1 точку измерения) и многоканальными (на 3, 6 или 12 точек измерения). Класс точности измерительной части мостов первого типоразмера (КПМ1, КСМ1) – 1,0; второго (КСМ2) и третьего (КСМ3) – 0,5; четвертого (КСМ4) – 0,25 или 0,5.
Предел основной погрешности записи не превышает 1% (для КСМ1, КСМ2, КСМ3) и 0,5% (для КСМ4) нормирующего значения. Скорость диаграммного диска установлена на уровне 1 оборот за 8 или 24 часа, а диаграммной ленты: 10, 20, 40, 60, 120 ммч за исключением моста КСМ4, где для выбора скорости в пределах 20…5400 ммч на лицевой панели прибора предусмотрен переключатель.
Принципиальная схема автоматического уравновешенного моста следящего уравновешивания приведена на рис.2.31.
Рис.2.31 Измерительная схема автоматического компенсационного моста
Для снижения температурных погрешностей в измерительном мосте использованы термостабильные резисторы – катушки, намотанными бифилярно манганиновой или константановой проволокой.
В одну из диагоналей четырехплечего моста включен источник питания переменного тока с резистором RП для подгонки тока. Резисторы RH и rН служат для установки и подгонки начала шкалы, RК и rК – для установки и подгон -
ки диапазона измерения. При этом грубую установку диапазона выполняют шунтом RШ.
Термометр сопротивления Rt включают в одно из плеч моста по двух- или трехпроводной схеме. Каждую подгоночную катушку линии связи RЛ1 и
RЛ2 наматывают (номиналом 2,50 0,01 Ом) манганиновой проволокой. В вершине моста включен реохорд обратной связи RР, конструктивно выполненный с токоотводом ТО в виде двух параллельных, реостатов, по которым скользит прижимной контакт. Сигнал рассогласования моста снимают с его выходной диагонали и при помощи усилителя У и реверсивного конденсаторного электродвигателя М преобразуют в перемещение контакта реохорда RР и механически связанной с ним стрелки шкалы прибора.
Изменение измеряемой температуры приводит к разбалансу моста ( 0) и перемещению каретки со стрелкой и контактом реохорда в сторону снижения рассогласования ( 0). Показания считывают, когда = 0 и стрелка останавливается.
В одноканальных приборах запись измеряемой величины осуществляется непрерывно на диаграммной ленте при движении каретки со стрелкой вдоль шкалы. Регистрирующее устройство состоит из закрепленного на каретке стержня шариковой ручки с прижимной пружинкой. Ранее с этой целью использовали перо и чернильницу, соединенных капиллярной трубкой.
В многоканальных приборах регистрация измеряемой величины осуществляется циклично нанесением на диаграммную ленту точек с порядковым номером ПП в момент остановки каретки. Цифра, появляющаяся в окошке каретки, указывает номер ПП, сигнал которого обрабатывается в данном цикле печати. Регистрирующее устройство состоит из печатающего барабана с нанесенными на его поверхность точками с цифрами, и обоймы с красящими секторами, закрепленными в каретке. Регистрирующее устройство, как и диаграммная лента, приводится в движение синхронным электродвигателем лентопротяжного механизма, имеющим отдельный выключатель.
При эксплуатации автоматических мостов возникают легко устранимые типовые неисправности, некоторые из которых следующие:
обрыв линии связи (при прочих равных условиях указательная стрелка прибора зашкаливает за верхний предел измерения);
короткое замыкание ПП (стрелка зашкаливает за нижний предел измерения);
отсутствует контакт между реохордом обратной связи и ТО (стрелка медленно движется вдоль шкалы и уходит за ее пределы);
реверсивный двигатель становится в упор, а указательная стрелка при этом
не достигает конца шкалы (каретка с указательной стрелкой проскальзывает или неверно зафиксирована на приводном тросике);
чувствительность моста низкая, вплоть до нуля (вышел из строя усилитель УН, либо требуется настроить его потенциометр «Чувствительность»);
высокая колебательность перемещения стрелки прибора (требуется настроить потенциометр «Обратная связь» усилителя У).
Следует отметить, что в ряде приборов потенциометры «Чувствительность» и «Обратная связь» усилителя сдвоены и имеют единый привод от регулировочного колесика, размещенного в усилителе У.
4. Контрольные вопросы
4.1 Классификация вторичных компенсационных приборов?
4.2 Характеристики автоматических уравновешенных мостов?
4.3 Принцип действия и устройство автоматического моста КСМ?
4.4 Как подключаются к мосту термометры сопротивления?
4.5 Какие органы настройки имеются у автоматического моста КСМ?
4.6 Какие типовые неисправности характерны для автоматических мостов?
5. Описание лабораторного стенда
На рис.2.32 показан лабораторный стенд, включающий в свой состав образцовый магазин сопротивления МС и ряд автоматических мостов всех типоразмеров.
Рис.2.32 Стенд для изучения автоматических уравновешенных мостов
Студенты подключают магазин сопротивления к одному из мостов, указанного преподавателем и проверяют его работоспособность.
6. Порядок выполнения работы
Изучите рекомендованную литературу, ознакомьтесь с лабораторным стендом, подготовьте таблицы доля записи результатов наблюдений. После разрешения преподавателя приступайте к работе.
6.1 Проверка и устранение типовых неисправностей моста
6.1.1 Подключите магазин сопротивления к проверяемому мосту по схеме, приведенной в техническом описании моста и включите его в сеть 220 В.
6.1.2 Проверьте наличие типовых неисправностей моста и при необходимости устраните их.
6.2 Проверка показывающего устройства автоматического моста
6.2.1 Устанавливая магазином сопротивления стрелку моста на каждую оцифрованную отметку его шкалы при прямом и обратном ходе, запишите в протокол показания магазина сопротивления («действительное значение») и моста («показания прибора»).
6.2.2 Проверьте быстродействие моста (время прохождения стрелкой шкалы), при скачкообразном входном сигнале, несколько превышающем диапазон измерения. Исходное положения стрелки - отметка начала или конца шкалы.
6.3 Проверка регистрирующего устройства и ЛПМ моста
Проверку регистрирующего устройства (основная погрешность) и лентопротяжного механизма (скорость диаграммы) выполняют по заводской методике поверки, что в данной лабораторной работе выполнять не обязательно.
6.4 После окончания работы выключите аппаратуру из сети 220 В.
7. Обработка результатов опытов
7.1 Проверка и устранение типовых неисправностей моста
Опишите характерные признаки неработоспособности автоматического моста и действия по их устранению.
7.2 Проверка показывающего устройства автоматического моста
7.2.1 Рассчитайте абсолютные, приведенные погрешности и вариации для каждой оцифрованной отметки шкалы моста при прямом и обратном ходе показывающего устройства, найдите быстродействие, класс точности моста и сравните их с паспортными данными.
7.3 Проверка регистрирующего устройства и ЛПМ моста
В случае выполнения п. 6.3 по заводской методике поверки рассчитайте классы точности регистрирующего устройства и лентопротяжного механизма.
8. Оформление протокола
8.1 На титульной стороне двойного листа укажите Ф.И.О. студента, группу, наименование лабораторной работы и дату ее выполнения.
8.2 Кратко опишите стенд, цель и порядок выполнения работы.
8.3 Приведите результаты наблюдений, расчетов (таблицы, формулы) и выводы