Лабораторная работа

Тема: Изучение конструкции и проверка работоспособности автоматического потенциометра КСП–4

Цель.

1. Изучить конструкцию автоматического потенциометра

2. Проверить работоспособность прибора

2. Теоретическое обоснование

1. Назначение

Приборы автоматические следящего уравновешивания КСП 4. Государственной системы приборов и средств автоматизации (ГСП) предназначены для измерения силы и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин, преобразованных в указанные выше электрические сигналы и активное сопротивление

Приборы предназначены для работы в стационарных условиях при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°С и относительной влажности 80% при 35°С и более низких температурах без конденсации влаги, причем в воздухе не должно содержаться аммиака, сернистых и других агрессивных газов.

«УХЛ»—до 80% при температуре от 5 до 50°С;

«0»—до 98% при температуре от 5 до 35°С и до 80% при температуре от 35 до 50°С Потенциометры КСП4 работают в комплекте с одним или несколькими термоэлектрическими преобразователями стандартных градуировок, или с одним или несколькими источниками напряжения постоянного тока, или преобразователем пирометрическим полного излучения (таблица 1, 2).

1. Технические данные

1.2.1 Основные параметры

Пределы измерений и условное обозначение градировочных характеристик потенциометров КСП-4, предназначенных для работы в комплекте с термоэлектрическими преобразователями по ГОСТ 3044-77 и преобразователями пирометрическими полного излучения по ГОСТ 6923—81 и ГОСТ 10627—71,

Пределы измерений потенциометров КСП 4, предназначенных для работы в комплекте с источниками напряжения постоянного тока, указаны в таблице 1.

Потенциометры КСП 4 предназначены для работы с первичными преобразователями, сопротивление которых не превышает 200 Ом (включая сопротивление линии связи).

Таблица 1 - Пределы измерений.

Пределы измерений, мВ
Начальное значение шкалы	Конечное значение шкалы
0 0 0 0 -10 -100	10 20 50 100 +10 +100

1.2.2 Характеристики

Основная погрешность приборов по показаниям не превышает, %*: ±0.25 или ±0,5.

За нормирующее/значение принимают:

• Основная погрешность приборов по регистрации не превышает ±0,5%*.

• Вариация приборов не превышает 0,25%*.

• Длина шкалы и ширина диаграммной ленты 250 мм.

• Скорость перемещения диаграммной ленты:

• У одноканальных приборов — 20; 60; 240; 720; 1800; 5400 мм/ч.

у многоканальных приборов — 60; 180; 600; 1800; 2400; 7200 мм/ч. Отклонение средней скорости перемещения диаграммной

• ленты при напряжении сети (220) В и частоте 50 Гц

• (60 Гц для приборов с частотой тока питания 60 Гц) от заданной скорости ±0,5%.

• Период регистрации в многоканальных приборах 4с и 12с.

• +22 Питание силовой цепи приборов: напряжение (220)В частота (50 ±1) Гц или (60±1)Гц—для приборов с частотой тока питания 60 Гц.

• Изменение погрешности приборов, в %, при изменении напряжения питания силовой электрической цепи на плюс 22В и минус 33В от номинального значения не превышает:

для приборов с основной погрешностью по показаниям -1-0,25%—0,2;

для приборов с основной погрешностью по показаниям ±0.5%—0,25.

• Изменение погрешности срабатывания регулирующего устройства с раздельной и раздельной дистанционной задачей на каждый канал, в %*, при изменении напряжения питания силовой электрической цепи на плюс 22В и минус 33 В от номинального значения не превышает:

для приборов с основной погрешностью по показа Лиям ±0,25%-0.5;

для приборов с основной погрешностью по показаниям ±0.&%-0.75.

• Электрическое сопротивление изоляции цепей, электрически не связанных между собой, при температуре окружающего воздуха (20±2)°С и относительной влажности от 30 до 80% должно быть не менее 100 МОм, электрическое сопротивление изоляции цепей, электрически не связанных между собой, при температуре окружающего воздуха 50°С и относительной влажности от 50 до 80% должно быть не менее 20 МОм.

• Электрическая изоляция между отдельными электрическими цепями с номинальным рабочим напряжением электрической цепи до 60В. Между этими цепями и корпусом при температуре окружающего воздуха (20±2)°С и относи тельной влажности от 30 до 80% должна выдерживать в течение одной минуты напряжение переменного тока 0,5 кВ практически синусоидальной формы частотой 50 Гц (50 или 60 Гц для приборов с частотой тока питания 60 Гц).

2. Принцип работы

Прибор построен по блочному принципу. Блоки и отдельные элементы прибора размещены внутри корпуса на выдвижном кронштейне.

Принципиальная электрическая схема прибора приведена на рисунке 1

1-перемычка между контактами 2 и 4 Ш1-У10 кроме КСП-4И, 2-соединения N, L, F, Z- для искробезопасного исполнения.

Рисунок 1 - Схема электрическая принципиальная.

Ниже приводятся сведения об устройстве и работе отдельных узлов и блоков прибора.

Измерительная схема

В основу работы приборов положен компенсационный метод измерения.

Измерительная схема потенциометра КСП 4 состоит из резисторов, имеющих следующее назначение:

R1—реохорд, R2—шунт реохорда,

R5 — резистор для задания предела измерения,

R3—резистор для задания начала шкалы прибора,

R4, R6—подгоночные резисторы,

R7—балластный резистор,

R8, R11—резисторы для ограничения и регулировки рабочего тока источника питания,

RIO—резистор для контроля рабочего тока,

R14—входной калиброванный резистор (только для КСУ4),

R9 — вспомогательный резистор, выполненный из меди для потенциометров КСП4, имеющих компенсацию ТЭДО свободных концов термопары и из манганина для потенциометров КСУ4. КСП4 без компенсации.

Первичные преобразователи или источники постоянного напряжения или тока включены последовательно с усилителем У10 (рисунок 2) в одну из диагоналей измерительного моста У8.

В другую диагональ включен источник питания стабилизированный У7, обеспечивающий постоянство рабочего тетка в измерительной схеме.

При изменении сигнала, на входе усилителя возникает напряжение разбаланса постоянного тока, которое преобразуется в напряжение переменного тока и усиливается для приведения в действие реверсивного двигателя Ml, выходной вал которого вращается в ту или иную сторону до тех пор, пока существует напряжение разбаланса.

Вращение выходного вала реверсивного двигателя с помощью механической передачи (шкив и трос) преобразуется в прямолинейное движение каретки, на которой закреплены контакты реохорда R1, указатель и записывающее устройство.

В момент равновесия измерительной схемы положение указателя определяет значение измеряемого параметра, которое также записывается на движущейся диаграммной ленте.

Многоканальные приборы снабжены переключателем ВЗ, автоматически подключающим к измерительной схеме по очереди с частотой установленного цикла все присоединенные к прибору, каналы измерения.

После наступления равновесия печатающий механизм каретки отпечатывает точку с порядковым номером канала. Затем переключатель автоматически присоединяет к измери-1ельной схеме прибора следующий канал. Точки образуют на движущейся диаграммной ленте ряд линий, характеризующих изменение измеряемого параметра по времени.

Измерительная схема потенциометра КСП 4 У9, работающего в комплекте с преобразователем пирометрическим, отличается от схемы обычного потенциометра тем, что в рабочей ветви измерительного моста к резистору, служащему для задания пределов измерения R5 добавлены резисторы, корректирующие предел измерения: постоянный резистор R13 и регулируемый резистор R12.

При перемещении подвижного контакта по резистору R 12 меняется значение приведенного сопротивления реохорда, следовательно, и пределы измерений прибора.

В потенциометре КСП 4, работающем в комплекте с термоэлектрическим преобразователем, резистор R9 помещен в непосредственной близости от свободных концов конпинсационных проводов, соединяющих первичные преобразователи с прибором.

При изменении температуры окружающего прибор воздуха происходит изменение температуры свободных концов, а, следовательно, и значения сопротивления резистора R9. Появляющееся дополнительное падение напряжения на резисторе R9 компенсирует изменение ТЭДС, вызванное изменением температуры свободных концов первичных преобразователей, в результате чего показания прибора практически остаются без изменения.

Измерительная схема потенциометра КСУ4 отличается от схемы потенциометра КСП4 только тем, что параллельно входу прибора П включен калиброванный резистор R14. Той от источника, протекая по резистору R14, создает определенное падение напряжения, которое сравнивается с напряжением, выдаваемым измерительной схемой.

В целях помехозащитны измерительной цепи потенциометра КСП 4 и КСУ4 включен двойной Т-образный фильтр Ф.

Усилитель

Усилитель в измерительной цепи представляет собой отдельный блок, расположенный на задней стенке кронштейна прибора.

Задатчик реостатный

Задатчик реостатный с зоной регулирования 100% позволяет осуществлять пропорциональное (П), пропорционально-интегральное (ПИ) или пропорционально интегрально – дифференциальное (ПИД) регулирование в комплекте с электрическим регулирующим устройством.

Реохорд и элементы измерительной схемы

Основные элементы реохорда - спираль и токоотвод. Рабочая спираль представляет собой калиброванное сопротивление намотанное с постоянным шагом проволокой из сплава ПдВ –20 (палладий – вольфрам).

Резисторы измерительной схемы прибора выполнены в виде катушек из стабилизированной манганиновой проволоки. Панель с катушками измерительной схемы укреплена на корпусе реохорда.

Двигатели

Синхронный двигатель, расположенный на внутренней стенке кронштейна, представляет собой реактивный конденсаторный двигатель с асинхронным запуском. Двигатель имеет встроенный редуктор.

Для приведения измерительной схемы прибора в равновесие служит реверсивный асинхронный двигатель конденсаторного типа с короткозамкнутым ротором. В корпус двигателя встроен редуктор. Двигатель расположен на задней стенке кронштейна.

2. Ход работы

Определение основной погрешности показаний производится при::

а) температуре окружающего воздуха 20+2°С;

б) относительной влажности воздуха от 30 до 80%;

в) отсутствии вибрации, тряски и ударов, влияющих на работу прибора;

г) отклонении напряжения питания — не более, чем на +2% от номинального значения и максимальном коэффициенте высших гармоник не более 5%;

д) частоте переменного тока 50+1 Гц;

е) отсутствии внешних электрических и магнитных полей, кроме земного магнитного поля, влияющих на работу прибора.

В качестве образцовых приборов при проверках применяют приборы, имеющие погрешность не более 1/3 предела допускаемой основной погрешности проверяемого прибора. Перед проверками в многоточечном приборе закорачивают последовательно клеммы «датчика» ряда А, а также ряда Б кол док внешнего подключения. После чего образцов! прибор подключают к клеммам А и Б проверяемого прибора. Определение погрешности показаний многоточечных прибор производят на любом канале на всех оцифрованных отметках шкалы и на двух оцифрованных отметках по остальным каналах, а для одноточечных приборов — на всех оцифрованных отметках шкалы при возрастающих и убывающих значениях измеряемой величины. Перед проверкой прибор включают на прогрев в течение 24 часов

2.1 Приборы и оборудование для поверки градуировки потенциометра

Для поверки градуировки электронных потенциометров типа КСП –4 необходимо иметь следующие приборы и оборудование.

1. Лабораторный потенциометр типа ПП.

2. Мегомметр с рабочим напряжением 500 в,

3. Щит для установки потенциометра.

4. Секундомер.

5. Образцовый ртутный термометр с пределом измерения 0— 50° С и ценой наименьшего деления шкалы 0,1° С.

6. Соединительные медные провода.

7. Стандартные градуировочные таблицы (см. приложение II).

8. Паспорта к стандартным приборам.

Проверка изоляции

Проверяют сопротивление изоляции электрических цепей потенциометра относительно корпуса при температуре 20 ± 5° С в течение 1 мин и напряжении переменного тока 500 В. Для измерения сопротивления изоляции к одному из проводов мегомметра подсоединяют закороченные концы от зажимов проверяемой электрической цепи (двигателя, измерительной цепи), а другой провод мегомметра подсоединяют к корпусу прибора. Сопротивление изоляции должно быть не менее 20 Мом.