evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Р Магнитнаяпроницаемость д,яом зависит от напряженности поля Н. Для увеличения Ьд целесообразно работать при таких Н, при которых дгя максимальва. Наибольшую чувствительность Яд имеют жслезоникелевые соланы, меньшую — железокобальтовые сплавы и кремниевые стали. Так,электротехническиестали имеют чувствительность порядка 11 ° 10 о мт1Н, сталь марки СтЗ вЂ” 8 11Г» мт/Н. Имеются сплавы с чувствительностью 25 НГ~ м~/Н. Зная конфигурацию и размеры преобразователя и зависимость магнитной проницаемости д„от измеряемой силы Р, можно определить зависимость сопротивления магнитной цепи, а также индуктивности А или коэффициента взаимоиндукции М преобразователя: А = ю~ф~; М = ~,ю~ф (4.140) гба а) Магнитопровод преобразователя следует делать без воздушных зазоров. Даже пришлифованные друг к другу стыки магнитопровода имеют большое магнитное сопротивление и уменьшают чувствительность преобразователя.
При действии измеряемой силы воздушные зазоры изменяются, что приводит к возникновению погрешности. При низких частотах питающего напряжения или в случае, когда сер. дечник собран из достаточно тонких пластин, магнитное поле равномерно заполняет все сечение преобра ователя и поверхностный эффект выражен слабо, При сильно выраженном поверхностном эффекте магнитное сопротивление увеличивается, а чувствительность уменьшается. Лучшими метрологическими характеристиками обладает магнитоанизотропный трансформаторный преобразователь, схема которого показана на рис.
4.34,в. Пока измеряемая сила не действует, магнитопровод такого преобразователя магнитоизотропен: его магнитная проницаемость одинакова во всех направлениях. Под действием механических напряжений магнитная проницаемость изменяется в направлении напряжения. Это изменяет магнитное сопротивление материала в том же направлении. Под действием механических напряжений материал становится магнитоанизотропным, Преобразователь собран из пакета пластин, имеющих четыре отверстия.
В отверстии уложены две обмотки: питания и', и измерительная и э. Они расположены под углом 45' к направлению действия силы н под углом 90 ' друг к другу. При отсутствии измеряемой силы Г магнитное поле, создаваемое обмоткой питания и'„направлено параллельно виткам измерительной обмотки юэ и не заходит в нее (рис. 4.35,а).
В измерительной обмотке ЗДС не индуцируется. Под действием измеряемой силы магнитная проницаемость в направлении ее действия изменяется и изменяется магнитное сопротивление в том же направлении. Зто деформирует магнитное поле (рис. 4.35,б). Магнитный поток пронизывает измерительную обмотку н индуцирует в ней ЭДС Ез, про цорционапьную действующей силе. 1б9 гвс. 4У6 Схемы включения. Магнитоупрутие индукционные преобразователи вклкяаются в мостовые измерительные цепи. В плечо, смежное с измерительным преобразователем, включается такой же преобразователь для компенсации аддитивных погрешностей. Он обычно не нагружается — прибор строится по дифференциальной схеме первого типа.
Питание моста производится от феррорезонансного стабилизатора. Схема включения трансформаторнса. о магнитоанизотролного преобразователя приведена на рис. 436. Первичная обмотка 1 питается от феррорезонансного стабилизатора 2. На выходе у ненагруженного преобразователя имеется некоторое остаточное напряжение. Для его компенсации в цепь включен резистор Я, на который подается напряжение через фазосдвигающую цепочку 3. Напряжение питания преобразователя выбирается так, чтобы режим его работы был близок к режиму насьпцения магнитной цепи.
При, зтом на выходе преобразователя имеется напряжение верхних гармоник значительной величины. Для защиты от гармоник схема содержит фильтр верхних частот 4. Напряжение выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 5 и подается на магнитоэлектрический измерительный механизм б. Фильтр нижних частот 7 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. При измерении быстроперемеиных процессов в качестве измерительного механизма включается гальванометр светолучевого осциллографа. Магнитоупругие трансформаторные преобразователи могут работать также с автоматическими потенциометрами переменного тока. Погрешность магнитоупругих преобразователей.
Функция преобразования магнитоупругих преобразователей, как правило, нелинейна. Имеется ряц методов уменьшения нелинейности. Нелинейность уменьшается при сокрашении диапазона измерения измеряемой силы; если наряду с измеряемой силой преобразователь нагружается некоторой дополнительной постоянной силой; при соответствующем выборе маг- 170 нитного режима преобразователя; при применении магннтоаннзотропных материалов, имеющих различную магнитную проницаемость в различных направлениях Такие материалы получают в результате определенной технологической обработки — ковки, протяжки, прокатки и т.
д. Применение этих мер позволяет уменьшить погрешность, происходжцую вследствие налннейности, до 1,5 — 2 %. Функция преобразования при увеличении нагрузки магннтоупругих преобразователей отличается от функции преобразования при умень. шенин нагрузки. Это отличие имеет гистерезисный характер и обусловлено магнитным и механическим гистерезисом. При статических измерениях гистерезис преобразователя больше, чем прн динамических.
Для уменьшения погрешности, вызванной гистерезисом, рекомендуется изготавливать преобразователи из материалов, имеющих возможно больший предел упругости и возможно меньшую петлю магнитного гистерезиса. Максимальные механические напряжения в магнитоупругом материале должны быль в б — 7 раз меньше его предела упругости. Погрешность, обусловленная гистерезисом, уменьшается после тренировки преобразователя. Тренировка производится 5 — 10.кратным нагружением силой, соответствующей пределу изменения преобразователя. Гистерезис может возникнуть также в результате сил трения, если, например, магнитопровод не сплошной, а составной.
Приведенную погрешность, вызванную гистерезисом, можно снизить до 0,5 — 1 %. Магнитоупругому преобразователю свойственно старение. При этом нзменяегся как магнитная проницаемость, так и внутреннее напряжение в материале преобразователя. Старение приводит к изменению электрических параметров (г„.я ) и к изменению чувствителыюсти. Изменение характеристик уменьшаегся после естественного (в течение нескольких месяцев) нли ускоренного искусственного старения. Характеристики стабилизируются путем термообрабогки магннтопровода. Погрешность, вызванную изменением параметров, можно уменьшить применением дифференциальных преобразователей и дифференциальных схем включения.
Таким образом, погрешность, обусловленную старением, можно уменьшить до 0,5 %. При изменении температуры изменяются магнитная проницаемость магннтапровода и электрическое сопротивление обмоток. При резко выраженном поверхностном эффекте изменение температуры сказывает меньшее влияние, чем при слабо выраженном. Для уменьшения температурной погрешности используются дифференциальные схемы и специальные схемы температурной компенсации. 42.9. Термоэлектрические преобразователи Принцип действия и конструкция. Термоэлектрический преобразователь представляет собой термопару, состоюцую из двух разнородных проводников Р и 1», соединенных между собой в двух точках, как схематически показано на рис. 4.37,а. На границе раздела двух различных металлов имеется контактная разность потенциалов Е'„, (»), зависящая от рода металлов и от температуры контакта.
В цепи, показанной на рис. 437, а, контактные разности потенциалов образуются в точках 1 и 2. Если», = »з, то они равны между собой и, будучи противоположно направленными, взаимно уравновешиваются. Если же »» чь» э, то в цепи Развиваетсн РезУльтиРУющаЯ ЭДС (4.141) Е = Е, (»,) — Е (»э), называемая гермоэлектродеижуп»ей силой»гермоЭДС). Места контактов называются слечь»и гермоларьь Иэ (4.141) следуют следующие свойства термопары. 1.Если в цепи термопары включен третий проводник (проводник А на рис. 4.37,б,'1 и его концы находятся при одинаковых температурах (»э = »э), то включение этого третьею проводника не изменяет ЭДС цепи.
Третьим проводником могут быть провода прибора, измеряющего ЭДС термопары, и провода, соединяющие его с термопарой. Если концы термопары, подключениыексоединнтельным проводам, находятся при одинаковых температурах, то подключение измерительного прибора не изменнет термоЭДС. 2. ЭДС термопары является функцией двух независимых температур — температур ее спаев Е = Е(»,, »э) — и не зависит от температур других точек термопары.
ЭДС термопары (4.141) есть сумма функций одной переменной. 3. Если термопара имеет температуры спаев» н»е, то термоЭДС равна алгебраической сумме двух ЭДС, одна иэ которых генерируется прн температуре спася» и»е, другая — при температурах»е н»е (рис.4. 38): (4.142) Е(». »о) = Е(»»о) + Е(»* »е) ° Это свойство используется при измерении температуры сная», если Ф температура второго сная»е отличается от температуры»е, при которой была произведена градуировка термопары. При»е = 0 функция Е(», 0) представляет собой грацунровочную функцию преобразования данной термопары. Значение Е(», »е) определяется экспериментально, а значение Е(»е, 0) — по значению температуры»е и градуировочной функции преобразования. По значениям Е(», »е) и Е(»е, 0) вычисляется Е(»е, О), ло которой определяется измеряемая температура.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
