-04123-0

/л I от--i

Рис. 14.14. Схемы с аддитивной коррекцией влияния сопротивления трехпроводной линии связи:

а -с компенсацией падений напряжений;j6. в, .г - с компенсацией тока

Необходимость в разнополярных источниках тока усложняет реализацию стабильных разнополярных источников напряжения, с помощью которых осуществляется преобразование напряжения в ток. В этом случае более выгодной является схема (рис. 14.14, в) с двумя синфазными источниками тока [1062]. которые имеют общую точку и одинаковые номинальные значения токов 11 = /j, что упрощает их реализацию. Выходное напряжение схемы

При соблюдении условий 1 = 1, Ri = л2 последнее выражение принимает вид

Погрещность, вызванная относительными изменениями б; разности токов

1 и разности Д/?л изменений сопротивлений проводов линий связи,

определяется формулой

Sy =2.

t I л

Схема преобразователя сопротивления ТС в напряжение с использованием способа компенсации влияния сопротивлений трехпроводной линии связи представлена на рис. 14.14, г.

Приведенные схемы не исчерпывают многообразия приемов, использующихся в схемах преобразователей сопротивлений ТС в напряжение. В частности, в цифровых приборах целесообразно использовать методы разновременной коррекции погрешностей преобразования [1021, 1084, 1089].

14.3. Вторичные электрические приборы

для работы в комплекте с термоэлектрическим

преобразователем

Особенности измерения термоЭДС ПТ. Измерение температуры с помощью ПТ осуществляется путем преобразования ее в пропорциональную ЭДС, которая измеряется с помощью ВП. Значение термоЭДС зависит от разности температур рабочих и нерабочих (свободных) концов ПТ. Эта особенность предопределяет специфичность схем подключения ДТ к ВП. С экономических и конструктивных соображений ПТ должен быть как можно короче. Поэтому вблизи точки измерения температуры (обычно в головке защитной арматуры ПТ) подключаются термоэлектродные удлинительные провода. К последним предъявляются менее жесткие требования, чем к термоэлектродам ПТ, так как на них не в такой степени воздействует среда, температура которой измеряется Термоэлектродные провода в диапазоне температур, определяемых температурой головки ПТ и температурой эксплуатации ВП, должны развивать такую же термоЭДС, как и ПТ, к которому они подключаются.

Вторые концы термоэлектродных проводов через устройства компенсации (или стабилизации) изменений температуры удлиненного ПТ подключаются к ВП. На рнс. 14.15 представлены основные схемы подключения ПТ. В наиболее простой схеме (рис. 14,15, а) при непосредственном подключении термоэлектродов к ВП свободные концы находятся при температуре окружающей ВП среды и ее изменения влияют на результат измерения. В схеме (рис. 14.15,6) должно быть предусмотрено отдельное место с постоянной и известной температурой t , в котором соединяются удлинительные и медные провода, подключаемые к ВП. При. лабораторных измерениях температуру свободных концов лучше поддерживать О °С. В других случаях необходимо вводить поправки к показаниям ВП иа величину, определяемую отличием температуры свободных концов от 0°С, поскольку номинальные статические характеристики ПТ известны для температуры свободных концов, равной О °С.

Прн промышленных измерениях применяется способ подключения ПТ с коррекцией влияния изменений температуры свободных концов (рис. 14.15, в). В этом случае температура свободных концов tg может принимать случайные значения t, которые измеряются термометром сопротив-

ления. Образующееся при этом напряжение t/g зависит от t н складывается с ЭДС ПТ. Схема коррекции содержит мост, в одно из плеч которого включен термозависимый резистор Rt (медный или никелевый), находящийся в одинаковых температурных условиях со свободными концами ПТ. Мост питается стабилизированным источником, а его параметры выбраны такими, чтобы при температуре О °С напряжение t/g = 0. Расчет ведется по формуле

р R,(\+at) R,~RiRs

~ IRo О + at) + Ry+Ri + Ra] + [0 (1 + а) + iJ + з) где Е - значение ЭДС источника питания моста; и а - значение сопротивления резистора Rt при О °С и его температурного коэффициента; R - значение сопротивления подгоночного резистора.

Промышленностью выпускаются устройства коррекции различных модификаций для всех стандартных ПТ.

В диапазоне изменения температуры t выходное напряжение моста должно воспроизводить функцию, аналогичную статической характеристике используемого ПТ. Вследствие нелинейности характеристик ПТ полной коррекции погрешностей с помощью этой схемы достичь не удается. Для повышения точности, особенно в широком диапазоне изменений температуры t, используют мост с двумя термочувствительными резисторами [ 1098].

На рис. 14.15, г, д, е, ж приведены схемы подключения ПТ для измерения разности температур (встречное включение), увеличения измеряемой ЭДС (последовательное включение), измерения нескольких температур одним ВП. Во всех схемах необходимо обеспечить равенство температур клемм подключения удлинительных проводов. Коррекция изменений температуры свободных концов может осуществляться и с помощью термочувствительного моста, как на рис. 14.15, в или в схеме ВП.

Необходимость измерения собственно ЭДС ПТ приводит к влиянию на результат измерения сопротивлений термоэлектродов ПТ и удлинительных проводов, а также входного сопротивления ВП. Погрешность, обусловленная изменением этих сопротивлений, определяется выражением

6 = -

/?вп вп - О +пр пр - h) + пт пт (3 - О -

ПР + пт

где RYi, Rp, Ryjj, Ug, ap, - сопротивления и температурные коэффициенты соответственно ВП, проводов и ПТ; t - температура среды, при которой производится градуировка прибора; t, t, - температура соответственно ВП, провода и ПТ.

Поскольку ПТ имеют низкие уровни термоЭДС, то это вызывает необходимость в высокочувствительных ВП, что при значительных, как правило, расстояниях от измеряемого объекта накладывает требования на обеспечение помехоустойчивости измерения. В качестве ВП используются милливольтметры, потенциометры (автоматические и с ручным уравновешиванием), нормирующие преобразователи и цифровые приборы.

Милливольтметры. Принцип действия милливольтметра основан на взаимодействии тока, протекающего через подвижную рамку прибора

Рис. 14.15. Схемы включения ПТ:

а - без компенсации на температуру свободных концов; 6 - с использованием термостатироваиия свободных концов; в - автоматическая компенсация температуры свободных концов; г - для измерения разности температур: д - после, довательное включение (термобатарея); е - параллельное аключеиие; ж - коммутация точек измерения; / - ПТ; 2 - место подключения термоэлектродов к удлинительным проводам; 3 - удлинительные провода; 4 - место свободных концов удлинительных проводов; 5 - медные провода; to, t - температуры соответственно измеряемая, известная н окружающей среды

Таблица 14.11. Технические характеристики милливольтметров, работа

ющих в комплекте с ПТ

с большим количеством витков тонкого провода, с магнитным полем постоянного магнита. Рамка жестко скреплена со стрелкой и образует подвижную систему милливольтметра, которая поворачивается вокруг оси. В приборах высокой чувствительности вместо стрелки устанавливается зеркало для светового указателя угла поворота.

Для уменьшения влияния температуры окружающего воздуха на показания прибора, последовательно с ним включается добавочный резистор из манганина. В ряде приборов последовательно с резистором включают термистор таким образом, чтобы в диапазоне температур эксплуатации прибора их суммарное сопротивление было постоянным.

За счет потребления тока милливольтметром на сопротивлениях внешней цепи образуется падение напряжения, и ко входу милливольтметра прикладывается напряжение

где / - ток в цепи; R - внутреннее сопротивление милливольтметра; E{t, 0) - ЭДС ПТ; R - сопротивление внешней цепи, куда входят сопротивления ПТ, удлинительных и соединительных проводов, устройств компенсации. Для уменьшения методической погрешности сопротивление внешней цепи с помощью переменного резистора подгоняют до значений 5 или 15 Ом непосредственно при монтаже прибора. При этом погрешность определяется лишь изменением сопротивлений внешней цепи. Коррекция

Ш69004 двенадцатчканаль-ный

Ш213

МВУ-б (А, С, К)

Ml 734 (М1735)

2,0 200

5...50

Стрелочный 200

-50...+60 0,8

Стрелочный 300

5...50 1,0

Световой 300(500)

8лок П-691

220В, 50Гц

285X120X120 3,5

80Х 80Х 45 0,2

Есть кроме модификации А Блок БУ-11

220В, 50Гц, 7,5(25)

180X30X273 75Х 110X75 2,5

1,0(0,5)

1.50

10...45 0,8(0,4)

Световой 300(500)

182X30X273 1,3

изменений температуры свободных концов ПТ осуществляется в основном с использованием устройств, включаемых по схеме рис. 14.15, в.

Типы и технические характеристики милливольтметров, применяемых для измерения температуры, приведены в табл. 14.14.

Милливольтметры выпускаются показывающие и регулирующие, по конструктивному исполнению - щитовые и переносные. Для переносных приборов установлены классы точности 0,2; 0,5; 1,0, для щитовых - 0,5; 1,0; 1,5; 2,0. Пределы измерения милливольтметра определяются типом применяемого ПТ. На его шкале указывается номинальное значение сопротивления внешней линии и градуировка ПТ, в комплекте с которым работает данный милливольтметр.

В приборе типа Ш69003 для компенсации влияния температуры окружающей среды на свободные концы ПТ использован биметаллический корректор, изменяющий положение стрелки прибора на угол, соответствующий изменению ЭДС ПТ. Здесь не требуется источник питания устройств компенсации, что удобно для использования в переносных термометрах.

Приборы типа МВУ6-А, МВУ6-С, МВУ6-К состоят из узкопрофильного милливольтметра со световым указателем и блока с устройством компенсации температуры свободных концов ПТ или преобразователем сопротивления ТС в напряжение. Прибор МВУ6-К имеет блок двух- и трех-позиционного регулирования, сигнализатор обрыва цепи ПТ. Погрешность срабатывания контактного устройства не более ± 1,5 %. Минимальная зона регулирования приборов модификации К (зона норма ) ие превышает 2 мм. Области действия указателей контактного устройства составляют О ... 85 %