8-8. Электросиловые преобразователи

Электросиловые преобразователи предназначены для преобразования усилия чувствительного элемента измерительных устройств, воспринимающего измеряемую величину, в унифицированный сигнал постоянного тока или Унифицированные электросиловые преобразователи и рассматриваемые ниже средства измерений, созданные на их базе, разработаны НИИТеплоприбором совместно с московским приборостроительным заводом «Манометр». Электросиловые преобразователи, конструктивно сочленяемые с измерительными блоками приборов, выпускают с линейной и квадратичной характеристикой.

Преобразователи с линейной характеристикой ЭЛП используются в первичных приборах для измерения абсолютного, вакуум-метрического и избыточного давлений, разности давлений, тяги и напора, уровня и плотности жидких сред и других величин. Для средств измерений этого типа выходной сигнал пропорционален измеряемой величине. Электросиловые преобразователи с квадратичной характеристикой ЭКП применяют в дифманометрах предназначенных для измерения расхода жидкостей, газов и пара по перепаду давления в сужающем устройстве. В этом случае выходной сигнал дифманометра будет пропорционален измеряемому расходу.

В основу построения рассматриваемых преобразователей положен принцип силовой компенсации, Преобразователи представляют

собой электрические измерительные устройства с отрицательной обратной связью.

Принципиальная схема линейного электросилового преобразователя (ЭЛП) показана на рис. 8-8-1. Измеряемая величина х воспринимается чувствительным элементом измерительного устройства 1 и преобразовывается в пропорциональное усилие Это усилие через рычажную систему 3 и 4 передаточного механизма электросилового преобразователя 2 автоматически уравновешивается усилием развиваемым в магнитоэлектрическом силовом механизме обратной связи. Механизм обратной связи состоит из стержневого постоянного магнита магнитопровода из магнитомягкой стали, представляющего собой -образное основание, и полюсной накладки 11, образующей с цилиндрической шейкой магнита кольцевой зазор,

Рис. 8-8-1. Принципиальная схема линейного электросилового преобразователя.

В этом зазоре помещена круглая рамка 10, закрепленная на подвижном рычаге 9 блока обратной связи преобразователя. Внешнее расположение магнитопровода по отношению к магниту обеспечивает надежное экранирование магнитоэлектрического устройства и уменьшает потоки рассеяния. При протекании выходного постоянного тока через обмотку рамки магнитоэлектрического механизма возникает усилие обратной связи Значение этого усилия определяется выражением

где I — средняя длина витка рамки, число витков; сила тока, В — магнитная индукция в зазоре,

При изменении измеряемой величины, а следовательно, и усилия происходит незначительное перемещение рычажной системы 3 и 4 и связанного с подвижным рычагом 9 управляющего флажка 7 индикатора рассогласования 8, выполненного по дифференциально-трансформаторной схеме и снабженного пермаллоевым экраном (экран показан пунктиром). Индикатор рассогласования преобразует это перемещение в сйгйал рассогласования — э. д. с.

переменного тока. Этот сигнал поступает на вход усилителя служащего для усиления и преобразования э. д. с. рассогласования в унифицированный выходной сигнал постоянного тока или зависимости от параметров обмотки рамки 10 и настройки усилителя

Выходной сигнал постоянного тока усилителя поступает в линию дистанционной передачи и одновременно в последовательно соединенную с ней обмотку рамки магнитоэлектрического силового механизма обратной связи, где преобразуется в пропорциональное усилие Мерой входного усилия а следовательно, и измеряемой величины х является текущее значение выходного сигнала преобразователя, необходимое для создания уравновешивающего усилия обратной связи

Настройка преобразователя на заданный диапазон измерения величины х осуществляется плавным изменением передаточного отношения рычажной системы. Изменение передаточного отношения рычажной системы достигается перестановкой подвижной опоры 5 вдоль рычагов 3 и 4,

Значение выходного сигнала преобразователя, соответствующее устанавливается с помощью пружины-корректора нуля 6.

Рис. 8-8-2. Схема устройства электромагнитного силового механизма обратной связи.

В электросиловом преобразователе, применяемом в дифманометрах-расходомерах, квадратичная зависимость между усилием обратной связи и выходным сигналом преобразователя обеспечивается применением электромагнитного силового механизма обратной связи вместо магнитоэлектрического. Схема устройства электромагнитного силового механизма обратной связи электросилового квадратичного преобразователя ЭКП показана на рис. 8-8-2. Этот механизм по своему устройству аналогичен магнитоэлектрическому, но здесь вместо постоянного магнита используется цилиндрический стержень 4, укрепленный на магнитопроводе 2, и неподвижная катушка 3, которая создает магнитное поле в кольцевом зазоре, образованном стержнем и полюсной накладкой 5, при протекании постоянного выходного тока по ее обмотке. В магнитном поле кольцевого зазора находится ферромагнитный кольцевой плунжер 1, который жестко крепится к рычагу 9 блока обратной связи преобразователя (рис. 8-8-1). Усилие обратной связи в этом случае пропорционально квадрату тока, протекающего по обмотке катушки, т. е. Преобразователи типа ЭКП выпускаются с значением выходного сигнала или

Суммарное сопротивление внешней нагрузки усилителя преобразователя, обусловленное подключением вторичного прибора, измерительного блока регулятора и информационно-вычислительной

машины и линиями связи дистанционной передачи, не должно превышать при выходном токе а при

Усилитель схема которого приведена на рис. 8-8-3, состоит из предварительного усилителя напряжения, фазочувствительного выпрямителя, корректирующих цепей, усилителя постоянного тока и устройства питания.

Предварительный усилитель напряжения имеет два непосредственно связанных каскада, собранных по схеме с общим эмиттером на триодах (типа ), с отрицательной обратной связью по постоянному току параллельного типа — эмиттер база

Рис. 8-8-3. Принципиальная электрическая схема усилителя типа

Стабилитрон (типа ), включенный в цепь эмиттера триода Т, увеличивает глубину отрицательной обратной связи по постоянному току. Резистор служит для регулировки коэффициента усиления усилителя при его настройке. Колебательный контур, включенный в коллекторную цепь триода корректирует фазовую характеристику усилителя.

С выхода предварительного усилителя напряжения усиленный сигнал переменного тока через согласующий трансформатор поступает на фазочувствительный выпрямитель построенный по схеме кольцевого демодулятора. Коммутирующее напряжение на диоды (типа ) подается со вторичной обмотки II трансформатора После фильтрации и обработки сигнала корректирующими цепями напряжение постоянного тока подается на двухкаскадный усилитель постоянного тока Первый каскад собран по схеме с общим коллектором, второй — по схеме с общей базой. При отсутствии сигнала триод открыт, почти закрыт. Остаточный ток триода протекающий через нагрузку, компенсируется током противоположного направления от отдельного источника напряжения . Для увеличения его внутреннего сопротивления включен резистор

При увеличении сигнала постоянного тока триод запирается, а триод открывается, что соответствует возрастанию коллекторного тока. В коллекторную

цепь выходного триода Т (клеммы 4, 1) последовательно включается рамка магнитоэлектрического силового механизма обратной связи (рис. 8-8-1), а с клемм 2 и 3 выходной сигнал постоянного тока усилителя поступает в линию дистанционной передачи.

Резистор служит для подгонки нулевого значения выходного тока при настройке усилителя. Для питания схемы усилителя используются три выпрямителя: собранные по двухполупериодной схеме с использованием диодов соответственно Конденсаторы служат для уменьшения пульсаций выходного сигнала.

Напряжение с шестой обмотки трансформатора через фазовращатель и клеммы 7,8 подается для питания первичной обмотки индикатора рассогласования, а через клеммы 5, 6 на вход усилителя поступает сигнал напряжения переменного тока от индикатора рассогласования (рис. 8-8-1). Питание усилителя осуществляется от сети переменного тока частотой 50 ±1 Гц, напряжением (клеммы 12, 14).