3.3.1 Электрическая функциональная схема автоматического уравновешенного моста.
Рис. 2. Схема электрическая функциональная автоматического уравновешенного моста:
1 – реохорд; 2 – усилитель; 3 – электродвигатель; 4 – редуктор; R1, R7, R8 – резисторы измерительной схемы; Rt – сопротивление термопреобразователя.
Схема (рис. 2) представляет собой уравновешенный мост, состоящий из резисторов с постоянными сопротивлениями R1, R7,R8, сопротивления реохорда 1 с ползунком и сопротивления термопреобразователя Rt.
В одну из диагоналей моста через делитель подается напряжение 1.5 В (50 Гц), другая диагональ подключена к входу уравновешивающей системы, состоящей из усилителя 2 и электродвигателя 3. электродвигатель через редуктор 4 связан с ползунком реохорда, указателем и пером (последнее на схеме не показано).
При изменении контролируемой температуры меняется сопротивление термопреобразователя, что выводит из равновесия мостовую цепь. Появляется напряжение рассогласования, которое усиливается усилителем и приводит во вращение электродвигатель. Вал электродвигателя связан с движком реохорда так, что перемещение ползунка по реохорду продолжается до положения, обеспечивающего уравновешивание мостовой цепи.
Таким образом, положение ползунка и связанных с ним указателя и пера прибора однозначно определяет величину сопротивления термопреобразователя, и, следовательно, величину измеряемой температуры.
3.3.2 Схема электрическая принципиальная уравновешивающего моста.
Питание измерительной цепи (рис. 3) осуществляется напряжением 6.3 В переменного тока одной из обмоток усилителя.
Сопротивление резисторов R1,R2,R7,R8 мостовой цепи определяется расчетным путем для каждой градуировки и предела измерения прибора.
|
|
Рис. 3. Схема электрическая принципиальная уравновешенного моста КСМ3-ПИ.
Перечень элементов к схеме электрической принципиальной уравновешенного моста КСМ3-ПИ.
| Обозначение | Наименование | Кол. |
| С3, С4 | Конденсатор К-50-6-15-50 неполярный | |
| С7, С8 | Конденсатор МГБЧ-1-3а-500-0.5 | |
| В1, В2 | Тумблер ТП1-2 | |
| М1 | Электродвигатель конденсаторный асинхронный реверсивный Д-32 | |
| М2 | Двигатель синхронный ДСД2-П1-220 | |
| Пр | Предохранитель ВП1-1-1А | |
| R | Намотка реохорда | |
| R3 | Проволока ПдВ-20-0.2 | 280 мм |
| R5 | Проволока ПдВ-20-0.2 | 280 мм |
| R11, R12 | Резистор МЛТ-0.5-51 | |
| R17 | Резистор IIСП-II-0.5-150 кОм +20%-В-ОС-3-16 | |
| D1-D4 | Диод Д223А | |
| Усилитель У2-01-01 | ||
| Ш | Разъем внешних соединений |
Данные резисторов измерительной цепи прибора КСМ3-ПИ.
| Обозначение градуировки | Диапазоны измерений, 0С | R1 | R4 | R7 | R8 | R10 |
| Ом | ||||||
| От –50 до 0 0т –50 до 50 | 9.88 20.66 | 51.39 60.58 | 9.22 20.10 |
Сопротивление обмотки реохорда составляет приблизительно 202 Ом (для намоток из сплава ПдВ-20) или около 85 Ом (для намоток из манганина). Обмотка реохорда шунтируется резистором R4, величина которого подбирается отдельно к каждому реохорду в зависимости от градуировки и предела измерений. Токосъемник реохорда имеет сопротивление такое же, как и обмотка реохорда, и для уменьшения наводок от магнитных полей закорочен.
Шлейфы служат для точной регулировки размаха шкалы прибора при градуировке, а также для компенсации погрешности, вызванной износом обмотки реохорда. Допускается включение одного шлейфа последовательно с обмоткой реохорда.
|
|
Резистор R6 служит для снижения напряжения питания измерительной цепи от обмотки 6.3 В силового трансформатора усилителя.
Так как длина и сечение проводов, соединяющих термопреобразователь сопротивления с прибором, могут быть различными в зависимости от места установки, то в измерительную цепь моста введены уравнительные катушки R2 и R9, сопротивление которых во время монтажа уменьшают на величину сопротивления соединительных проводов.
Начальное сопротивление уравнительной катушки составляет 2.5 Ом.
Третий соединительный провод цепи термопреобразователя вводят с целью уменьшения погрешности прибора от изменения сопротивления медных соединительных проводов при отклонении температуры окружающей среды от нормальной. В мостах также введен контроль исправности прибора. При установке переключателя в положение «контроль» и перемычки в положение «градуировка» клеммы А, В, С замыкаются и параллельно резистору R8 включается резистор R10, что вызовет разбалансировку схемы. Указатель должен установиться против красной отметки на шкале.
3.3.3 Обеспечение искробезопасности.
Искробезопасность измерительной цепи прибора обеспечивается:
- Специальным конструктивным исполнением элементов и прибора;
- Введением в схему стабилизированного источника питания ИПС3-01И и усилителя в искробезопасном исполнении У2-01-01;
- Подсоединением датчика на отдельный клеммник, закрытый опломбированной крышкой;
|
|
- Наличием на крышке приборной таблички с обозначением вида взрывозащиты, надписи «искробезопасная цепь» на крышке реохорда, а также на крышке, закрывающей переходную колодку;
- Пломбированием шасси и крышки прибора;
- Невзаимозаменяемостью штепсельных разъемов. Невзаимозаменяемость обеспечивается соответствующей длиной жгутов и различными типами разъемов;
- Установкой на входе усилителя специального неразъемного искрозащитного блока, залитого термореактивным компаундом и состоящего из двух пар встречно-параллельно включенных диодов D1 - D4 и двух ограничительных резисторов R11, R12. при этом предусматривается дублирование диодов.
Жгуты искробезопасных цепей окрашены в синий цвет и отделены от искровых жгутов на расстояние не менее 8 мм. Монтаж искробезопасных цепей выполнен отдельными жгутами, заключенными в трубку или экранированными.
Конструкция прибора.
Прибор КСМ3-ПИ конструктивно выполнены в прямоугольном стальном корпусе, приспособленном для щитового монтажа. Корпус прибора закрыт крышкой с застекленным круглым окном, через которые видны шкала, диаграммный диск, указатель и перо с держателем. На лицевой стороне шасси установлены выключатель и предохранитель. Шасси прибора фиксируется в рабочем положении защелкой, расположенной справа на шасси. Чтобы открыть шасси, нужно нажать на рукоятку защелки вверх и потянуть шасси на себя.
На внутренней стороне шасси установлены реохорд, реверсивный двигатель, привод диаграммного диска, переходная колодка.
На задней стенке корпуса расположены: измерительный блок, усилитель, блок конденсаторов, разъем внешних соединений, переходная колодка.
При необходимости крышка прибора легко снимается, для чего достаточно нажать на верхнюю ось шарнира и утопить ее на глубину, равную толщине рамки корпуса. При снятии крышки нужно соблюдать осторожность – необходимо придержать ось рукой для предотвращения выталкивания ее пружиной.
Намотки реохорда и токосъемника размещены на пластмассовом каркасе, имеющем две кольцевые проточки. В качестве основания для намотки реохорда применяется изолированная медная проволока. Внутри каркаса расположены шунтирующий резистор и шлейфы. Шлейфы выполнены в виде натянутой петли, ветви которой соединяются между собой подвижными ползунками. После перемещения ползунков по петле они должны быть зафиксированы. Ползунок реохорда укреплен на металлическом рычаге, закрепленном на втулке, которая приводится во вращение реверсивным двигателем. Реохорд закрыт стальной съемной крышкой, которая защищает его от наводок, создаваемых электромагнитными полями, и одновременно предохраняет его от механических повреждений.
3.4.1 Усилитель.
В приборе устанавливается усилитель в искробезопасном исполнении У2-01-01.
Питание усилителя осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Мощность, потребляемая полупроводниковым усилителем – не более 15 ВА.
Усилитель совместно с реверсивным двигателем Д-32 работают в качестве нуль-индикатора и предназначены для усиления напряжения постоянного тока с преобразованием его в переменный ток частотой 50 Гц, а так же переменного тока той же частоты.
Регулирование коэффициента передачи усилителя производится резистором R5, встроенном в усилителе, и R17, расположенном на выносном кронштейне слева от усилителя.
Искробезопасность входных и выходных цепей усилителя обеспечивается следующими способами:
- Выведением цепей питания измерительной схемы моста на отдельный разъем Ш2 силового трансформатора;
- Введением экранов в трансформатор усилителя и выведением первичной обмотки отдельно от остальных;
3.4.2 Реверсивный электродвигатель.
В приборе установлен реверсивный асинхронный электродвигатель Д-32 с обмоткой управления на 12 В. напряжение питания обмоток возбуждения – 127 В.
Электродвигатель предназначен для перемещения ползунка реохорда, указателя и пера, а также для приведения в действие других кинематических узлов прибора. Асинхронные конденсаторные электродвигатели Д-32 выполнены конструктивно вместе с редуктором, снижающим обороты электродвигателя до 24 об/мин или 72 об/мин на выходном валу редуктора, при номинальных напряжениях на обоих обмотках двигателя и номинальном моменте на валу.
Статор электродвигателя состоит из двух обмоток, намотанных на восьми одинаковых катушках. Каждая обмотка образует две пары явно выраженных полюсов. Обмотка управления двигателя включается на выход усилителя, а обмотка возбуждения через делитель, состоящий из двух конденсаторов, включается на напряжение питания 220 В.
Для согласования сопротивления управляющей обмотки с выходным сопротивлением усилителя предназначены конденсаторы С3 и С4 емкостью по 50 мкФ. Конденсаторы образуют с управляющей обмоткой резонансный контур, настроенный на частоту 50 Гц.
Номинальный момент Мн=1700 гс*см при номинальном напряжении на обеих обмотках двигателя и скорости вращения выходного вала 24 об/мин. Потребляемая мощность – не более 12 ВА.
Ротор двигателя короткозамкнутый, типа беличьей клетки, собран из пластин электротехнической стали и вращается на шариковых подшипниках.
Двигатель рассчитан на режим длительной эксплуатации и особого ухода не требует. При нормальных условиях работы не реже двух раз в год следует промывать подшипники и шестерни редуктора бензином. Перед установкой ротора в корпус шарикоподшипники обильно смазать консистентной смазкой ЦИАТИМ-201. зубья шестерен заполнить, а остальные трущиеся части редуктора покрыть этой же смазкой.
После сборки двигатель необходимо проверить на напряжение трогания. Двигатель должен вращаться в обоих направлениях при напряжении на управляющей обмотке не более 0.6 В.
3.4.3 Измерительный блок.
Все резисторы измерительной цепи смонтированы в блоке, укрепленном на задней стенке корпуса. В том же блоке смонтированы с наружной стороны резисторы R2 и R9.
Выходные клеммы «плюс», «минус», A, B, C, имеющиеся в блоке, выведены снаружи на заднюю стенку прибора и закрыты съемной крышкой. На этой крышке нанесена надпись «Вход / Искробезопасная цепь».
Уравнительные резисторы R2 и R9 служат для подгонки сопротивлений присоединительных проводов термопреобразователя сопротивления до величины 2.5 Ом.
В блоке установлен переключатель, позволяющий переключать прибор из рабочего состояния в контрольное, а также перемычка. В положении «работа» перемычка из схемы исключена, а в положении «градуировка» используется в контроле исправности, замыкая клеммы B и C. Печатная плата с установленными на ней элементами схемы крепится к корпусу блока.
Плата блока покрыта со стороны монтажа специальным лаком, предохраняющим ее от окисления и замыкания при попадании на нее пыли. Схема электрическая соединений измерительного блока показана на рис. 4.
Рис. 4. Схема электрическая соединений измерительного блока моста.
3.4.4 Привод диаграммного диска.
Привод диаграммного диска состоит из синхронного двигателя ДСД2-П1-220, редуктора и фрикционной планшайбы. Последняя позволяет вручную правильно устанавливать диаграммный диск по отношению к указателю времени, укрепленному на плате прибора. Диаграммный диск надевается на ступицу планшайбы и закрепляется на ней быстросъемной шайбой. Скорость вращения диаграммы – 1 оборот за 24 часа. Двигатель привода диаграммы включается общим переключателем прибора.
3.4.5 Устройство записи.
В приборах установлена система для осуществления длительной записи.
Перо связано с указателем через шестерню реохорда и зубчатый сектор. Правильное положение пера на диаграммном диске устанавливается специальным регулировочным винтом, смещающим держатель пера по отношению к рычагу.
Перо можно снимать с держателя, на который оно насажено. Чернила наливаются в чернильницу, откуда по капилляру подаются на бумагу. Качество записи зависит от уровня чернил в чернильнице и может регулироваться изменением уровня. Например, при записи во всем диапазоне необходимо следить, чтобы уровень чернил совпадал с положением пера на середине диаграммного диска. По мере расходования чернил рекомендуется поднимать чернильницу.
В случае засорения или попадания в капилляр воздуха систему записи следует продуть через выступающий отвод в пробке чернильницы.
Порядок установки.
Прибор должен быть установлен в хорошо освещенном помещении с чистым и сухим воздухом и незначительно меняющейся температурой. Желательно иметь вокруг щита, на котором установлен прибор, застекленную перегородку, отделяющую его от остальной части помещения.
Прибор КСМ3-ПИ должен быть установлен только вне взрывоопасных помещений.
Для удобства обслуживания ось указателя должна находиться на высоте 1.4 - 1.6 м от уровня пола.
Желательно эксплуатировать приборы при температуре не выше 400С.
Схема внешних подключений приведена на рис. 5.
Рис. 5. Схема подключения прибора.
Питание к приборам подается через разъем РША, установленный на задней стенке корпуса.
Основные межузловые электрические соединения приборов показаны на рис. 6.
Нельзя располагать вблизи прибора мощные источники электромагнитных полей (силовые трансформаторы, дроссели, электродвигатели, электрические печи, неэкранированные силовые кабели и т.п.).
Питание прибора осуществляется напряжением 220 В переменного тока. При сильных помехах питание подается через разделительный трансформатор мощностью не менее 100 ВА. Не допускается прокладка проводов силовой цепи и измерительной линии в одном жгуте или трубе.
Рис. 6. Схема электрическая соединений.
1 – реохорд; 2 – электродвигатель привода диаграммного диска; 3 – электродвигатель реверсивный; 4 – предохранитель; 5 – переключатель; 6 – разъем внешних соединений; 7 – измерительный блок; 8 – усилитель; 9 – блок конденсаторов; 10 – резистор R17; 11 – блок искрозащитный; А – контакт; В – жила.
Прибор подключается к сети через плавкий предохранитель и двухполюсный выключатель. Заземление подключается к клемме «земля», расположенной на задней стенке прибора. Кабель термопреобразователя сопротивления присоединяется к клеммам блока А, В и С, выведенным на заднюю стенку корпуса прибора.
Нельзя допускать петель в соединительных проводах. Соединительные провода должны быть перевиты. Все соединительные и компенсационные провода от датчика должны быть по всей длине заключены в стальную трубу, надежно заземленную у прибора.
Подключать к прибору термопреобразователь сопротивления через уравнительные сопротивления следует в следующем порядке:
- Закоротив клеммы головки термопреобразователя сопротивления медной проволокой небольшой длины, измерить суммарное сопротивление соединительных проводов попарно;
- По результатам измерения составить три уравнения и определить по ним величину сопротивления каждого провода, идущего от датчика.
Отмотать от резистора R2, включенного в линию провода А, часть проволоки с сопротивлением, равным сопротивлению провода А, а от резистора R9, включенного в линию провода С, часть проволоки с сопротивлением, равным сопротивлению провода С. указанные измерения сопротивления и подгонку их производят с максимальной точностью до тысячных долей Ома.
Резисторы R2 и R9 прикрепить с внешней стороны под крышкой измерительного блока, припаять соединения и подключить ТСМ к прибору, предварительно сняв закорачивающую проволочку у его головки.
4. Усилитель У2-01-01.
Устройство.
Конструкция усилителя выполнена по блочно-модульному принципу и представляет собой набор функциональных блоков:
- Усилитель предварительный УП
- Усилитель оконечный УО
- Трансформатор Тр
Блок УП выполнен в виде печатной платы с размещенными на ней элементами схемы.
Электрические соединения УП осуществляются с помощью штепсельного разъема, через который присоединяют к УП выходы измерительной схемы, и контактов для подпайки проводов межблочных соединений.
Оконечный усилитель УО выполнен на двух печатных платах. Электрические соединения с внешними цепями осуществляются штепсельным разъемом, укрепленном на блоке, межблочные контактами, расположенными на печатной плате.
Трансформатор Тр выполнен на магнитопроводе ШЛМ 20x25 и снабжен штепсельным разъемом для подключения питания и контактами для межблочных соединений.