Лабораторнаяработа
Тема:Изучение конструкции и проверка работоспособности автоматического потенциометраКСП–4
Цель.
1. Изучитьконструкцию автоматического потенциометра
2. Проверитьработоспособность прибора
1. Теоретическое обоснование
1.1 Назначение
Приборы автоматическиеследящего уравновешивания КСП 4. Государственной системы приборов и средствавтоматизации (ГСП) предназначены для измерения силы и напряжения постоянноготока, а также неэлектрических величин, преобразованных в указанные вышеэлектрические сигналы и активное сопротивление
Приборы предназначены дляработы в стационарных условиях при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°Си относительной влажности 80% при 35°С и более низких температурах безконденсации влаги, причем в воздухе не должно содержаться аммиака, сернистых идругих агрессивных газов.
«УХЛ»—до 80% притемпературе от 5 до 50°С;
«0»—до 98% притемпературе от 5 до 35°С и до 80% при температуре от 35 до 50°С ПотенциометрыКСП4 работают в комплекте с одним или несколькими термоэлектрическимипреобразователями стандартных градуировок, или с одним или несколькимиисточниками напряжения постоянного тока, или преобразователем пирометрическимполного излучения (таблица 1, 2).
1.2 Технические данные
1.2.1 Основныепараметры
Пределы измерений иусловное обозначение градировочных характеристик потенциометров КСП-4,предназначенных для работы в комплекте с термоэлектрическими преобразователямипо ГОСТ 3044-77 и преобразователями пирометрическими полного излучения по ГОСТ6923—81 и ГОСТ 10627—71,
Пределы измеренийпотенциометров КСП 4, предназначенных для работы в комплекте с источникаминапряжения постоянного тока, указаны в таблице 1.
Потенциометры КСП 4предназначены для работы с первичными преобразователями, сопротивление которыхне превышает 200 Ом (включая сопротивление линии связи).
Таблица 1 — Пределыизмерений.Пределы измерений, мВ Начальное значение шкалы Конечное значение шкалы
-10
-100
10
20
50
100
+10
+100
1.2.2 Характеристики
Основная погрешностьприборов по показаниям не превышает, %*: ±0.25 или ±0,5.
За нормирующее/значениепринимают:
Ø Основная погрешность приборов порегистрации не превышает ±0,5%*.
Ø Вариация приборов не превышает0,25%*.
Ø Длина шкалы и ширина диаграммнойленты 250 мм.
Ø Скорость перемещения диаграммнойленты:
Ø 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 перемещениядиаграммной
Ø ленты при напряжении сети (220) В ичастоте 50 Гц
Ø (60 Гц для приборов с частотой тока питания 60 Гц) отзаданной скорости ±0,5%.
Ø Период регистрации в многоканальныхприборах 4с и 12с.
Ø +22 Питание силовой цепи приборов: напряжение (220)Вчастота (50 ±1) Гц или (60±1)Гц—для приборов с частотой тока питания 60 Гц.
Ø Изменение погрешности приборов, в %,при изменении напряжения питания силовой электрической цепи на плюс 22В и минус33В от номинального значения не превышает:
для приборов с основнойпогрешностью по показаниям -1-0,25%—0,2;
для приборов с основнойпогрешностью по показаниям ±0.5%—0,25.
Ø Изменение погрешности срабатываниярегулирующего устройства с раздельной и раздельной дистанционной задачей накаждый канал, в %*, при изменении напряжения питания силовой электрической цепина плюс 22В и минус 33 В от номинального значения не превышает:
для приборов с основнойпогрешностью по показа Лиям ±0,25%-0.5;
для приборов с основнойпогрешностью по показаниям ±0.&%-0.75.
Ø Электрическое сопротивление изоляциицепей, электрически не связанных между собой, при температуре окружающеговоздуха (20±2)°С и относительной влажности от 30 до 80% должно быть не менее100 МОм, электрическое сопротивление изоляции цепей, электрически не связанныхмежду собой, при температуре окружающего воздуха 50°С и относительной влажностиот 50 до 80% должно быть не менее 20 МОм.
Ø Электрическая изоляция междуотдельными электрическими цепями с номинальным рабочим напряжениемэлектрической цепи до 60В. Между этими цепями и корпусом при температуреокружающего воздуха (20±2)°С и относи тельной влажности от 30 до 80% должнавыдерживать в течение одной минуты напряжение переменного тока 0,5 кВпрактически синусоидальной формы частотой 50 Гц (50 или 60 Гц для приборов счастотой тока питания 60 Гц).
1.3 Принцип работы
Прибор построен поблочному принципу. Блоки и отдельные элементы прибора размещены внутри корпусана выдвижном кронштейне.
Принципиальнаяэлектрическая схема прибора приведена на рисунке 1
/>
1-перемычка междуконтактами 2 и 4 Ш1-У10 кроме КСП-4И, 2-соединения N, L, F, Z- для искробезопасного исполнения.
Рисунок 1 — Схемаэлектрическая принципиальная.
Ниже приводятся сведенияоб устройстве и работе отдельных узлов и блоков прибора.Измерительная схема
В основу работы приборовположен компенсационный метод измерения.
Измерительная схемапотенциометра КСП 4 состоит из резисторов, имеющих следующее назначение:
R1—реохорд, R2—шунт реохорда,
R5 — резистор для задания пределаизмерения,
R3—резистор для задания начала шкалыприбора,
R4, R6—подгоночныерезисторы,
R7—балластный резистор,
R8, R11—резисторы для ограничения и регулировки рабочего токаисточника 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 свободныхконцов термопары и из манганина для потенциометров КСУ4. КСП4 без компенсации.
Первичные преобразователиили источники постоянного напряжения или тока включены последовательно сусилителем У10 (рисунок 2) в одну из диагоналей измерительного моста У8.
В другую диагональвключен источник питания стабилизированный У7, обеспечивающий постоянстворабочего тетка в измерительной схеме.
При изменении сигнала, навходе усилителя возникает напряжение разбаланса постоянного тока, котороепреобразуется в напряжение переменного тока и усиливается для приведения вдействие реверсивного двигателя Ml,выходной вал которого вращается в ту или иную сторону до тех пор, покасуществует напряжение разбаланса.
Вращение выходного валареверсивного двигателя с помощью механической передачи (шкив и трос)преобразуется в прямолинейное движение каретки, на которой закреплены контакты реохордаR1, указатель и записывающееустройство.
В момент равновесияизмерительной схемы положение указателя определяет значение измеряемогопараметра, которое также записывается на движущейся диаграммной ленте.
Многоканальные приборыснабжены переключателем ВЗ, автоматически подключающим к измерительной схеме поочереди с частотой установленного цикла все присоединенные к прибору, каналыизмерения.
После наступленияравновесия печатающий механизм каретки отпечатывает точку с порядковым номеромканала. Затем переключатель автоматически присоединяет к измери-1ельной схемеприбора следующий канал. Точки образуют на движущейся диаграммной ленте рядлиний, характеризующих изменение измеряемого параметра по времени.
Измерительная схемапотенциометра КСП 4 У9, работающего в комплекте с преобразователемпирометрическим, отличается от схемы обычного потенциометра тем, что в рабочейветви измерительного моста к резистору, служащему для задания пределовизмерения R5 добавлены резисторы, корректирующиепредел измерения: постоянный резистор R13 и регулируемый резистор R12.
При перемещенииподвижного контакта по резистору R 12 меняется значение приведенногосопротивления реохорда, следовательно, и пределы измерений прибора.
В потенциометре КСП 4,работающем в комплекте с термоэлектрическим преобразователем, резистор R9 помещен в непосредственной близостиот свободных концов конпинсационных проводов, соединяющих первичныепреобразователи с прибором.
При изменении температурыокружающего прибор воздуха происходит изменение температуры свободных концов,а, следовательно, и значения сопротивления резистора R9. Появляющеесядополнительное падение напряжения на резисторе R9 компенсирует изменение ТЭДС,вызванное изменением температуры свободных концов первичных преобразователей, врезультате чего показания прибора практически остаются без изменения.
Измерительная схемапотенциометра КСУ4 отличается от схемы потенциометра КСП4 только тем, чтопараллельно входу прибора П включен калиброванный резистор R14. Той от источника, протекая порезистору R14, создает определенное падение напряжения, которое сравнивается снапряжением, выдаваемым измерительной схемой.
В целях помехозащитныизмерительной цепи потенциометра КСП 4 и КСУ4 включен двойной Т-образный фильтрФ.
Усилитель
Усилитель визмерительной цепи представляет собой отдельный блок, расположенный на заднейстенке кронштейна прибора. Задатчик реостатный
Задатчик реостатный сзоной регулирования 100% позволяет осуществлять пропорциональное (П),пропорционально-интегральное (ПИ) или пропорционально интегрально –дифференциальное (ПИД) регулирование в комплекте с электрическим регулирующимустройством.Реохорд и элементы измерительной схемы
Основные элементы реохорда — спираль и токоотвод. Рабочаяспираль представляет собой калиброванное сопротивление намотанное с постояннымшагом проволокой из сплава ПдВ –20 (палладий – вольфрам).
Резисторы измерительной схемыприбора выполнены в виде катушек из стабилизированной манганиновой проволоки. Панельс катушками измерительной схемы укреплена на корпусе реохорда.Двигатели
Синхронный двигатель,расположенный на внутренней стенке кронштейна, представляет собой реактивныйконденсаторный двигатель с асинхронным запуском. Двигатель имеет встроенныйредуктор.
Для приведенияизмерительной схемы прибора в равновесие служит реверсивный асинхронныйдвигатель конденсаторного типа с короткозамкнутым ротором. В корпус двигателявстроен редуктор. Двигатель расположен на задней стенке кронштейна.
2. Ходработы
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 работуприбора;
г) отклонении напряжения питания — не более, чем на +2% отноминального значения и максимальном коэффициенте высших гармоник не более 5%;
д) частоте переменного тока 50+1 Гц;
е) отсутствии внешних электрических и магнитных полей, кромеземного магнитного поля, влияющих на работу прибора.
В качестве образцовых приборов при проверках применяют приборы,имеющие погрешность не более 1/3 предела допускаемой основной погрешностипроверяемого прибора. Перед проверками в многоточечном приборе закорачиваютпоследовательно клеммы «датчика» ряда А, а также ряда Б кол док внешнегоподключения. После чего образцов! прибор подключают к клеммам А и Бпроверяемого прибора. Определение погрешности показаний многоточечных приборпроизводят на любом канале на всех оцифрованных отметках шкалы и на двухоцифрованных отметках по остальным каналах, а для одноточечных приборов — навсех оцифрованных отметках шкалы при возрастающих и убывающих значенияхизмеряемой величины. Перед проверкой прибор включают на прогрев в течение 24часов
2.1 Приборы и оборудование для поверкиградуировки потенциометра
Для поверки градуировки электронных потенциометров типа КСП –4необходимо иметь следующие приборы и оборудование.
1. Лабораторныйпотенциометр типа ПП.
2. Мегомметрс рабочим напряжением 500 в,
3. Щитдля установки потенциометра.
4. Секундомер.
5. Образцовыйртутный термометр с пределом измерения 0— 50° С и ценой наименьшего деленияшкалы 0,1° С.
6. Соединительныемедные провода.
7. Стандартныеградуировочные таблицы (см. приложение II).
8. Паспортак стандартным приборам.
Проверкаизоляции
Проверяют сопротивление изоляции электрических цепей потенциометраотносительно корпуса при температуре 20 ± 5° С в течение 1 мин и напряжениипеременного тока 500 В. Для измерения сопротивления изоляции к одному изпроводов мегомметра подсоединяют закороченные концы от зажимов проверяемойэлектрической цепи (двигателя, измерительной цепи), а другой провод мегомметраподсоединяют к корпусу прибора. Сопротивление изоляции должно быть не менее 20Мом.
2.2 Проверка погрешности показаний потенциометра КСП- 4
Основную погрешность показаний потенциометра КСП4 и проверяютметодом сравнения их показаний с показаниями образцового прибора долее высокогокласса точности. Образцовый прибор подключают к проверяемому потенциометру посхеме рисунок 12
/>
Рисунок 2 — Проверка прибора КСП4 (схема электрическая общая)
К потенциометру КСП4, работающему в комплекте с термопарами гр.ХК, ХА и ПП, образцовый прибор подключают по схеме «а» рисунке 2 с помощьюкомпенсационных проводов. Места соединений компенсационных проводов с меднымизаводят в сосуд Дюара с дистиллированной водой и тающим льдом или в термостат,температура в котором не должна изменяться более чем на 0,1° С за каждые 30 мини контролироваться ртутным термометром. В случае, когда внутреннеесопротивление образцового прибора превышает 200 Ом, рекомендуется последнийподключать к проверяемому потенциометру по схеме «б» т. е. через источник регулируемогонапряжения (например ИРН-54).
К потенциометру КСП4, работающему в комплекте с термопарамиостальных градуировок или датчиками напряжения постоянного тока, образцовыйприбор подключают по схеме «в» медными проводами, а в случае когда внутреннеесопротивление образцового прибора превышает 200 Ом по схеме «г».
При включенном приборе устанавливают рабочий ток, для чегонеобходимо нажать кнопку переключателя и держать ее в таком состоянии доостановки стрелки прибора в пределах шкалы. Если стрелка доходит до упора,необходимо отпустить кнопку, дать стрелке возвратиться в исходное состояние иснова нажать кнопку. В том случае, когда повторные нажатия не приводят костановке стрелки в пределах шкалы, следует сменить сухой элемент.
Проверяют и в случае необходимости регулируют чувствительностьприбора. С этой целью от контрольного потенциометра подают на поверяемыйпотенциометр напряжение, соответствующее примерно половине шкалы прибора.
Поверку градуировки производят при включенном приборе на всехоцифрованных отметках шкалы поверяемого потенциометра.
а) Устанавливают на контрольном потенциометре напряжение, соответствующееначальной отметке шкалы поверяемого прибора (с учетом температуры свободных концовтермопары и градуировки прибора).
При поверке начальной точки шкалы с нулевой отметкой э. д. с. назажимах поверяемого потенциометра может быть отрицательной. В этом случаенеобходимо поменять концы на зажимах контрольного потенциометра.
б) Производят отсчет и запись показаний контрольного иповеряемого потенциометров и одновременно отсчет показаний по диаграммеповеряемого прибора.
в) Аналогично предыдущему устанавливают на контрольном потенциометренапряжение, соответствующее второй поверяемой отметке шкалы, затем третьей ит.д. (прямой ход) до конца шкалы и производят при этом отсчеты и записьпоказаний.
Точно так же поверяют те же отметки шкалы, но при движении стрелкиповеряемого прибора в обратном направлении. При поверке производят по дваотсчета в каждой поверяемой отметке — один при прямом и один при обратном ходе.
При поверке градуировки проверяют скорость прохождения стрелкой всейшкалы. Для этого от контрольного потенциометра. подают на поверяемыйпотенциометр напряжение, соответствующее пределам измерений прибора. Времяпрохождения стрелкой шкалы от одного предела до другого измеряют секундомеромкак при движении от нижнего предела к верхнему, так и при обратном ходе. Времяпрохождения должно быть одинаковым при движении в обоих направлениях.
Результаты поверки заносят в протокол работы.
2.4 Проверка погрешностискорости продвижения диаграммной ленты
Проверку погрешности скорости продвижения диаграммной лентыпроизводят на скоростях, указанных в таблице 2.
Таблица 2
/>
При проверке погрешности на скоростях, отличающихся от указанных втаблице 13, время проверки должно быть выбрано таким, чтобы расчетная длинаотрезка диаграммной ленты была не менее 500 мм, а для скорости 54000 мм/ч— 4500мм.Протокол
Поверка градуировки автоматического потенциометра
Градуировка, тип КСП — 4, предел измерения от _____ до ________°С;
Образцовый прибор: универсальный прибор УПИП
№______________Показания образцового прибора Показания автоматического потенциометра Абсолютная погрешность Вариация Прямой ход Обратный ход Прямой ход Обратный ход
0 С мВ
Температура окружающейсреды
Поверку произвел
Вывод
Контрольныевопросы
1. Назначение прибора
2. Принцип действия прибора
3. Перечислить основные узлыавтоматического потенциометра
4. Влияет ли измерение температуры наего показания?
5. Как можно изменить предел измеренияприбора?
6. Каким сопротивлением устанавливаетсяначало предела измерения?
7. Каким сопротивлением можно изменитьконец шкалы?