Изучение конструкции и проверка работоспособности автоматического потенциометра КСП-4 (стр. 1 из 2)
Лабораторная работа
Тема: Изучение конструкции и проверка работоспособности автоматического потенциометра КСП–4
Цель.
1. Изучить конструкцию автоматического потенциометра
2. Проверить работоспособность прибора
1. Теоретическое обоснование
1.1 Назначение
Приборы автоматические следящего уравновешивания КСП 4. Государственной системы приборов и средств автоматизации (ГСП) предназначены для измерения силы и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин, преобразованных в указанные выше электрические сигналы и активное сопротивление
Приборы предназначены для работы в стационарных условиях при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°С и относительной влажности 80% при 35°С и более низких температурах без конденсации влаги, причем в воздухе не должно содержаться аммиака, сернистых и других агрессивных газов.
«УХЛ»—до 80% при температуре от 5 до 50°С;
«0»—до 98% при температуре от 5 до 35°С и до 80% при температуре от 35 до 50°С Потенциометры КСП4 работают в комплекте с одним или несколькими термоэлектрическими преобразователями стандартных градуировок, или с одним или несколькими источниками напряжения постоянного тока, или преобразователем пирометрическим полного излучения (таблица 1, 2).
1.2 Технические данные
1.2.1 Основные параметры
Пределы измерений и условное обозначение градировочных характеристик потенциометров КСП-4, предназначенных для работы в комплекте с термоэлектрическими преобразователями по ГОСТ 3044-77 и преобразователями пирометрическими полного излучения по ГОСТ 6923—81 и ГОСТ 10627—71,
Пределы измерений потенциометров КСП 4, предназначенных для работы в комплекте с источниками напряжения постоянного тока, указаны в таблице 1.
Потенциометры КСП 4 предназначены для работы с первичными преобразователями, сопротивление которых не превышает 200 Ом (включая сопротивление линии связи).
Таблица 1 - Пределы измерений.
| Пределы измерений, мВ | |
| Начальное значение шкалы | Конечное значение шкалы |
| 0 0 0 0 -10 -100 | 10 20 50 100 +10 +100 |
1.2.2 Характеристики
Основная погрешность приборов по показаниям не превышает, %*: ±0.25 или ±0,5.
За нормирующее/значение принимают:
- Основная погрешность приборов по регистрации не превышает ±0,5%*.
- Вариация приборов не превышает 0,25%*.
- Длина шкалы и ширина диаграммной ленты 250 мм.
- Скорость перемещения диаграммной ленты:
- 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 перемещения диаграммной
- ленты при напряжении сети (220) В и частоте 50 Гц
- (60 Гц для приборов с частотой тока питания 60 Гц) от заданной скорости ±0,5%.
- Период регистрации в многоканальных приборах 4с и 12с.
- +22 Питание силовой цепи приборов: напряжение (220)В частота (50 ±1) Гц или (60±1)Гц—для приборов с частотой тока питания 60 Гц.
- Изменение погрешности приборов, в %, при изменении напряжения питания силовой электрической цепи на плюс 22В и минус 33В от номинального значения не превышает:
для приборов с основной погрешностью по показаниям -1-0,25%—0,2;
для приборов с основной погрешностью по показаниям ±0.5%—0,25.
- Изменение погрешности срабатывания регулирующего устройства с раздельной и раздельной дистанционной задачей на каждый канал, в %*, при изменении напряжения питания силовой электрической цепи на плюс 22В и минус 33 В от номинального значения не превышает:
для приборов с основной погрешностью по показа Лиям ±0,25%-0.5;
для приборов с основной погрешностью по показаниям ±0.&%-0.75.
- Электрическое сопротивление изоляции цепей, электрически не связанных между собой, при температуре окружающего воздуха (20±2)°С и относительной влажности от 30 до 80% должно быть не менее 100 МОм, электрическое сопротивление изоляции цепей, электрически не связанных между собой, при температуре окружающего воздуха 50°С и относительной влажности от 50 до 80% должно быть не менее 20 МОм.
- Электрическая изоляция между отдельными электрическими цепями с номинальным рабочим напряжением электрической цепи до 60В. Между этими цепями и корпусом при температуре окружающего воздуха (20±2)°С и относи тельной влажности от 30 до 80% должна выдерживать в течение одной минуты напряжение переменного тока 0,5 кВ практически синусоидальной формы частотой 50 Гц (50 или 60 Гц для приборов с частотой тока питания 60 Гц).
1.3 Принцип работы
Прибор построен по блочному принципу. Блоки и отдельные элементы прибора размещены внутри корпуса на выдвижном кронштейне.
Принципиальная электрическая схема прибора приведена на рисунке 1
1-перемычка между контактами 2 и 4 Ш1-У10 кроме КСП-4И, 2-соединения N, L, F, Z- для искробезопасного исполнения.
Рисунок 1 - Схема электрическая принципиальная.
Ниже приводятся сведения об устройстве и работе отдельных узлов и блоков прибора.
Измерительная схема
В основу работы приборов положен компенсационный метод измерения.
Измерительная схема потенциометра КСП 4 состоит из резисторов, имеющих следующее назначение:
R1—реохорд, R2—шунт реохорда,
R5 — резистор для задания предела измерения,
R3—резистор для задания начала шкалы прибора,
R4, R6—подгоночные резисторы,
R7—балластный резистор,
R8, R11—резисторы для ограничения и регулировки рабочего тока источника 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 свободных концов термопары и из манганина для потенциометров КСУ4. КСП4 без компенсации.
Первичные преобразователи или источники постоянного напряжения или тока включены последовательно с усилителем У10 (рисунок 2) в одну из диагоналей измерительного моста У8.
В другую диагональ включен источник питания стабилизированный У7, обеспечивающий постоянство рабочего тетка в измерительной схеме.
При изменении сигнала, на входе усилителя возникает напряжение разбаланса постоянного тока, которое преобразуется в напряжение переменного тока и усиливается для приведения в действие реверсивного двигателя Ml, выходной вал которого вращается в ту или иную сторону до тех пор, пока существует напряжение разбаланса.
Вращение выходного вала реверсивного двигателя с помощью механической передачи (шкив и трос) преобразуется в прямолинейное движение каретки, на которой закреплены контакты реохорда R1, указатель и записывающее устройство.
В момент равновесия измерительной схемы положение указателя определяет значение измеряемого параметра, которое также записывается на движущейся диаграммной ленте.
Многоканальные приборы снабжены переключателем ВЗ, автоматически подключающим к измерительной схеме по очереди с частотой установленного цикла все присоединенные к прибору, каналы измерения.
После наступления равновесия печатающий механизм каретки отпечатывает точку с порядковым номером канала. Затем переключатель автоматически присоединяет к измери-1ельной схеме прибора следующий канал. Точки образуют на движущейся диаграммной ленте ряд линий, характеризующих изменение измеряемого параметра по времени.
Измерительная схема потенциометра КСП 4 У9, работающего в комплекте с преобразователем пирометрическим, отличается от схемы обычного потенциометра тем, что в рабочей ветви измерительного моста к резистору, служащему для задания пределов измерения R5 добавлены резисторы, корректирующие предел измерения: постоянный резистор R13 и регулируемый резистор R12.
При перемещении подвижного контакта по резистору R 12 меняется значение приведенного сопротивления реохорда, следовательно, и пределы измерений прибора.
В потенциометре КСП 4, работающем в комплекте с термоэлектрическим преобразователем, резистор R9 помещен в непосредственной близости от свободных концов конпинсационных проводов, соединяющих первичные преобразователи с прибором.
При изменении температуры окружающего прибор воздуха происходит изменение температуры свободных концов, а, следовательно, и значения сопротивления резистора R9. Появляющееся дополнительное падение напряжения на резисторе R9 компенсирует изменение ТЭДС, вызванное изменением температуры свободных концов первичных преобразователей, в результате чего показания прибора практически остаются без изменения.
Измерительная схема потенциометра КСУ4 отличается от схемы потенциометра КСП4 только тем, что параллельно входу прибора П включен калиброванный резистор R14. Той от источника, протекая по резистору R14, создает определенное падение напряжения, которое сравнивается с напряжением, выдаваемым измерительной схемой.
В целях помехозащитны измерительной цепи потенциометра КСП 4 и КСУ4 включен двойной Т-образный фильтр Ф.
Усилитель
Усилитель в измерительной цепи представляет собой отдельный блок, расположенный на задней стенке кронштейна прибора.
Задатчик реостатный
Задатчик реостатный с зоной регулирования 100% позволяет осуществлять пропорциональное (П), пропорционально-интегральное (ПИ) или пропорционально интегрально – дифференциальное (ПИД) регулирование в комплекте с электрическим регулирующим устройством.
Реохорд и элементы измерительной схемы
Основные элементы реохорда - спираль и токоотвод. Рабочая спираль представляет собой калиброванное сопротивление намотанное с постоянным шагом проволокой из сплава ПдВ –20 (палладий – вольфрам).
Резисторы измерительной схемы прибора выполнены в виде катушек из стабилизированной манганиновой проволоки. Панель с катушками измерительной схемы укреплена на корпусе реохорда.