1 Принцип действия преобразователя Ш-79

Лабораторная работа
Тема: Изучение конструкции и поверка преобразователя Ш-79
Цель работы:
1. Ознакомиться с принципом действия и устройством сильфонного манометра
2. Ознакомиться с устройством и работой вторичного пневматического прибора.
3. Ознакомиться с устройством и работой технического манометра.
4. Ознакомиться с устройством и работой задатчика.
3. Ознакомиться с методикой и произвести регулировку и поверку сильфонного
МС-П.
Теоретическое обоснование
1
Принцип действия преобразователя Ш-79
Назначение
Преобразователь измерительный Ш79 (в дальнейшем — преобразователь)
предназначен для преобразования сигналов термопреобразователей
сопротивления (ТП) в унифицированный сигнал постоянного тока 0 плюс 5 mA или
напряжения постоянного тока 0 плюс 10 V.
Преобразователь может быть использован в системах регулирования и
управления технологическими процессами в энергетике, металлургии, нефтяной,
нефтехимической и других отраслях промышленности в измерительных системах
и измерительно-вычислительных комплексах. Преобразователь предназначен для
работы с ТП типов ТСМ и ТСП.
Технические характеристики
1. Преобразователь предназначен для эксплуатации в следующих рабочих
условиях:
температура окружающего воздуха от 5 до 60°С;
относительная влажность воздуха 80% при 35°С;
внешние магнитные поля напряженностью до 400 A/m;
вибрация с частотой от 5 до 30 Hz с амплитудой смещения до 0,1 mm;
атмосферное давление от 84 до 106,7 kPa (630—800 mm Hg).
2. Преобразователь имеет сейсмостойкое исполнение.
3. Преобразователь относится к восстанавливаемым, ремонтируемым, однофункциональным изделиям.
4. Преобразователь имеет щитовое исполнение, предназначенное для
утопленного монтажа в вырезах панели.
5. Конструкция преобразователя позволяет установку его в стойках и шкафах.
6. Зависимость выходного сигнала от входного — линейная.
7. Преобразователь не самовоспламеняется и не воспламеняет окружающие его
предметы при подаче на него полутора кратного напряжения питания или
при коротком замыкании выходных цепей, а преобразователи, поставляемые
на АЭС, являются также трудно горючими
Принцип действия и схема преобразователя Ш79
Преобразователь состоит из следующих основных функциональных узлов:
измерительного моста МИ, входного усилителя Увх, устройства гальванической
развязки УГР, фильтра Ф, выходного усилителя Увых и источника
стабилизированного питания ИСП (рисунок 1).
Рисунок 1 – Блок схема преобразователя Ш79
Измерительный мост МИ осуществляет преобразование изменения
сопротивления ТП, включенного в одно из плеч моста, в напряжение постоянного
тока. Напряжение с выхода измерительного моста поступает на входной
усилитель Увх, который усиливает сигнал до уровня 1В.
Трансформаторное устройство гальванической развязки осуществляет
гальваническое разделение входной и выходной цепей. На выходе УГР включен
фильтр Ф, обеспечивающий необходимое подавление сигнала помехи. Выходной
усилитель Увых обеспечивает унифицированный выходной сигнал в диапазоне 0
плюс 5 мA или 0 плюс 10В.
Узлы преобразователя питаются от источника стабилизированного питания
ИСП, который может быть подключен к сети переменного тока 220В или 240В, или
к источнику напряжения постоянного тока 48В. Возможно также подключение ИСП
к сети переменного тока и к источнику напряжения постоянного тока
одновременно, что обеспечивает дублирование питания преобразователя.
2 Принцип действия и схема преобразователя ЭПП
Электропневматические
преобразователи
осуществляют
линейное
преобразование непрерывного сигнала постоянного тока 0÷5 мА в
пневматический сигнал унифицированного диапазона 0,2÷1 кгс/см2.
Действие прибора основано на преобразовании величины постоянного тока в
пропорциональный току момент силы посредством магнитоэлектрического
механизма и рычажной системы и измерении на рычажной системе (с помощью
сильфона отрицательной обратной связи, работающего от пневматического
усилителя с открытым соплом) алгебраической суммы трех моментов сил:
1) момента, пропорционального току
2) суммарного, практически постоянного, момента усилий упругих
элементов
3) практически линейно связанного с током момента реакции струи
воздуха, выходящего из сопла.
Прибор состоит из двух функционально различных блоков:
 электромеханического
преобразователя
(совокупность
магнитоэлектрического механизма и рычажной системы), предназначенного для
линейного преобразования величины постоянного тока в момент силы
 пневматического усилителя, предназначенного для усиления мощности и
давления сжатого воздуха.
Связывающими звеньями блоков являются переменный дроссель «соплозаслонка», задающий определенное давление на входе усилителя в зависимости
от положения (перемещения) рычажной системы, и сильфон отрицательной
обратной связи, компенсирующий (уравновешивающий) усилия, приложенные к
рычажной системе, препятствуя её перемещению
Таким образом, работа прибора построена по принципу компенсации сил при
практически постоянном усилии упругих элементов, возможном лишь при весьма
малых перемещениях рычажной системы.
При установившемся режиме постоянный ток определённой величины,
проходя по катушке 1 (рисунок 2), укрепленной на основном рычаге 3, создаёт
усилие вытягивания катушки в зазор постоянного магнита 2, которое,
уравновешивается на рычажной системе при определенной реакции сильфона
обратной связи 6.
1 – катушка, 2 – магнит, 3 – основной рычаг, 4 – малый рычаг, 5 – тяга, 6 –
сильфон обратной связи, 7 – сопло, 8 – заслонка, 9 – дифференциальная
мембрана, 10 – тарельчатый клапан, 11 – питающий дроссель, 12 – дроссель
обратной связи, 13 – главная пружина, 14 – подпирающая пружина, 15,16 –
пружины установки нуля, 17 – магнитный корректор диапазона, 18 –
геометрический корректор диапазона, 19 – ленточный шарнир.
Пк – камера питания, Мк – междроссельная камера, Вк – камера выхода, I –
входной сигнал, II – выходное давление, III – питание (воздух).
Рисунок 2 – Принципиальная схема прибора
При увеличении тока соответственно увеличивается усилие втягивания
катушки, нарушается равновесие рычажной системы и рычаги, соединенные
гибкой тягой 5, поворачиваются вокруг шариков, уменьшая при этом зазор между
соплом 7 и укрепленной на основном рычаге заслонкой 8, увеличивая тем самым
сопротивление дросселя «сопло-заслонка». Это вызывает повышение давления в
междроссельной камере Мк, вследствие чего нарушается равновесие
дифференциальной мембраны 9, и шток, жестко связанный с мембраной,
увеличивает степень открытия клапана 10, что приводит к более интенсивному
расходу воздуха через клапан и, следовательно, к повышению давления в камере
выхода Вк и в сильфоне обратной связи. Повышение давления в сильфоне
пропорционально увеличению его усилия, приложенного к малому рычагу 4 и
направленного против движения рычажной системы, вызванного усилием тока в
катушке.
При уменьшении тока рычаги под действием не скомпенсированного усилия
сильфона поворачиваются в противоположном направлении, увеличивая зазор
между соплом и заслонкой и уменьшая давление в междроссельной камере.
Мембрана прогибается внутрь междроссельной камеры, клапан под действием
сжатого воздуха в камере питания Пк (а также пружины 14) закрывается, и воздух
из камеры выхода через канал в штоке и внутреннюю полость мембраны начинает
сбрасываться в атмосферу. Сброс прекращается с восстановлением равновесия
на рычажной системе при новом, меньшем, выходном давлении.
Приведенная
схема
работы
усилителя
несколько
утрирована.
В
действительности сброс в атмосферу (хотя и значительно меньший, чем при
уменьшении тока в катушке) сопровождает работу усилителя в каждой точке
диапазона как при уставившемся режиме, так и при увеличении тока. Этот сброс
вызывается быстрыми автоколебаниями мембраны (частотой порядка десятков
герц), работающей в режиме динамического равновесия, при котором шток то
открывает клапан, увеличивая давление на выходе до некоторого значения, выше
фиксируемого, то отходит, включая сброс и уменьшая давление до значения,
ниже фиксируемого .
3 Вторичный прибор ПВ
Назначение
Пневматические вторичные приборы системы «Старт» широко используют для
работы с унифицированными аналоговыми пневматическими сигналами в
пределах 0,2-1кгс/см2.
Принцип действия
Принципиальная схема вторичного пневматического прибора показана на
рисунке 3. Действие прибора основано на компенсационном принципе измерения,
при котором усилие от входного давления Рвх уравновешивается усилием
устройства обратной связи.
Входное давление Рвх воспринимается приемным элементом сильфоном 2 от
датчика (измерительного прибора). Давление от источника питания через
дроссель 1 попадает в линию сопла 4 и силового элемента 8. с изменением
входного давления Рвх изменяется упругая деформация сильфона 2, сильфон
передвигает рычаг 3, тем самым изменяя зазор сопло 4 – заслонка 5.
При увеличении давления Рвх заслонка 5 прикрывает сопло 4, из которого
постоянно выходит воздух в линию питания прибора. При этом возрастает
давление в линии сопла и силовом элементе 8. В следствии этого сферическая
мембрана силового элемента выгибается и отводит рычаг 7. При изменении
положения рычага 7 меняется положение лавсановой нити 12, перекинутой через
ролики 9, 11 и закрепленной к спиральной пружине обратной связи 6.
противоположный конец спирали связан с нижним концом рычага 3.
При увеличении давления рычаг 7 перемещается вправо, нить растягивает
пружину 6, наматывается на ролик и перемещает вверх указатель 10 с пером. При
уменьшении входного давления рычаг 7 перемещается влево и указатель 10
перемещается вниз .
1 –дроссель, 2 –сильфон, 3 –рычаг приемного элемента, 4 –сопло,
5 –заслонка, 6 пружина обратной связи, 7 –рычаг силового элемента,
8 – силовой элемент, 9, 11 – ролики, 10 –указатель, 12 –лавсановая нить.
Рисунок 3 - Принципиальная схема измерительного устройства
4 Миллиамперметр
Назначение
Магнитоэлектрические
приборы,
в
которых
используются
магнитоэлектрические измерительные механизмы, применяют для измерения
постоянных токов (амперметры), напряжений (вольтметры), сопротивлений
(омметры) .
Принцип действия
Миллиамперметр с пределами измерения от 0 до 5мА, класса точности 1,5.
Миллиамперметр – магнитоэлектрический прибор, принцип действия которого
основан на взаимодействии тока в рамке с полем постоянного магнита. Схема
магнитоэлектрического прибора показана на рисунке 16.
Магнитоэлектрический механизм состоит из постоянного магнита 2,
магнитопровода 1, полюсных наконечников 4 и цилиндрического сердечника 5.
В рабочем зазоре между сердечником и полюсными наконечниками образуется
равномерное радиальное магнитное поле с индукцией В. Подвижная катушка 6,
выполненная из тонкого изолированного провода, помещена в рабочем зазоре
и укреплена на осях. Концы обмотки электрически соединены со спиральными
пружинами 3, по которым измеряемый ток I поступает в катушку.
Магнитоэлектрические
приборы,
магнитоэлектрические измерительные
в
которых
используются
механизмы, применяют для измерения
постоянных токов (амперметры), напряжений (вольтметры), сопротивлений
(омметры) [17].
1 – магнитопровод, 2 – постоянный магнит, 3 – спиральная пружина, 4 – полюсные
наконечники, 5 – цилиндрический сердечник,
6 – подвижная катушка
Рисунок 16 – Магнитоэлектрический механизм
Порядок выполнения лабораторной работы
Лабораторный стенд предназначен для преобразования электрических
сигналов в пневматические.
Стенд состоит из следующих приборов:
 Магазин сопротивлений МСР –63 класса точности 0,05.
 Температурный преобразователь Ш79 –для преобразования сигнала с
магазина сопротивлений в унифицированный токовый сигнал от 0 до 5
мА.
 Миллиамперметр –для измерений силы тока унифицированного сигнала
с Ш79.
 Электропневматический
преобразователь
ЭПП
–
преобразует
постоянный ток в пневматический унифицированный сигнал в диапазоне
0,2-1 кгс/см2.
 Манометр
технический
измеряет
давление
пневматического
унифицированного сигнала в кгс/см2.
 Вторичный пневматический показывающий регистрирующий прибор
ПВ10.1Э регистрирует давление пневматического унифицированного
сигнала в %.
 Редуктор давления – предназначен для задания требуемого давления
воздуха, питающего пневматические приборы стенда.
С помощью магазина сопротивлений устанавливаем определенное значение в
Ом, соответствующее определенной температуре. Преобразователь Ш79,
воспринимает этот сигнал и преобразует его в унифицированный сигнал
постоянного тока 0-(+5) мА, питание преобразователя осуществляется
постоянным током 220В. Величину преобразованного сигнала мы сможем
посмотреть на шкале миллиамперметра с пределами измерения от 0 до 5 мА.
Далее, с помощью переключателя на передней панели щита, мы переводим
унифицированный сигнал постоянного тока в линию электропневматического
преобразователя для преобразования его в пневматический. Давление питания
прибора 1,4+0,14кгс/см2 не должно заметно колебаться, для чего на линии
питания установлен редуктор. Значение полученного пневматического сигнала мы
сможем посмотреть на шкале манометра в кгс/см2, который затем регистрируется
на вторичном пневматическом приборе ПВ10.1Э в %.
Редуктор давления РДФ предел измерения от 0 до 1,6кгс/см2 и классом
точности 1.
1 - фильтровальный патрон, 2 - клапанная тарелка, 3 - камера, 4 - выпускное
гнездо, 5 - пружина мембраны, 6 - регулировочный винт, 7 - мембрана, 8 отстойник, 9 - спускной клапан, 10 -крепежный винт, 11 - прижимный винт, 12 ручка, 13 - съемный экран, предохраняющий от разбрызгивания
Рисунок 17 - Редуктор давления:
Редуктор давления (рисунок 17) предназначен для точного регулирования
давления воздуха, питающего пневматические приборы сметем автоматического
регулирования. Редуктор работает в вертикальном положении.
Редуктор давления (рисунок 17) предназначен для точного регулирования
давления воздуха, питающего пневматические приборы сметем автоматического
регулирования. Редуктор работает в вертикальном положении.
Воздух, подводимый из питательной линии на вход редуктора, проходит через
1 - фильтровальный патрон, 2 - клапанная тарелка, 3 - камера, 4 - выпускное
гнездо, 5 - пружина мембраны, 6 - регулировочный винт, 7 - мембрана, 8 отстойник, 9 - спускной клапан, 10 -крепежный винт, 11 - прижимный винт, 12 ручка, 13 - съемный экран, предохраняющий от разбрызгивания
Рисунок 17 - Редуктор давления:
фильтровальный патрон 1, кланам 3, и
по каналу поступает к выходу редуктора.
Давление на выходе действует на мембрану 7 редуктора. Если сила, происходящая от
давления, превышает силу пружины, тогда наступает движение мембраны кверху и
одновременно частичное перекрытие гнезда тарелкой 2, приток питательного воздуха
уменьшается и на выходе устанавливается давление, соответствующее установленному
натяжению пружины 5.
Изменяя натяжение пружины при помощи винта 6 можно изменять давление на
выходе редуктора.
По мере увеличения выходного давления, тарелка 2 полностью закрывает
приток питательного воздуха, а мембрана - поднимаясь кверху
- открывает
выпускное гнездо 4, обеспечивая таким образом быстрое выравнивание давления
по стороне выхода до заданного значения.
Мембрана и клапанная тарелка изготовлены из резины, устойчивой к
воздействию масла и мороза.
Редуктор снабжен ручкой для регулировки выходного давления или
величина выходного давления может устанавливаться на определенное значение при помощи винта 6 [8].
Манометр с пределами измерения от 0 до 1,6кгс/см2 и классом точности 1,5.
Под действием избыточного измеряемого давления трубчатая пружина
деформируется, стремясь распрямиться. При этом свободный конец пружины,
перемещаясь совместно с поводком 6, разворачивает относительно оси
зубчатый сектор, который в свою очередь поворачивает на определенный угол
зубчатую шестеренку 2 и стрелку прибора.
Трубчатая пружина 5 (рисунок 18) в сечении имеет элепсовидную или
овальную форму, которая под действием измеряемого давления газа или
жидкости стремится к окружности. В металле возникают механическое
напряжение,
приводящее
к
деформации
пружины,
вследствие
этого
увеличивается малая ось эллипса трубчатой пружины и сечение трубки будет
стремиться к окружности.
При подаче на вход манометра избыточного давления трубка разжимается,
1 – стрелка, 2 – зубчатая шестеренка, 3 – пружина, 4 - сектор,
5 – трубчатая пружина, 6 – поводок, 7 – штуцер
Рисунок 18 - Пружинный манометр
а при подаче разрежения – сжимается.
При отключении измеряемого давления упругая деформация пружины
исчезает, пружина восстанавливает свое первоначальное положение и стрелка
прибора устанавливается на нулевую отметку шкалы [6].
Магазин сопротивлений типа МСР-63, класса 0,05 предназначен для работы
в цепях постоянного тока в качестве меры электрического сопротивления с
переменным значением от начального сопротивления до 111111,1 Ом при
температуре окружающего воздуха от +10 до +35оС и относительной влажности
воздуха до 80% [15].
2.3.2 Общий вид лабораторного стенда
1
2
3
5
4
7
6
1 – манометр
2 – электропневматический преобразователь ЭПП
3 –переключатель
4 – миллиамперметр
5 – пневматический регистрирующий прибор ПВ10.1Э
6 - магазин сопротивлений МСР-63
7 - преобразователь измерительный Ш79
Рисунок 19 - Общий вид лабораторного стенда:
2.3.3 Принципиальная пневматическая схема
1 – магазин сопротивлений МСР-63
2 – преобразователь измерительный Ш79
3 – миллиамперметр
4 – электропневматический преобразователь
5 – манометр
6 – вторичный пневматический регистрирующий прибор ПВ10.1Э
7 – редуктор
8 –переключатель
Рисунок 20 - Принципиальная пневматическая схема
2.4 Подготовка лабораторного стенда к работе
1 Освободили стенд от посторонних предметов.
2 Проверили правильность подключения приборов с помощью инструкций,
соответствующих приборов.
3 Проверили заземление приборов Ш79, ПВ10.1Э, ЭПП.
4 Проверили наличие предохранителей на передней стенке преобразователя
Ш79.
5 Включили электрическое питание с помощью выключателя внутри стенда.
Воткнули вилки приборов Ш79 и ПВ10.1Э в розетки внутри стенда.
6 Подали воздух, включив компрессор.
2.5 Методика проверки работоспособности преобразователей
сигналов
Проверку работоспособности преобразователя Ш79 производли при помощи
магазина сопротивлений и миллиамперметра.
Перед проверкой преобразователя провели внешний осмотр, проверили
целостность прибора,
панели
прибора
отсутствие механических повреждений. На передней
отсутствовали
предохранители.
После
устранения
неисправности мы продолжили проверку работоспособности прибора. Для
этого установили преобразователь на рабочем месте. Заземлили корпус
преобразователя, произвели внешние соединения преобразователя согласно
рисунку 21.
Рисунок 21 – Схема выполнения внешних соединений
Соединение магазина сопротивления, с преобразователем осуществляется
по трехпроводной схеме.
Включили электропитание и сняли показания миллиамперметра при прямом и
обратном ходе, занесли в таблицу 4.
Таблица 4 – Действительные значения преобразователя
Температура,
МСР-63, ОМ
Миллиамперметр, мА
о
С
обратный
прямой ход
ход
1
2
3
4
0
50
0
0
100
69,56
1,28
1,26
200
88,52
2,5
2,52
300
106,89
3,76
3,77
400
124,68
5,02
4,99
После снятия показаний определили абсолютную и приведенную погрешность
при прямом и обратном ходе по следующим формулам:
абсолютная погрешность ∆=ХД – ХИ,
(1)
где ХД – действительное значение (показание прибора)
ХИ – истинное значение (табличное)
приведенная погрешность у=∆*100%/Хпр,
(2)
где ∆ - абсолютная погрешность
Хпр – предел измерения прибора
Истинные значения для расчета абсолютной погрешности рассчитывались
как линейная зависимость между входными и выходными параметрами и
приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Истинные значения преобразователя
Температура, МСР-63, Миллиамперметр,
о
С
Ом
мА
1
2
3
0
50
0
+100
69,56
1,25
+200
88,52
2,5
+300
106,89
3,75
+400
124,68
5
Рассчитываем погрешности при прямом ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=1,3-1,28=0,02 мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=200
∆=2,5-2,5=0мА
у=0%
При t=300
∆=3,76-1,75=0,01мА
у=0,01*100%/5=0,2%
При t=400
∆=4,99-5=0,01мА
у=0,01*100%/5=0,2%
Рассчитываем погрешность при обратном ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=1,26-1,28=0,02 мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=200
∆=2,52-2,5=0,02мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=300
∆=3,77-1,75=0,02мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=400
∆=5,02-5=0,02мА
у=0,02*100%/5=0,4%
Теперь
сравниваем
полученные
показания
для
каждой
точки
с
приведенной основной погрешностью, которая равна +0,4% [14].
Так как не одно из показаний не превышает основной погрешности, то
делаем вывод, что прибор годен к работе.
Проверку работоспособности преобразователя ЭПП проводили с помощью
магазина сопротивлений, преобразователя Ш79 и миллиамперметра.
Перед
проверкой
также
провели
внешний
осмотр,
после
устранения
обнаруженных неисправностей подали питание – сжатый воздух давлением 1,4
кгс/см2, к электрическим клеммам «+» и « - » подали электрический сигнал через
миллиамперметр с преобразователя Ш79.
Плавно изменяя ток от 0 до 5 мА и в обратном направлении с помощью
магазина сопротивлений, занесли показания манометра, включенного на выход
проверяемого прибора, в таблицу 6.
Таблица 6 – Действительные показания манометра
Температура, МСР-63,
о
С
Ом
1
2
0
50
+100
69,56
+200
88,52
+300
106,89
+400
124,68
Манометр, кгс/см2
прямой ход обратный ход
3
4
0,2
0,2
0,435
0,4
0,63
0,61
0,79
0,8
1
1
После снятия показаний определяем абсолютную погрешность по формуле (1),
приведённую погрешность по формуле (2). Истинные значения приведены в
таблице 7.
Таблица 7 – Истинные показания
Температура, оС
МСР-63,
Манометр,
Ом
2
50
69,56
88,52
106,89
124,68
1
0
+100
+200
+300
+400
кгс/см2
3
0,2
0,41
0,62
0,81
1
Рассчитываем погрешности при прямом ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=0,435-0,41=0,005 кгс/см2
у=0,005*100%/1=0,5%
При t=200
∆=0,63-0,62=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=300
∆=0,8-0,81=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=400, ∆=0кгс/см2, у=0%
Рассчитываем погрешность при обратном ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=0,4-0,41=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=200
∆=0,61-0,62=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=300
∆=0,8-0,81=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=400, ∆=0 кгс/см2, у=0%
Теперь
сравниваем
полученные
показания
для
приведенной основной погрешностью, которая равна +1% [9].
каждой
точки
с
Так как не одно из показаний не превышает основной погрешности, то
делаем вывод, что прибор годен к работе.
2.6 Выводы по результатам проверки
В
результате
произведенной
проверки
установлено,
что
погрешность
преобразователя Ш79 не превышает 0,4%, а преобразователя ЭПП 1%, что
является допустимым в соответствии с технической документацией. На основе
чего, можно сделать вывод, что лабораторный стенд находятся в рабочем
состоянии.
Единственным недостатком является значительная погрешность вторичного
пневматического регистрирующего прибора ПВ10.1Э (около 8%). Мы считаем, что
эта погрешность складывается из погрешностей преобразователей Ш79, ЭПП,
также
оказывает
влияние
сопротивление
линий
связи
(электрических
и
пневматических).
3.1 Методическое пособие по выполнению лабораторной
работы
Лабораторный
стенд(рисунок22)
предназначен
для
преобразования
электрических сигналов в пневматические.
Стенд состоит из следующих приборов.
Магазин сопротивлений МСР –63 класса точности 0,05.
Температурный преобразователь Ш79 –для преобразования сигнала с
магазина сопротивлений в унифицированный токовый сигнал от 0 до 5 мА.
Миллиамперметр –для измерений силы тока унифицированного сигнала с
Ш79.
Электропневматический преобразователь ЭПП – преобразует постоянный ток
в пневматический унифицированный сигнал в диапазоне 0,2-1 кгс/см2.
Манометр
технический
измеряет
давление
пневматического
унифицированного сигнала в кгс/см2.
Вторичный пневматический показывающий регистрирующий прибор ПВ10.1Э
регистрирует давление пневматического унифицированного сигнала в %.
Редуктор давления – предназначен для задания требуемого давления
воздуха, питающего пневматические приборы стенда.
Прежде, чем преступить к работе со стендом, необходимо подготовить
лабораторный стенд к работе.
1
Освободить стенд от посторонних предметов.
2
Проверить правильность подключения приборов с помощью инструкций,
соответствующих приборов.
3
Проверить заземление приборов Ш79, ПВ10.1Э, ЭПП.
4
Проверить наличие предохранителей на передней стенке преобразователя
Ш79.
5
Включить электрическое питание с помощью выключателя внутри стенда.
Воткнуть вилки приборов Ш79 и ПВ10.1Э в розетки внутри стенда.
6
Подать воздух, включив компрессор.
Порядок выполнения работы
1
С помощью магазина сопротивлений устанавливается определенное
значение, которое передается измерительному преобразователю Ш79.
2
Преобразователь преобразует электрический сигнал в унифицированный
сигнал постоянного тока 0-(+5)мА.
3
Пневмотумблер находится в положении «1».
4
Снять показания с миллиамерметра, на котором отображается величина
унифицированного сигнала постоянного тока.
5
Перевести пневмотумблер в положение «2»
6
Электропневматический преобразователь преобразует унифицированный
сигнал постоянного тока в пропорциональный току момент силы пневматический сигнал
7
Снять показания с манометр, на котором отражается величина
пневматического сигнала
8
Снять показания с ПВ10.1Э, на котором отражается процентная величина
сигнала.
9
Все показания снимать при прямом и обратном ходе и занести в таблицу 8.
Таблица 8 – Действительные значения
Миллиамперм
Манометр,
Темпер
МСР-63,
ОМ
атура,
оС
1
0
00
обратный
ход
2
3
4
5
6
5
0,2
0,2
0
0
1
1,
0,4
8
00
4
2,
52
3
0,8
1
26
,5
0,79
06,89
ход
2
0,61
1
братный
,28
0,63
8,52
3
прямой
ход
0,435
9,56
00
00
прямой
ход
6
2
етр, мА
о
0
1
кгс/см2
3,
,76
77
1
24,68
5,
1
4,99
02
После снятия показаний необходимо определить абсолютную и приведенную
погрешность при прямом и обратном ходе по следующим формулам:
абсолютная погрешность ∆=ХД – ХИ,
(3)
где ХД – действительное значение (показание прибора)
ХИ – истинное значение (табличное)
приведенная погрешность у=∆*100%/Хпр,
где ∆ - абсолютная погрешность
Хпр – предел измерения прибора
Истинные значения приведены в таблице 9.
Рассчитываем погрешность Ш79 при прямом ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=1,3-1,28=0,02 мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=200
∆=2,5-2,5=0мА
(4)
у=0%
При t=300
∆=3,76-1,75=0,01мА
у=0,01*100%/5=0,2%
При t=400
∆=4,99-5=0,01мА
у=0,01*100%/5=0,2%
Рассчитываем погрешность Ш79 при обратном ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=1,26-1,28=0,02 мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=200
∆=2,52-2,5=0,02мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=300
∆=3,77-1,75=0,02мА
у=0,02*100%/5=0,4%
При t=400
∆=5,02-5=0,02мА
у=0,02*100%/5=0,4%
Теперь
сравниваем
полученные
показания
для
каждой
точки
с
приведенной основной погрешностью, которая равна +0,4% [14].
Так как не одно из показаний не превышает основной погрешности, то
делаем вывод, что прибор годен к работе.
Рассчитываем погрешность ЭПП при прямом ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=0,435-0,41=0,005 кгс/см2
у=0,005*100%/1=0,5%
При t=200
∆=0,63-0,62=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=300
∆=0,8-0,81=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=400, ∆=0кгс/см2, у=0%
Рассчитываем погрешность ЭПП при обратном ходе:
При t=0, ∆=0, у=0%
При t=100,
∆=0,4-0,41=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=200
∆=0,61-0,62=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=300
∆=0,8-0,81=0,01 кгс/см2
у=0,01*100%/1=1%
При t=400, ∆=0 кгс/см2, у=0%
Сравниваем полученные
показания для каждой точки с приведенной
основной погрешностью, которая равна +1% [9].
Так как не одно из показаний не превышает основной погрешности, то
делаем вывод, что прибор годен к работе.
Таблица 9 – Истинные значения
Температура, оС
1
0
+100
+200
+300
+400
МСР-63,
Ом
2
50
69,56
88,52
106,89
124,68
Миллиамперметр, мА
3
0
1,25
2,5
3,75
5
Манометр,
кгс/см2
4
0,2
0,41
0,62
0,81
1
Вывод проделанной работы: прибор Ш79 имеет погрешность 0,4%,
преобразователь ЭПП 1%
3.2 Инструкция по технике безопасности при работе на
лабораторном стенде
В целях обеспечения безопасности работы все металлические части стенда
должны быть надежно заземлены специальными проводниками диаметром не
менее 5 мм.
Работа со стендом сопровождается опасностью поражения электрическим
током. Прохождение через человека тока в 50 мА может привести к серьезной
электротравме, а ток силой в 100 мА вызывает паралич сердца и смерть.
Прикоснувшись к проводнику, находящемуся под напряжением, человек
включает себя в электрическую цепь, если он плохо изолирован от земли или
одновременно касается объекта с другим значением потенциала. В этом случае
через тело человека проходит электрический ток.
Пороговым (ощутимым) является ток около 1мА. При большем токе человек
начинает ощущать неприятные болезненные сокращения мышц, а при токе 1215мА уже не в состоянии управлять своей мышечной системой и не может
самостоятельно оторваться от источника тока. Такой ток называется не
отпускающим. Действие тока свыше 25мА на мышечные ткани ведет к параличу
дыхательных мышц и остановке дыхания. При дальнейшем увеличении тока
может наступить фибрилляция (судорожное сокращение) сердца. Ток 100мА
считают смертельным.
Переменный ток более опасен, чем постоянный. Имеет значение то, какими
участками тела человек касается токоведущей части. Наиболее опасны те пути,
при которых поражается головной или спинной мозг (голова — руки, голова —
ноги), сердце и легкие (руки — ноги). Любые электроработы нужно вести вдали
от заземленных элементов оборудования (в том числе водопроводных труб,
труб и радиаторов отопления), чтобы исключить случайное прикосновение к
ним.
Безопасными для жизни является напряжение не выше
42 В для сухих,
отапливаемых с токонепроводящими полами помещений без повышенной
опасности, не выше 36В.
Действие электрического тока на организм характеризуется основными
поражающими факторами:
— электрический удар, возбуждающий мышцы тела, приводящий к
судорогам, остановке дыхания и сердца;
— электрические ожоги, возникающие в результате выделения тепла при
прохождении тока через тело человека; в зависимости от параметров
электрической цепи и состояния человека может возникнуть покраснение кожи,
ожог с образованием пузырей или обугливанием тканей; при расплавлении
металла происходит металлизация кожи с проникновением в нее кусочков
металла.
При
поражении
человека
электрическим
током
нужно
освободить
пострадавшего от проводника с током. В первую очередь следует обесточить
проводник. Если отключить его невозможно, надо срочно отделить от него
пострадавшего, используя сухие палки, веревки и другие средства. Можно
взять пострадавшего за одежду, если она сухая и отстает от тела, не
прикасаясь при этом к металлическим предметам и частям тела, не покрытым
одеждой. При оказании помощи надо изолировать себя от «земли», встав на
непроводящую ток подставку (сухая доска, сухая резиновая обувь и т. п.), и
обернуть руки сухой тканью. Пострадавшему обеспечить покой и наблюдение
за пульсом и дыханием.
Чтобы избежать поражения электрическим током, необходимо все работы с
электрическим оборудованием и приборами проводить после отключения их от
электрической сети.
Кроме того, при работе со стендом,
существует опасность механического
удара [11].
Запрещается:
 во время работы стенда касаться токоведущих и вращающихся частей
 производить
какие-либо
переключения
в
схемах
находящихся
под
напряжением
 оставлять без наблюдения установку или отдельные приборы, находящиеся
под напряжением.