Элекроманометры и элекротермометры

Цель работы: изучение конструкции и принципа действия электроманометров и электротермометров.

Электрические дистанционные манометры ЭДМУ применяют для дистанционного измерения избыточного давления в масляной системе (на входе в дизель) и топливной (после фильтра тонкой очистки). Манометр состоит из приемника давления и электрического указателя, устанавливаемого на пульте управления машиниста. Приемник давления и указатель соединены проводами. Манометры питаются от сети постоянного тока напряжением 27В +_ 10%. На тепловозах применяют манометры ЭДМУ-6 и ЭДМУ-15Ш. Принцип действия манометров ЭДМУ следующий (рис. 10). Измеряемая среда, поступая в приемник давления, воздействует на упругую мембрану, которая деформируется и через передаточный механизм передвигает контакт С, скользящий по потенциометру R.

Рис. 10 Принципиальная схема электрического дистанционного манометра

Если давление увеличивается, контакт с перемещается вниз, если уменьшается, - вверх. В результате каждому значению измеряемого давления соответствует определенное положение контакта с и определенное сопротивление участков ас и bc потенциометра R. Соотношение сопротивлений ас и bc измеряют магнитоэлектрическим логометром, состоящим из двух неподвижных рамок I и II, расположенных под углом 120^о, и подвижного магнита М, вращающегося в магнитном поле рамок. Рамки логометра включены в диагональ моста, два плеча которого образуют переменные сопротивления ас и bc, а два других плеча – нерегулируемые резисторы R1 и R2.

Напряжение питания подводят ко второй диагонали моста. Резисторы R3 и R4 образуют полудиагональ. Рамки логометра имеют одинаковое число витков, но по конструктивным соображениям размеры рамки I выполнены большими, чем рамки II. Что бы сделать сопротивление рамок одинаковым, в схему включен резистор R5.

Под действием питающего напряжения в рамках логометра протекают токи i₁ и i₂, образующие магнитные поля рамок. Взаимодействую между собой, магнитные поля образуют результирующее поле, вдоль оси которого устанавливаются подвижный магнит М и связанная с ним указательная стрелка прибора.

Сопротивления резисторов выбраны такими, что при отсутствии избыточного давления (Р=0) ток в рамке I имеет наибольшее значение, а ток в рамке II равен нулю. Поскольку магнитное поле при этом создается только рамкой I подвижной магнит М устанавливается вдоль ее оси, а стрелка указывает на нулевую отметку шкалы.

По мере увеличения давления подвижной контакт с перемещается к точке b, сопротивление участка ас потенциометра увеличивается , а участка bc уменьшается. В связи с этим ток и магнитный поток рамки I будут уменьшаться, а рамки II - увеличиваться. Ось результирующего магнитного поля при этом поворачивается по часовой стрелке. В том же направлении поворачивается магнит М со стрелкой, указывающей увеличение давления. При среднем значении давления (Р=0,5Р_max) мостовая схема делается полностью симметричной. Благодаря равенству токов (i₁=i₂) ось результирующего магнитного поля располагается под равными углами (60^о) к осям рамок I и II. Когда давление достигнет максимального значения (Р_max), ток в рамке I станет равен нулю. Магнит М при этом располагается вдоль оси рамки II, а стрелка прибора указывает на предельную отметку шкалы (Р_max).

Если источник питания манометра отключен (токи в рамках равны нулю), подвижной магнит и стрелка прибора могут находиться в произвольном положении. Чтобы вернуть стрелку к нулю шкалы, установлен добавочный неподвижный магнит m, взаимодействующий с подвижным магнитом М. резисторы R3 и R5 предназначены для регулирования прибора.

Рис. 11. Кинематическая схема приемника давления манометра ЭДМУ:

1-штуцер; 2-мембрана; 3-основание; 4-шток; 5-щетка; 6-потенциометр; 7-штепсельный разъем; 8-щеткадержатель; 9-поводок; 10-возвратная пружина; 11-ось; 12-качалка.

Рис. 12. Указатель электрического дистанционного манометра ЭДМУ:

1-кожух; 2-циферблат; 3-основание; 4-штепсельный разъем; 5-логометр; 6-стойки; R1-R5-резисторы.

Механизм приемника давления манометра (рис.11) смонтирован в герметическом алюминиевом корпусе. В основании 3 корпуса закреплена гофрированная мембрана 2. Измеряемое давление подается под мембрану через штуцер 1. При увеличении давления мембрана 2 деформируется и через шток 4 передает движение качалке 12. Качалка 12 поворачивается и, нажимая на поводок 9, перемещает его вокруг оси 11. В поводке 9 закреплен щеткодержатель 8 с щетками (подвижным контактом) 5, которые при повороте поводка скользят по проволочному потенциометру 6. При уменьшении давления обратное движение механизма происходит под действием возвратной пружины 10. щеткодержатель 8 и потенциометр 6 соединены проводами с контактными штырями штепсельного разъема 7.

Основной элемент указателя манометра (рис. 12) – логометр 5 закреплен на алюминиевом основании 3 с помощью двух стоек 6. К стойкам 6 крепят также циферблат 2. кроме логометра, на основании 3 установлены резисторы R1-R5 и штепсельный разъем. Кожух 1 указателя дюралюминиевый, брызгонепроницаемый, со стеклом для наблюдения за шкалой.

Указатели всех манометров типа ЭДМУ имеют одинаковое устройство и отличаются друг от друга только градуировкой шкалы.

Электрическими термометрами сопротивления измеряют температура воды и масла дизеля на ведущей и ведомой секциях тепловоза. Принцип действия этих термометров основан на свойстве проводников и полупроводников менять электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Измеряя сопротивление с помощью специального измерительного устройства, судят о температуре среды, в которую помещен приемник с чувствительным элементом (проводником и полупроводником). На всех тепловозах устанавливают полупроводниковые термометры сопротивления ТП-2, состоящие из приемника ПП-2 и указателя ТУЭ-8А. Диапазон измерения температуры термометром ТП-2 от 0 до 120^оС.

Теплочувствительным элементом термометра ТП-2 (рис. 13) является полупроводниковый терморезистор. Приемник термометра вместе с встроенным в него терморезистором устанавливают в месте измерения температуры.

Рис. 13 Принципиальная схема электрического термометра сопротивления

Указатель прибора (магнитоэлектрический логометр) включен в диагональ мостовой измерительной схемы. Два плеча этой схемы образуют нерегулируемые резисторы R1 и R2, а два других плеча – нерегулируемый резистор R3 и термометром R_q, величина сопротивления которого зависит от температуры измеряемой среды. Резистор R4 образует полудиагональ моста. Вторую диагональ моста через резистор R5 подключают к источнику питания постоянного тока напряжением 27В +-10%. Применение мостовой измерительной схемы повышает чувствительность прибора.

Рис. 14 Приемник ПП-2 электрического термометра ТП-2:

1- штепсельный разъем; 2-контактные штыри; 3-компаунд; 4-прокладка; 5-колодка; 6-штуцер; 7- свинцовая прокладка; 8-металлический колпачок; 9-бандаж из ниток; 10- изоляционная прокладка; 11- электрические выводы; 12-теплочуствительный элемент.

Измерительный механизм логометра состоит из двух подвижных рамок I, II, жестко закрепленных на оси под углом 32^о друг к другу. Рамки вращаются в неравномерном магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом (на схеме не показан), и перемещают вдоль шкалы указательную стрелку.

Вращающие моменты рамок I и II направлены встречно. При изменении температуры и, следовательно, R_q изменяются токи в рамках логометра и их моменты. Под действием большого момента рамки начнут поворачиваться по или против часовой стрелки. При некотором угле поворота движущий и противодействующий моменты станут равны, перемещение рамок прекратится, а стрелка прибора укажет значение измеряемой температуры. При выключенном питании возврат рамок в исходное (нулевое) положение осуществляется тремя пружинками. Их момент по сравнению с моментами вращения рамок I и II значительно меньше, поэтому они не оказывают заметного влияния на показания прибора.

Теплочувствительный элемент 12 приемника электрического термометра (рис. 14) состоит из одного или двух последовательно соединенных полупроводниковых терморезисторов, расположенных внутри металлического колпачка 8. электрические выводы 11 терморезисторов разделены изоляционной прокладкой 10 и прикреплены к ней двумя бандажами из ниток 9. свободное пространство внутри колпачка 8 заполняют компаундом. Концы выводов 11 припаяны к контактам колодки 5, изготовленной из пресс материала. С противоположной стороны в колодку 5 армированы контактные штыри 2, служащие для соединения приемника со штепсельным разъемом 1. для герметизации внутренней полости в месте выхода штырей 2 установлена прокладка 4, а пространство над ней заполнено компаундом 3. колпачок 8 запрессован в штуцер 6 на герметике. Кроме того, установлена свинцовая прокладка 7 и края штуцера развальцованы.

Порядок выполнения работы:

1. изучить принцип действия элекроманометров и элекротермометров.

2. привести принципиальные электрические схемы.

3. изучить работу элекроманометров и электротермометров в реальных условиях на действующем дизеле.

Контрольные вопросы: что измеряют электротермометром; что измеряют электроманометром; по какому общему принципу работают электроманометры и электротермометры; что используют в качестве чувствительного элемента в электроманометрах и электротермометрах.