Динамо-машины  Статические характеристики элементов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

Процесс изменения температуры у элемента релейного действия протекает так же, как и у линейного элемента. Разница заключается лишь в том, что положение в этом случае изменяется скачкообразно в моменты, соответствующие достижению температуры срабатывания или температуры отпускания. Поэтому тепломеханический преобразователь релейного действия должен быть замещен последовательно соединенными апериодическим и релейным звеньями. Для апериодического звена в этом случае входной величиной является температура окружающей среды, а выходной - температура самой пластины. Для релейного звена входной величиной служит температура пластины, а выходной- перемещение. При этом релейный элемент может полагаться безынерционным, так как время переброски пластины из одного крайнего положения в другое гораздо меньше времени изменения температуры пластины от температуры срабатывания до температуры отпускания или наоборот.

Одна из распространенных конструкций преобразователя с расширяющейся жидкостью или газом схематично показана на рис. 46. Изменение температуры 6, металлического баллона сопровождается изменением давления содержащейся в нем жидкости или газа (температурные коэффициенты объемного расширения жидкостей и газов гораздо выше, чем у металлов). Эти изменения приводят к изменению давления в полости мембраны 2, связанной с баллоном / через капилляр, и перемещению свободного конца мембраны Хд. Следовательно, управляющее устройство состоит из двух преобразователей разного вида: преобразователя температуры в давление (баллон) и преобразователя давления в перемещение (мембрана), поэтому элемент должен быть уже отнесен к элементам с промежуточным преобразованием вида энергии.

Если термобиметаллическая пластина нагревается за счет проходящего по ней тока, то она должна быть отнесена уже к электромеханическим преобразователям, так как тепловая энергия является здесь лишь промежуточной формой. В этом случае наблюдается органическое слияние электротеплового и тепломеханического преобразователей.

Рис. 46. Тепломеханический преобразователь с расширяющейся жидкостью или газом:

/ - баллон; 2 - мембранная коробка

2. ТЕРМОПАРЫ

Теплоэлектрические преобразователи обычно выполняют роль линейных воспринимающих элементов - датчиков, преобразующих изменение фактического значения регулируемой температуры в изменение электрического напряжения (или тока). К числу

генераторных управляющих устройств этого типа относятся термопары, широко применяемые в системах автоматического регулирования температуры авиадвигателей и изготовляемые на различные пределы измерений - почти до двух тысяч градусов. Недостатком термопар, помимо свойственной всем термоэлектрическим преобразователям значительной тепловой инерционности, является зависимость термоэлектродвижущей силы от окружающей температуры. Величина выходного напряжения термопары И (рис. 47, а) определяется, как известно, разностью температур

горячего (рабочего) спая вч и холодного спая

Рис. 47. Схемы включения термопар.

а - простеПшая схема; б - блок термопар

Горячий спай помещается в среде, температура которой регулируется. Холодный спай должен располагаться в среде, температура которой приблизительно постоянна, или же должны применяться дополнительные компенсационные устройства.

Для систем автоматического регулирования авиадвигателей обычно используются не одиночные термопары, а блоки из нескольких последовательно соединенных термопар (рис. 47, б). Такое включение позволяет осреднить температуру, обычно неравномерно распределенную по контролируемой полости авиадвигателя, и одновременно повысить величину напряжения и выходную мощность термодатчика.

Термопары принято замещать апериодическими звеньями, хотя в действительности наличие защитного кожуха делает тепловые переходные процессы в таких конструкциях более сложными.

Постоянная времени имеет то же значение, что и для термобиметалла. Величина передаточного коэффициента (чувствительность) в значительном диапазоне температур почти постоянна и для металлов имеет порядок стотысячных долей вольта на градус.

К. п. д. металлических термопар весьма незначителен и имеет порядок десятых и сотых долей процента. Это обусловливает и малую их выходную мощность, поэтому для ее повышения приходится увеличивать размеры, что сопровождается возрастанием постоянной времени термопары. В этом отношении большие возможности обещает применение полупроводниковых термопар, которые дают термоэлектродвижущие силы в десятки раз большие, чем металлические. Следует ожидать, что отмеченное обстоятельство позволит создать менее инерционные полупроводниковые термопары, несмотря на худшую теплопроводность полупроводников.

3. ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ

Простейшая нереверсивная схема термоэлектрического преобразователя параметрического типа показана на рис. 48, а (см. рис. 3, б), в которой в качестве источника вспомогательной энергии используется источник напряжения U, в качестве нагрузки сопротивление а управляющим устройством является термо резистор, сопротивление которого достаточно сильно меняется с изменением его температуры, а следовательно, и с изменением

-J/2

иВЬ№

Рис. 48. Схемы включения терморезисторов:

с - простейшая иереверсивная схема; б - дифференциальная схема иа постоянном токе;

в - мостовая схема

температуры окружающей среды г Падение напряжения на нагрузке Ьд в установившемся режиме также является определенной функцией температуры

(64)

Терморезисторами могут служить не только резисторы с активным сопротивлением - металлические (медная, никелевая, платиновая проволоки) или полупроводниковые (ПТР), но и устройства с реактивным сопротивлением. В последнем случае источником вспомогательной энергии будет служить источник переменного тока.

Реверсивные конструктивные схемы с терморезисторами приведены на рис. 48, б, в и на рис. 49 (см. рис. 3, д, е).

В дифференциальной схеме постоянного тока (рис. 48, б), если напряжения вспомогательных источников одинаковы, а величина постоянного сопротивления равна величине термосопротивления при заданном (номинальном) значении температуры, то токи и /а в верхнем и нижнем контурах будут одинаковы. Ток в цепи нагрузки определяется разностью этих токов и, следовательно, будет равен нулю. Всякое отклонение температуры