Приборы для измерения термоэлектродвижущих сил.

I . Милливольтметры — магнитоэлектрические приборы, работа их основана на взаимодействии проводника, по которо­му течет ток, и магнитного поля постоянного магнита. Магнит­ная система милливольтметра состоит из магнита, полюсных наконечников и цилиндрического сердечника. В кольцевом воздушном зазоре между полюсными наконечниками и сердечником вращается рамка из медного или реже алюминие­вого изолированного провода. Чаще всего рамки крепятся на кернах, которые опираются на подпятники из агата или руби­на. Момент, противодействующий вращению рамки, создается спиральными пружинами, которые одновременно служат для подвода тока к рамке.

II. Потенциометры.

Принцип действия потенциометров основам на уравновешивании (компенсации) измеряемой т. э. д. с. с из­вестной разностью потенциалов. Эта разность потенциалов со­здается в потенциометре посторонним источником энергии.

В принципиальной схеме потенциометра имеются три электрические цепи:

А) В цепь ис­точника тока (компенсационную) входит источник тока Б, ре­гулировочное сопротивление R_в (реостат), постоянное сопро­тивление R_нэ и сопротивление реохорда R_р с перемещающимся вдоль него контактом D.

Б)В цепь нормального элемента входит нормальный элемент НЭ, сопротивление R_нэ и нулевой прибор НП.

Г)В цепь ТЭП входят ТЭП, нулевой прибор НП и часть из­мерительного сопротивления R_р.

Нормальный элемент, предна­значенный для контроля постоянства разности потенциалов между конечными точками реохорда, развивает постоянную во времени э. д. с. Обычно применяют ртутно-кадмиевый гальванический эле­мент Вестона, развивающий при 20°С э. д. с. 1,01830 В. Пользуясь нормальным элементом, можно довольно точно устано­вить постоянство разности потенциалов на концах реохорда. Для этой цели переключатель П переводят на контакт К, включая НП в цепь НЭ и одновременно разрывая цепь ТЭП.

Нормальный элемент присоединяется к концам сопротивле­ния R_нэ так, что его э. д. с. оказывается направленной навстречу э. д. с. источника тока Б. Регулируя силу тока в компенсацион­ной цепи реостатом R_в, добиваются такого положения, при ко­тором разность потенциалов на концах сопротивления равна э. д. с. НЭ. При этом сила тока в цепи нормального элемента равна нулю и стрелка НП устанавливается на нуле шкалы. В этом случае сила тока в компенсационной цепи:

I₁=E_нэ\R_нэ

Для измерения т. э. д. с. ТЭП переключатель П переводя: на контакт И, подключая тем самым ТЭП последовательно с НП к измерительному сопротивлению в точке в и скользящему контакту. Термо-э.д.с. ТЭП тогда будет действовать в сторону, противоположную э. д. с. источника тока Б.

Перемещая контакт D, находят такое его положение, при котором разность потенциалов между точками в и D измери­тельного сопротивления равна т. э. д. с. термопары, при этом cила тока в цепи ТЭП равна нулю, тогда:

E_T=iR_bD=(E_нэ /R_нэ)R_bD

Так как Е_нэ и R_нэ посто­янны, определение т. э. д. с. ТЭП сводится к определе­нию участка измерительно­го сопротивления R_бD Из­мерение т. э.д. с. компенса­ционным методом осущест­вляется в отсутствие тока в цепи термоэлектропреобразователя, поэтому сопро­тивление цепи ТЭП, соединительных проводов, НП, а следова­тельно, и его зависимость от температуры не оказывает влия­ния на точность измерения. Это свойство является одним из существенных преимуществ компенсационного метода измере­ния.

В автоматических взамен стрелочного нулевого прибора установле­ны электронные нуль-индикаторы. Измерительные схемы предусматривают автоматическое введение поправки на температуру свободных концов ТЭП. Поэтому их выполняют в виде неуравновешенного моста.

Все сопротивления измерительной схемы, кроме R_к, выполнены из манганина, сопротивление R_к — из меди или никеля. Цепь источника тока состоит из двух ветвей: рабочей, в которую включен реохорд R_р, и вспомогательной, состоящей из двух сопротивлений R_НЭ и R_к. Наличие вспомогательной вет­ви позволяет автоматически ввести поправку на температуру холодных спаев термопары. Сопротивление R_к и холодные спаи термопары должны находиться при одинаковой температуре.

III. Преобразователи температуры используют в системах централизованного контроля, управления и регули­рования сложных технологических процессов при большом числе точек измерения. Преобразователи ПТ – ТП и НП – ТЛ предназначены для преобразования э. д. с термопары в унифицированный сигнал постоянного тока от 0 до 5 мА. Электрическая схема преобразователя ПТ – ТП подобна схеме преобразователя ПТ – ТС. Сопротивление входной цепи – 50 Ом., а токового прибора – не более 3 кОм.