Автоматическое измерение

При разработке, испытаниях и эксплуатации электродвигателей возникает необходимость в измерении и регистрации различных электрических, энергетических и механических величин. Измерение ряда из них - напряжений, токов, потребляемой мощности и других величин- может производиться серийно выпускаемыми измерительными преобразователями и приборами. Однако они позволяют измерить далеко не все параметры. Так, для измерения важнейших выходных параметров- частоты вращения, скольжения, относительной нестабильности частоты вращения, момента на валу, механической мощности - серийная аппаратура практически не выпускается. Разработанные для их измерения методы и устройства, описанные в ряде монографий и статей, не всегда удовлетворяют предъявляемым требованиям, таким как наличие выходного сигнала, удобного для регистрации, необходимые точность и быстродействие, простота, автоматизация процесса измерения.

Автор не ставил "цель дать всеобъемлющий анализ всех существующих методов и устройств, предназначенных для измерения перечисленных вы.к-одных параметров. Устройства, рассматриваемые в книге, отличаются высокой точностью, сравнительной простотой, полной автоматизацией процесса измерения, наличием унифицированного выходного сигнала и в ряде случаев высоким быстродействием. Указанные особенности обусловлены разработкой новых методов и схем измерения, использованием в составе измерительной аппаратуры различных аналоговых и цифро-аналоговых специализированных электронных вычислительных усгройств, методов автоматической коррекции, широким применением современной элементной базы, в частности, микроэлектроники.

Возможность регистрации перечисленных выходных параметров во многом определяется возможностью ис-

пблЬзбйания выходных сигналов измерительной аппаратуры для работы регистрирующих устройств. Наиболее универсальными с этой точки зрения являются унифицированные сигналы напряжения постоянного тока (О- 10 В) и постоянного тока (О-5 мА). Эти сигналы могут быть непосредственно использованы как входные для таких распространенных аналоговых регистраторов, как светолучевые осциллографы, самописцы, графопостроители. С помощью серийно выпускаемых коммутаторов и аналого-цифровых преобразователей такие сигналы могут быть преобразованы в цифровую форму, введены для дальнейшей обработки в ЭВМ, а также зарегистрированы с помощью цифропечатающих устройств. Проблема регистрации измеряемых параметров существенно упрощается, если последние преобразованы в сигналы, удобные для регистрации. В качестве такого сигнала в рассматриваемых в настоящей книге устройствах принято унифицированное постоянное напряжение.

Большое внимание в книге уделено анализу метрологических и динамических характеристик, способам повышения точности и быстродействия рассматриваемых преобразователей, исследование которых в большинстве случаев доведено до расчетных формул, практических рекомендаций и принципиальных схем. Для некоторых преобразователей дана методика и приведены примеры практического расчета. Автор надеется, что эти особенности книги привлекут к ней внимание инженеров-раз-работников. В конце книги приведен список условных обозначений.

Автор выражает глубокую признательность рецензенту книги канд. техн. наук Г. В. Веникову за сделанные им критические замечания, способствовавшие улучшению ее содержания.

Автор

ГЛАВА ПЕРВАЯ . . .

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

. При испытаниях электродвигателей, как правило, возникает необходимость в измерении и регистрации частоты вращения в широком диапазоне-от долей до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту. В настоящее время используются следующие основные методы измерения частоты вращения [1]: аналоговый прямого преобразования, сравнения и частотный.

Измерение частоты вращения по первому методу производится с помощью магнитных, магнитоэлектрических, центробежных, пневматических и гидравлических тахометров. Эти приборы, как правило, просты, но имеют невысокую точность. При их подключении двигатель нагружен добавочным тормозным моментом, приводящим к появлению дополнительной погрешности, особенно заметней в случае двигателей малой мощности.

Приборы, работающие по методу сравнения, можно разделить на три типа: фрикционные, стробоскопические и вибрационные. Точность этих приборов значительно выше, однако получение аналогового выходного сигнала в виде тока или напряжения затруднительно.

Частотный метод основан на преобразовании частоты вращения в пропорциональную частоту переменного синусоидального или импульсного напряжения и последующем преобразовании последней в требуемый выходной сигнал преобразователя. Этот метод при испытаниях электродвигателей получил наибольшее распространение. Частотный метод измерения исключает внесение дополнительных погрешностей датчиком или линией