СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕЛЕМЕХАНИКИ И ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ Советский патент 1936 года по МПК G08C19/04 

Описание патента на изобретение SU46293A1

Основной линией развития современной техники является все большее внедрение в производство контрольно-измерительной аппаратуры и аппаратуры для полной автоматизации производственных процессов и целых производственных циклов.

Этому способствуют, с одной стороны, укрупнение агрегатов, снижающее удельную стоимость контрольной и автоматической аппаратуры, с другой стороны все повышающиеся требования к надежности, непрерывности и равномерности регулирования, рациональному использованию сырья и вспомогательных материалов.

Все эти требования могут быть удовлетворены только соответствующей контрольной и авторегулирующей аппаратурой.

Высокая степень централизации производства также настоятельно требует надежной, несложной и высокочувствительной телемеханической аппаратуры. Ряду организаций, занятых разработкой и производством соответствующей аппаратуры, удалось за последнее время дать ряд целесообразных конструкций для указанных целей.

Применяемые системы можно, в основном, разделить на две группы.

В системах первой группы применяются аппараты, в которых связь между изменениями первичных параметров и воздействием на вторичные параметры осуществляется механической системой - рычажной, пневматической, гидравлической и т.п.

Недостатки этой группы заключаются в затруднительности их применения при более или менее значительных расстояниях, сложности конструктивного выполнения, поскольку они требуют (при пневматической и гидравлической связи) разветвленной сети трубопроводов значительной длины и специальной компрессорной установки, трудности обслуживания, подверженности износу и т.п.

Более удобной и несравненно более универсальной следует считать вторую группу, в которой связь между первичными и вторичными параметрами осуществляется электрическим путем.

Во всех этих системах изменения первичного параметра вызывают нарушение режима электрической цепи чаще всего путем соответствующего изменения величины электрического сопротивления, целесообразно включенного в электрическую цепь, в результате чего срабатывает реле, воздействующее на вторичные параметры.

В большинстве этих систем применяются балансные и нулевые схемы, мостовые (потенциометрические, с диференциальным гальванометром и др.), менее зависящие от внешних условий - режима источника тока и т.п.

Обычно эти, так называемые системы с обратной связью, у которых изменение первичного параметра изменяет, например, сопротивление, нарушая баланс в схеме, а вторичные параметры при их изменении в соответствующую сторону (вследствие воздействия на них реле, сработавшего при небалансе) изменяют величину связанных с ними сопротивлений, восстанавливая баланс при выполнении требуемого действия.

Таким образом, в системах с обратной связью удачно контролируется выполнение необходимого действия.

Основная характеристика всех систем автоматических аппаратов - их чувствительность - определяется, как минимальное изменение первичного параметра (в % к возможному диапазону его изменения), достаточное для воздействия на вторичные параметры, т.е. достаточное для срабатывания соответствующего реле.

Для повышения чувствительности аппарата представляются две возможности:

1. При малом процентном изменении первичного параметра заставить непосредственно воздействующий на электрическую цепь агент (например, введенное в цепь меняющееся электрическое сопротивление) измениться на большую процентную величину (в % полному возможному диапазону изменений агента), нарушая при этом баланс в цепи в соответственно степени.

2. Увеличить чувствительность индикатора нарушения режима (например, реле мостика в системе "Сименс и Гальске", так, чтобы малых нарушений режима цепи оказалось достаточным для его срабатывания.

Первый путь представляет для существующих систем непреодолимые препятствия, а потому пошли по второму пути, создав множество высокочувствительных и чрезвычайно сложных индикаторов с применением фотоэлементов, электронных каскадов, сложных механических систем с падающей дужкой и пр.

Помимо сложности и уменьшения степени надежности эксплоатации этот путь повышения чувствительности ведет к резкому повышению стоимости аппарата.

Согласно настоящему изобретению предлагается способ повышения чувствительности устройства для авторегулирования, телеуправления и пр., по которому высокая чувствительность достигается тем, что малое процентное изменение первичного параметра вызывает значительно процентное изменение агента (например, электрического сопротивления), который в соответственно степени нарушает баланс в электрической цепи. При этом, благодаря применению секционированных сопротивлений и обратной связи, восстанавливающей неизменность определенной суммы введенного в рабочую цепь сопротивления достигается возможность работы на всем возможном диапазоне изменения первичного параметра.

Осуществление предлагаемого способа возможно по ряду специальных схем, использующих упомянутый принцип. Некоторые из этих схем, достаточно поясняющие сущность изобретения, изображены на фиг. 1, 1а, 2, 2а, 3, 3а, 4, 4а прилагаемого чертежа.

Балансная схема (фиг. 1 и 1а). Рабочим участком цепи является сопротивление r1, состоящее из двух сопротивлений, выполненных в виде кольцевых трубок, из которых одна, например, кольцевая трубка 1, связана с первичным параметром, например, поворачивается при изменении положения диференциального монометра, измеряющего перепад давления в паропроводе, пропорциональный нагрузке, а вторая, например, кольцевая трубка 2, которая служит так называемой "обратной связью" с вторичным параметром, например, с тахометром, измеряющим скорость движения колосниковой решетки или пылеугольного шнека, которую данная авторегулирующая установка ставит себе целью поставить в функциональную зависимость от изменения нагрузки.

Внутри трубок находится проводящая шинка, связанная так называемым безмоментным вводом с внешней цепью, и несколько не соединенных друг с другом секций сопротивления, выполненных в виде голой проволочки или спиральки. Ток с шинки на секции (и наоборот) может проходить только через объем ртути, всегда занимающей самую низкую часть кольцевой трубки. Секции обеих кольцевых трубок соединены друг с другом так, что они могут быть включены в электрическую цепь только через ртуть и шинки в обеих кольцевых трубках.

В изображенном на схеме положении кольцевых трубок в цепь источника включены половина секций I кольцевой трубки 2, половина секции I кольцевой трубки 1 и обмотка r диференциального реле 3. Сопротивления вводов, шинок и ртути считаем пренебрежительно малыми.

Параллельно этой цепи включена цепь: постоянное сопротивление r2, равное сопротивлению полной секции (т.е. сумме введенного в данный момент сопротивления в обеих кольцевых трубках), и вторая обмотка r1 диференциального реле 3. Обмотка r1 выполнена идентично обмотке r3, включенной в первую цепь.

Независимо от изменения напряжения источника тока, питающего обе цепи, реле 3 будет, при равенстве сопротивлений r1 и r2 находиться в нейтральном положении. Теперь, предположим, что вследствие изменения величины первичного параметра повернулась на некоторый угол кольцевая трубка 1, например, по часовой стрелке. При этом часть секции I кольцевой трубки 1 выйдет из ртути и r1 станет больше r2, баланс в обмотках r3 и r4 нарушится и якорь реле 3 замкнет соответствующий контакт, вызывая изменение вторичного параметра. Связанная с вторичным параметром кольцевая трубка 2 начнет при этом поворачиваться в ту же сторону, вводя в ртуть все большую часть сопротивления секции I. Как только введенная при повороте кольцевой трубки 2 часть секции I станет равной выведенной части секции I кольцевой трубки 1, что может произойти только при совершенно определенном повороте кольцевой трубки 2, т.е. при требуемом изменении вторичного параметра, сопротивление r1 станет снова равным сопротивлению r2 и баланс восстановится, а реле 3 отойдет в нейтральное положение и прекратит воздействие на вторичный параметр.

Предположим, что весь диапазон изменения первичного параметра соответствует 360° поворота оси непосредственно измеряющего его прибора (например, диференциального манометра, выполненного в виде кольцевых весов и т.п.); 1% изменения первичного параметра вызовет поворот оси непосредственно измеряющего его прибора (будем называть "первичной осью") на 3,6°. Если кольцевая трубка 1 сидит на той же первичной оси, она также повернется на 3,6°, что соответствует выводу (или вводу) 3% сопротивления секции (на схеме в каждой трубке три секции, каждая секция занимает ). Соответственно нарушится баланс в реле 3. Если бы между первичной осью и осью кольцевой трубки 1 поставить передачу с передаточным числом m, то в общем случае, при числе секции в кольцевой трубке, равном n, и изменении первичного параметра на α% мы получим изменение введенного сопротивления в рабочем участке цепи αnm%.

Представим себе αnm несколько и что при повороте кольцевой трубки 1 по часовой стрелке будет выведена вся секция I, причем предположим худший случай, т.е. скорость изменения первичного параметра настолько большой, и инерцию вторичного параметра и аппарата настолько значительной, что кольцевая трубка 2 еще не сдвинулась с места. При этом либо секция I кольцевой трубки 1 еще касается ртути, тогда мы имеем нормальный случай r1>r2 уже разобранный выше, либо секция I кольцевой трубки 1, уже не касается ртути.

Во всех существующих схемах этот момент является критическим, так как дальше нет возможности регулировать; здесь же дальше идет следующая секция III и нужно только проследить: а) сработает ли реле 3, при этом в ту же сторону, что и до того при нормальном увеличении; б) можно ли будет достигнуть равновесия при определенном изменении вторичных параметров (и обратной связи), в) можно ли будет с нового положения равновесия продолжать нормальную работу в любую сторону.

Поскольку при этом в цепи r1 разрыв (легко проследить, что введенная в ртуть кольцевой трубки 1 секция III не имеет при этом второго соединения с цепью тока и то реле 3 сработает в ту же сторону, что и раньше) при движении кольцевой трубки 1 по часовой стрелке, увеличивавшем r1, заставит изменяться вторичные параметры и поворачиваться кольцевую трубку 2 до тех пор, пока секция III кольцевой трубки 2 не коснется ртути, т.е. опять на совершенно определенный угол поворота. При этом в рабочий участок цепи оказывается включенным опять сопротивление одной секции, т.е. r1=r2, отчего баланс восстанавливается и воздействие на вторичный параметр прекращается. Если бы кольцевая трубка 1 повернулась дальше и вывела из ртути еще часть секции III кольцевой трубки 1, баланс восстановился бы только при повороте кольцевой трубки 2 на угол, при котором такая же часть секции III кольцевой трубки 2 была бы введена в ртуть так, чтобы сопротивление рабочего участка цепи снова было бы равно сопротивлению одной секции r1=r2. Итак, из любого положения равновесия при любой величине αnm поворот кольцевой трубки 1 по часовой стрелке вызывает изменение вторичного параметра в определенную сторону на определенную величину.

При повороте кольцевой трубки (от положения, изображенного на схеме 1) против часовой стрелки некоторая часть секции I будет введена в ртуть (выведена из цепи); при этом станет меньше r2, реле 3 сработает в сторону, обратную той, в которую оно срабатывало при небалансе r1>r2 (при повороте кольцевой трубки 1 по часовой стрелке); вторичный параметр изменится в соответствующую сторону и кольцевая труба 2 повернется также против часовой стрелки и выведет из ртути (введет в цепь) соответствующую часть секции I кольцевой трубки 2, чем восстановит баланс. При повороте кольцевой трубки 1, настолько большом, что секция II коснется ртути или будет утоплена в ртуть на известную величину - секции I и II окажутся включенными параллельно при этом - соответственное срабатывание реле 3, изменение вторичного параметра и поворот против часовой стрелки кольцевой трубки 2, до тех пор, пока вся секция I и часть секции II, равная той части секции II кольцевой трубки 1, которая утоплена сейчас, и ртуть не будет выведена из ртути и сопротивление рабочего участка цепи не станет снова равным сопротивлению одной секции.

Итак, из любого положения равновесия при любой величине αnm поворот кольцевой трубки 1 в одну сторону, соответственно изменению в определенную сторону первичного параметра вызывает изменение вторичного параметра и вслед за этими изменениями поворот кольцевой трубки 2 "обратной связи" в совершенно определенную сторону. Поворот кольцевой трубки 1 в обратную сторону вызывает изменение вторичного параметра и кольцевой трубки 2 в обратную сторону.

При этом, благодаря целесообразной схеме, представляется возможность при малых изменениях первичного параметра получать значительные изменения непосредственно нарушающего баланс агента (сопротивления в рабочем участке цепи) и возможность при этом работать на всем диапаоне изменения первичного параметра, т.е. достигается высокая чуствительность аппарата к изменениям первичного параметра.

Двойная балансная схема (фиг. 2 и 2а). На фиг. 2 и 2а изображено нормальное (нейтральное) положение схемы, а устройство кольцевых трубок то же, как и в вышеописанной простой балансной схеме.

В этой схеме при изменении первичного параметра поворачивается секционированная кольцевая трубка 1, выводя сопротивление из одного плеча (например из r1) и вводя при этом (с другой сторону ртути) такое же сопротивление в другое плечо (например, в r2). Этим достигается удвоенное нарушение режима цепи в сравнении с предыдущей схемой при таком же изменении первичного параметра и таком же передаточном числе между процентным изменением первичного параметра и процентным изменением сопротивления в каждом плече. Обратная связь выполнена в виде двух кольцевых трубок 2 и 3, одновременно поворачивающихся при изменении вторичных параметров.

Эти кольцевые трубки обратной связи - одна, вводя в ртуть, а другая, выводя из ртути сопротивления, дополняют (при определенном, достаточном повороте) сопротивление каждого из плеч до величины, равной сопротивлению одной секции, т.е. до положения r1=r2, восстанавливая баланс, при котором прекращается воздействие реле 4 на вторичные параметры.

Высокая чувствительность вследствие значительных нарушений баланса при малых изменениях первичного параметра, возможность работы на всем диапазоне изменения первичного параметра здесь основана на таком же принципе целесообразного соединения секции и восстанавливании обратной связью неизменной величины введенного сопротивления в каждое плечо, что и в предыдущей схеме. Все это можно проверить и на этой схеме, задаваясь различными поворотами кольцевой трубки 1 и проследив за работой реле 4 и кольцевых трубок 2 и 3 при этом.

Нулевая мостовая схема (фиг. 3 и 3а). Сопротивление R1, состоящее из двух секционированных кольцевых трубок, выполненных и соединенных между собой аналогично схеме по фиг. 1, включено в схему моста Уитстона.

При изменении первичного параметра поворачивается кольцевая трубка 1, вызывая нарушение равновесия в мосте (для упрощения принимаем, что при равновесии моста R1=R2).

При нарушении равновесия срабатывает реле 3, воздействующее на вторичные параметры и обратная связь 2 восстанавливает неизменность величины R1=R2, уравновешивающей мост.

Возможность значительных изменений величины R1 (а значит, и небаланса моста) при малых изменениях первичного параметра и возможность работать на всем диапазоне изменения первичного параметра происходят на тех же основаниях, что и в предыдущих балансных схемах.

Двойная нулевая мостовая схема (фиг. 4 и 4а). Принцип работы тот же, что и предыдущей схемы, но, так как изменение первичного параметра, поворачивая кольцевую трубку 1, вызывает одновременное изменение величины введенного сопротивления в плечах R1 и R2 в противоположные стороны, нарушение равновесия здесь, как и в схеме по фиг. 2, получается удвоенным против соответствующей простой схемы.

Высокая чуствительность основана на том же принципе применения секционированных электрических сопротивлений, целесообразно включенных, дополняющих друг друга до определенной величины, определяющей равновесие. Из них одни связаны с первичными (установочными, регулирующими, измеряемыми и т.п.) параметрами, а другие - со вторичными (устанавливаемыми, регулируемыми, измеряющими и т.п.) параметрами.

Похожие патенты SU46293A1

название год авторы номер документа
Устройство для предупреждения аварий гидроэлектростанций и тому подобных установок при разрыве напорного трубопровода 1945
  • Сараджев А.Х.
SU75297A1
Устройство для предупреждения аварии в случае разрушения трубопровода 1935
  • Хармандарян А.О.
SU50090A1
Устройство для настройки балансного контура в дифференциальной дуплексной телеграфной схеме 1939
  • Галионко П.С.
SU56816A1
Дифференциальное реле 1935
  • Поздняков Б.Г.
SU45348A1
Устройство для измерения количества тепла 1932
  • Пятин Ю.М.
SU34191A1
Устройство для измерения количества тепла, отдаваемого теплоносителем 1932
  • Назаров А.П.
SU40009A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКРАТНОГО ТЕЛЕГРАФИРОВАНИЯ 1927
  • М. Вальд
SU15684A1
Антирегенеративное устройство для оконечной и промежуточной усилительной телефонной аппаратуры 1935
  • Никифоров А.К.
SU48568A1
УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СЕТЯХ 2002
  • Ефименко Татьяна Ивановна
RU2284084C2
Устройство для автоматического регулирования подачи топлива и скорости движения конвейера бисквитных печей 1938
  • Павловский М.Т.
SU59424A1

Иллюстрации к изобретению SU 46 293 A1

Формула изобретения SU 46 293 A1

Способ повышения чувствительности устройства для телемеханики и телеизмерения, отличающийся тем, что для изменения вторичных параметров заставляют воздействовать механизмы на электрическое сопротивление любого вида, включенное так, что, изменяясь по величине вслед за изменениями вторичных параметров, оно восстанавливает равновесие при достижении соответствия между первичным и вторичным параметрами, причем реле возвращается в нейтральное положение и прекращает воздействие на вторичные параметры.

SU 46 293 A1

Авторы

Свечарник Д.В.

Даты

1936-03-31Публикация

1934-08-19Подача