Общие сведения о трансформаторах

На рис. 93 приведена схема устройства и действия электрокон­тактного датчика, используемого для измерения размеров деталей. Измерительный шток 1 под действием пружины 2 стремится выдви­нуться из корпуса датчика вниз.

Если геометрический раз­мер контролируемой детали 3 больше заданного, измери­тельный шток поднимается, размыкает контакт 4 и замы­кает контакт 5. При нахож­дении под штоком изделия с размером меньше заданной величины контакт 5 размы­кается и замыкается контакт 4. При нормальном размере контролируемой детали кон­такты 4 и 5 остаются разом­кнутыми.

К датчику можно присоединить электроизмерительные приборы. Отклонение стрелки одного прибора соответствует большему разме­ру детали, а другого — меньшему размеру. Положение стрелок у нулевого деления означает, что под щупом датчика проходят детали заданных размеров.

Вместо электроизмерительных приборов можно подключить к датчику электромагнитные счетчики, при помощи которых учиты­вается количество деталей брака — большего и меньшего размеров.

Счетчики можно заменить разноцветными сигнальными лам­пами.

Индукционные датчики преобразуют неэлектрические величины 8 индуктированную э. д. с, которая измеряется электроизмеритель­ным прибором.

В индукционном датчике (рис. 94) катушка 1, помещенная на сердечнике 2, перемещается в зазоре постоянного магнита 3 (или электромагнита) и в ней индуктируется э. д. с.

Для автоматического контроля размеров дета­ли в процессе ее обработки на станке применяют виброконтактный прибор с индукционным датчи­ком. Он позволяет значительно увеличить произ­водительность станков, облегчает труд рабочих, резко сокращает брак.

Схема устройства виброконтактного прибора приведена на рис. 95. Деталь обрабатывается шлифовальным кругом 7. Размеры обрабатывае­мой детали контролируются датчиком-щупом 6, выполненным в виде рычага. Щуп прижимается к детали 8 под действием плоской пружины 5. Ког­да по электромагниту 4 пропускают переменный ток, выступ щупа то притягивается к сердечнику

этого электромагнита, то отходит от него. При этом щуп получает колебательные движения по вертикали (100 раз в секунду).

Верхний конец щупа соединен с намагниченным от постоянного магнита 2 сердечником 3 второго электромагнита, обмотка которо­го соединена с электроизмерительным прибором — индикатором 1, Шкала индикатора отградуирована в миллиметрах.

При колебаниях щупа магнитное поле сердечника 3 пересекает витки электромагнита и в ней индуктируется э. д. с, под действием которой по  обмотке измерительного прибора начинает проходить ток.

Когда щуп подводят к обрабатываемой  детали, его рабочая  часть ударяет о ее  поверхность. По  мере обработки детали размах колебаний щупа  изменяется, а вместе  с  этим меняются индуктируемая в электромагните э. д. с. и сила тока в инди­каторе. По  положению  стрелки на шкале индикатора  рабочий  следит за размером обрабатываемой детали,

Такой прибор может работать ав­томатически и в момент достижения заданного размера через  специальное устройство  остановить  станок.

Для измерения скорости враще­ния вала применяют электрические тахометры. Они состоят из индукци­онного датчика и индикатора. Дат­чик представляет собой маленький генератор электрической энергии. Напряжение, даваемое этим генератором, изменяется пропорционально скорости вращения его оси К зажимам датчика присоединяется индикатор-вольтметр, шкал; которого отградуирована в единицах скорости.

Чтобы определить скорость вращения вала машины, ось датчике соединяют с валом при помощи зубчатой или иной передачи. В об­мотке датчика индуктируется э. д. с, пропорциональная скорости вращения вала. Ее величину показывает стрелка на шкале прибора.

Для измерения температуры используется зависимость величи­ны э. д. с. термопары от температуры нагрева места ее спая.

На рис. 96 показан термоэлектрический измеритель температу­ры. Он состоит из датчика 1 в виде термопары и индикатора 2 — электроизмерительного прибора, шкала которого отградуирована в градусах температуры. Этим электротермометром можно измерять температуру, например, в пределах от 0 до 100° С.

На рис. 97 показана схема использования пьезоэлектрического датчика для измерения давления.

Через трубку 1 пьезоэлектрического манометра пар, давление которого необходимо измерить, воздействует на мембрану 2 и через шайбу 3 передается на две пластинки 4 пьезоэлектрика из кварца. При сжатии кварца на его концах, соединенных с электродом 6, по­является отрицательный электрический заряд, а на противоположных концах кварцевых пласти­нок, соединенных с корпусом 5, — положительный заряд.

Электрод 6 и корпус 5 мано­метра проводниками  соединяются с  индикатором — электроизмерительным прибором 7, шкала которого отградуирована в единицах измерения давления.

Этот прибор измеряет величину зарядов, возникающих на квар­цевых пластинках, а следовательно, и давление.

Пьезоэлектрические манометры пригодны для измерения больших и очень малых давлений. Это связано с тем, что ничтожно ма­лое количество электричества, появляющееся на концах пьезоэлектриков при весьма малых давлениях, можно подать на усилитель, а затем измерить электроизмерительным прибором.

Контрольные вопросы

Какими приборами измеряется сила тока,  напряжение и сопротивление? Назовите преимущества приборов электромагнитной системы. На каком принципе основано действие приборов магнитоэлектрической системы? Для чего к амперметру подключают шунт? По какой формуле можно вычислить величину добавочного сопротивления, Присоединяемого к вольтметру? Какими приборами измеряют расход электрической энергии? Для чего служат датчики? Изобразите схему включения ваттметра. По какой формуле вычисляется неизвестное сопротивление, измеренное Гостом, при его электрическом равновесии?

ГЛАВА   VII ТРАНСФОРМАТОРЫ

§ 80. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения.

Трансформаторы получили очень широкое практическое приме­нение для передачи электрической энергии на большие расстояния для распределения энергии между ее приемниками и в различных выпрямительных, сигнализационных, усилительных и других устрой­ствах.

При передаче электрической энергии от электростанций к ее потребителям большое значение имеет величина тока, протекающего по проводам. В зависимости от силы тока выбирается сечение прово­дов линии передачи энергии и, следовательно, определяется сто­имость проводов, а также и потери энергии в них.

Если при одной и той же передаваемой мощности увеличить на­пряжение, то ток в той же мере уменьшится, а это позволит приме­нять провода с меньшим поперечным сечением для устройства линии передачи электрической энергии и уменьшит расход цветных металлов, а также уменьшит потери мощности в линии.

Поперечные сечения проводов и потери мощности в них опреде­ляются следующими выражениями:

так как

где q — поперечное сечение провода, мм2,

  I — сила тока, а,

   δ — плотность тока, а/мм2,

  U — напряжение в линии электропередачи, в,

  Р— передаваемая мощность, вт,

   Рл — потери мощности в линии электропередачи, вт,

   r— сопротивление провода, ом,

l — длина линии, м,

  ρ—удельное сопротивление материала провода,

Таким образом, при неизменной передаваемой мощности попе­речное сечение провода и потери мощности в линии обратно про­порциональны напряжению.

Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях син­хронными генераторами при напряжении 11—18 кв (в некоторых случаях при 30—35 кв). Хотя это напряжение очень велико для не­посредственного его использования потребителями, однако оно не­достаточно для экономичной передачи электроэнергии на большие расстояния. Для увеличения напряжения применяют повышающие трансформаторы.