Giáo trình Kiểm nhiệt tự động hóa - Chương 7

Trong công nghiệp luyện kim, nhiều quá trình công nghệ tiến hμấnh trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc rất cao vμấ sử dụng nhiều thiết bị sử dụng chất lưu (chất lỏng, khí vμấ hơi) yau cầu kh

Chương 7 truyền kết quả đI xa

Trong công nghiệp, do yêu cầu sản xuất và quản lý sản xuất, trong nhiều trường hợp cần truyền kết quả từ thiết bị đo đến các bộ phận khác, người ta gọi chung là truyền kết quả đi xa Để truyền kết quả đi xa người ta dùng hệ thống truyền

xa gồm một bộ phát và một bộ thu Theo quy ước, các dụng cụ mà kết quả đo của nó

sẽ được truyền đi xa là bộ phát, các bộ phận nhận tín hiệu do bộ phát đưa tới và biến

nó thành sự dịch chuyển của kim chỉ gọi bộ thu

7.1 Truyền xa kiểu điện trở

7.1.1 Phương pháp biến đổi điện trở

Khi truyền xa kiểu điện trở, ở bộ phát tín hiệu đo được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ một cảm biến vị trí kiểu biến trở, bộ thu là một đồng hồ đo kiểu milivôn kế

ở bộ phát, khi đại lượng đo (m) thay đổi, con chạy của biến trở (1) dịch chuyển và điện áp ra Ux thay đổitheo:

U L

L U R

R

Ux = x = x

Điện áp Ux được truyền đến bộ thu (2) là một milivôn kế được chia độ theo đại lượng đo

Hệ thống truyền xa kiểu biến trở có cấu tạo đơn giản nhưng có tiếp điểm nên làm việc kém tin cậy, đồng thời chịu ảnh hưởng của sự thay đổi điện trở của biến trở

2

1

L X , R x

X

L, R

Hình 7.1 Truyền xa kiểu biến trở 1) Biến trở 2) Milivôn kế

7.1.2 Phương pháp dùng logomet

Trên hình 7.2 trình bày sơ đồ một hệ thống truyền xa kiểu logomet

E

O 1

2

5

4 3

α

β

Hình 7.2 Truyền xa kiểu logomet 1) Vành khuyên 2) Thủy ngân 3&4) Cuộn dây 5) Nam châm

Bộ phát gồm vành khuyên (1) có thể quay quanh gối tựa (O), bên trong đặt hai

điện trở R1, R2, phần dưới vành khuyên điền đầy thủy ngân (2) Bộ thu là một logomet gồm hai cuộn dây (3) và (4) đặt trong từ trường của nam châm (5)

Khi đo, dưới tác động của đại lượng đo, giả sử vành khuyên quay một góc (α)

làm tỉ số

2

1

R

R

thay đổi, sự phân bố dòng điện đi vào hai cuộn dây (3) và (4) của

logomet thay đổi theo, làm quay kim chỉ một góc (β) phụ thuộc góc quay (α), tức là phụ thuộc giá trị của đại lượng đo

Ưu điểm của hệ thống truyền xa kiểu logomet là kết quả truyền ít chịu ảnh hưởng của nguồn nuôi (E) nhưng góc quay bị hạn chế

7.2 Truyền xa kiểu từ cảm

7.2.1 Dùng cầu cân bằng cảm ứng

Hệ thống truyền xa dùng cầu cân bằng cảm ứng gồm hai cuộn dây giống nhau bên trong có đặt lõi sắt từ, một cuộn dây làm bộ phát, một cuộn dây làm bộ thu Mỗi

cuộn dây được chia làm hai phần có kích thước và thông số điện giống nhau (hình 7.3)

Khi chưa có tín hiệu đo, các lõi sắt từ của cuộn phát và cuộn thu ở giữa các cuộn dây ta có , cầu cân bằng và qua dây (ab) không có dòng điện chạy qua Khi có tín hiệu đo tác động lên lõi sắt từ của bộ phát, làm nó dịch chuyển tương đối với các cuộn dây Giả sử lõi sắt từ của bộ phát dịch chuyển lên trên làm Z

3 2 4

1.Z Z Z

1

tăng lên và Z2 giảm xuống, dòng điện qua Z3 tăng Khi Z3 tăng, lực hút của cuộn Z3 tăng hút lõi sắt từ của cuộn thu lên trên cho đến khi vị trí tương đối của nó giống với

vị trí tương đối của lõi sắt của cuộn phát thì ta lại có , dòng điện qua dây (ab) lại bằng không

3 2 4

1.Z Z Z

Ưu điểm của hệ thống truyền xa dùng cầu cân bằng cảm ứng là có thể truyền

đi một độ dịch chuyển tương đối lớn, nhưng nó có nhược điểm là độ nhạy bị hạn chế

do ma sát cơ

Z 3

Z 4

Z 1

Z 2

1

b a

X

2

∼127V

Hình 7.3 Sơ đồ truyền xa dùng cầu cân bằng cảm ứng

1) Bộ phát 2) Bộ thu

7.2.2 Dùng biến thế vi sai

Trong bộ truyền xa dùng biến thế vi sai, bộ phát và bộ thu là hai biến thế vi sai giống nhau Mỗi biến thể vi sai gồm một cuộn dây sơ cấp và hai cuộn dây thứ cấp giống nhau hoàn toàn, mắc xung đối Lõi sắt của bộ phát thay đổi vị trí tương đối theo trị số của đại lượng cần đo (hình 7.4)

Khi chưa có tín hiệu đo, lõi sắt của cuộn phát và cuộn thu nằm chính giữa hai cuộn dây thứ cấp của mỗi cuộn, khi đó:

⇒

2

u = up =u 1ưu 2 =0

Và ut1 =ut2 ⇒ ut =ut1ưut2 =0

Lúc này ∆u=up ưut =0, tín hiệu vào khuếch đại bằng không, động cơ và cơ cấu cam đứng yên

2

∼23V

u p1

5 4

3

1

∆u

u t1

Hình 7.4 Sơ đồ hệ thống truyền xa dùng biến thế vi sai 1) Bộ phát 2) Bộ thu 3) Bộ khuếch đại 4) Động cơ 5) Cam

Khi đo, dưới tác động của đại lượng đo, lõi sắt của bộ phát dịch chuyển, giả sử lõi sắt đi lên trên làm cho up1 tăng, up2 giảm và up =u 1 ưu 2 ≠0 Khi đó và tín hiệu vào khuếch đại khác không, động cơ quay Khi động cơ quay, cam (5) liên

động với động cơ quay theo, đồng thời làm cho lõi sắt của bộ thu dịch chuyển cùng hướng với lõi sắt của bộ phát cho đến khi vị trí của hai lõi sắt như nhau thì

0

u ≠

∆

0

u =

∆

và động cơ ngừng quay

Hệ thống truyền xa loại này thường dùng truyền kết quả đo lưu lượng, áp suất hoặc mức chất lưu

7.3 Truyền xa kiểu đồng bộ

Truyền xa kiểu đồng bộ gồm một xenxin phát và một xenxin thu (hình 7.5) Mỗi xenxin thực chất là một động cơ đồng bộ, cuộn một pha đặt ở rôto, ba cuộn ba pha đặt ở stato và nối hình sao Các cuộn ba pha của xenxin phát và thu mắc xung

đối nhau, tương đương hai biến thế mắc xung đối

Khi chưa đo, rôto của xenxin phát và xenxin thu có vị trí giống nhau thì sự phân bố sức điện động trong các cuộn stato của hai xenxin giống nhau

Khi đo, giả sử rôto của xenxin phát quay một góc (α) làm sự phân bố sức điện

động trong cuộn dây ba pha của xenxin phát thay đổi, qua dây A, B, C sẽ có dòng

điện chạy qua, các dòng điện này tạo ra từ trường quay trong cuộn ba pha của

xenxin thu, từ trường quay làm rôto xenxin thu quay cùng chiều với rôto xenxin phát cho đến lúc vị trí rôto của hai xenxin giống nhau thì ngừng quay

Hệ thống truyền xa kiểu đồng bộ có thể truyền xa một góc quay lớn tùy ý

A

C B

2

1

Hình 7.5 Truyền xa kiểu đồng bộ 1) Xenxin phát 2) Xenxin thu