Резистивные преобразователи

Генераторы электрических станций переменного тока устроены так, что возникающая в их обмотках ЭДС изменяется по синусоидальному закону. Синусоидальная ЭДС в линейных цепях, где содержатся резистивные, индуктивные и емкостные элементы, возбуждает ток, изменяющийся по закону синуса.

В общем случае электрическая цепь переменного тока может содержать резистивные, индуктивные и емкостные элементы, параметрами которых соответственно являются сопротивление г, индуктивность L и емкость С. Анализ и расчет таких цепей значительно сложней, чем цепей постоянного тока. В цепях постоянного тока индуктивные и емкостные элементы проявляют себя только в моменты включения, отключения цепи или изменения ее параметров, когда изменяется ток и появляется ЭДС самоиндукции е = Ldi/dt в индуктивном элементе

Элементами схем замещения цепей синусоидального тока являются источники синусоидальных тока и ЭДС, резистивные, индуктивные и емкостные элементы. Понятия об источниках тока и ЭДС, а также ре-зистивных элементах уже были рассмотрены при анализе цепей постоянного тока. Индуктивные и емкостные элементы являются специфическими элементами цепей синусоидального тока.

где напряжения, положительные направления которых совпадают (противоположны) с выбранным направлением обхода контура, записываются со знаком плюс (минус); т — число участков. В частности, для контура схемы замещения, содержащего только пассивные элементы (резистивные, индуктивные, емкостные) и источники ЭДС, в каждый момент времени алгебраическая сумма напряжений на пассивных элементах контура равна алгебраической сумме ЭДС:

Рассмотпим сначала приемники энергии, схемы замещения которых содержат резистивные, индуктивные и емкостные элементы. Энергетические процессы в резистивных, индуктивных и емкостных элементах различны по физической природе. В резистивных элементах происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Средняя скорость необратимого процесса преобразования энергии в резистивном элементе определяется активной мощностью Р [см. (2.50)]. В индуктивных и емкостных элементах происходит периодическое аккумулирование энергии в магнитных и электрических полях, а затем энергия возвращается во внешнюю относительно этих элементов часть цепи. В таких элементах нет необратимого преобразования электрической энергии в другие виды, т. е. активная мощность Р равна нулю. Электрические процессы в индуктивном и емкостном элементах определяются реактивной индуктивной мощностью Q, [см. (2.52)] и реактивной емкостной мощностью <2„

Расчет рабочего режима многих электротехнических устройств упрощается, если их можно рассматривать как четырехполюсники ( 2.54),' которые соединяются с остальной частью цепи двумя парами выводов (полюсов) 1-1' и 2-2' . Если сам четырехполюсник не содержит источников энергии, то он называется пассивным, а если содержит - активным. Примером активного четырехполюсника может служить дифференциальный усилитель, пассивного четырехполюсника -двухобмоточный трансформатор, линия телефонной связи, измерительный мост. Схема линейного пассивного четырехполюсника содержит только линейные резистивные, индуктивные и емкостные элементы,

В общем случае схемы замещения электротехнических устройств содержат кроме линейных также нелинейные резистивные, индуктивные и емкостные элементы, соответственно описываемые нелинейными вольт-амперными /(?/) (см- Рис- 1-6) или /(и), вебер-амперными Ф(/,) ( 2.2) и кулон-вольтными q(ur) (см. 2.4) характери-

При нумерации ветвей будем придерживаться последовательности соответствующей такой иерархии типов элементов: управляемые источники напряжения, независимые источники напряжения, емкостные, резистивные, индуктивные элементы, независимые источники тока, управляемые источники тока. Нумерацию будем начинать с ветвей, принадлежащих высшей ступени иерархии. Исчерпав их, будем продолжать нумерацию, перейдя к ветвям следующей ступени, пока не будут пронумерованы все ветви схемы. В пределах каждого типа элементов (ветвей) нумерация последовательная. ,

Условимся при нумерации ветвей придерживаться следующей их иерархии: управляемые источники напряжения, независимые источники напряжения, емкостные, резистивные, индуктивные элементы, независимые источники тока, управляемые источники тока. Нумерацию начнем с ветвей, принадлежащих высшей ступени иерархии. Исчерпав их, будем продолжать нумерацию, перейдя к ветвям следующей ступени иерархии и т. д., пока не будут пронумерованы все ветви схемы. Именно такой порядок был выбран при нумерации ветвей в графе на 1.8,6. Для этого графа построим следующую матрицу:

Управляемые источники образуют самостоятельный тип элементов (и соответственно ветвей) цепи. Будем считать, что нумерация ветвей цепи производится в последовательности: управляемые источники напряжения (Uy), независимые источники напряжения, емкостные, резистивные, индуктивные элементы, независимые источники тока, управляемые источники тока (1У). При этом управляемые источники напряжения окажутся ребрами, управляемые источники тока — хордами графа цепи и матрица главных сечений F будет иметь следующую структуру:

где напряжения, положительные направления которых совпадают (противоположны) с выбранным направлением обхода контура, записываются со знаком плюс (минус); т - число участков. В частности, для контура схемы замещения, содержащего только пассивные элементы (резистивные, индуктивные, емкостные) и источники ЭДС, в каждый момент времени алгебраическая сумма напряжений на пассивных элементах контура равна алгебраической сумме ЭДС :

Для определения размеров, площади, объемов и числа изделий, параметров их линейных и угловых перемещений служат фотоэлектрические, ультразвуковые, электромагнитные, электроконтактные, емкостные, индуктивные и резистивные преобразователи. Первичными преобразователями при измерениях механических усилий и деформаций являются тензопреобразователи, магнито-упругие, пьезоэлектрические, емкостные, струнные и другие преобразователи. Для измерения высоты уровня жидкости, уровня границы раздела двух жидкостей применяют поплавковые, фотоэлектрические, радиоволновые и другие устройства, а для изме-

Резистивные преобразователи. К этой группе относятся контактные, реостатные, тензометрические преобразователи, а также терморезисторы.

8. Тепловые преобразователи. Тепловыми называют преобразователи, в основу принципа работы которых положены физическиг закономерности, определяемые тепловыми процессами. Основными разновидностями тепловых преобразователей являются термомеханические, терморезистивные и термоэлектрические преобразователи. Тепловые преобразователи —это в основном преобразователи температуры. Однако косвенно они используются и для преобразований других неэлектрических величин, которые проявляются через тепловые процессы и функционально связанны с тепловыми величинами. Например, химический состав веществ, концентрация, скорость движения жидкостей и газов и другие.

9. Электрохимические преобразователи. Принцип действия электрохимических преобразователей основан на зависимости электрических параметров электролитической ячейки от состава и концентрации, температуры и других свойств раствора, а также зависимости электрической разности потенциалов на границе раздела твердой и жидкой фаз от скорости перемещения раствора. Входными сигналами электрохимических преобразователей могут быть разнообразные физические величины: качественный и количественный состав сложных жидких и газообразных сред, давление, скорость, ускорение и т. п. Основными разновидностями электрохимических преобразователей являются электролитические резистивные преобразователи, гальванические, полярографические, электрокинетические, химотронные.

РЕЗИСТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

6.2. РЕЗИСТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Измерительные цепи. В подавляющем большинстве случаев тензо-резистивные преобразователи используются в мостовых цепях постоянного тока. При этом тензорезистор может быть включен в одно из плеч моста, в два плеча либо мостовая цепь может быть составлена целиком из тензорезистивных преобразователей.

14.2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ РЕЗИСТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

6.2. Резистивные преобразователи тока и напряжения.............. 96

12.3. Магниторезистивные преобразователи ........................ 218

13.5. Термоэлектрические и Терморезистивные преобразователи температуры ...... 236