Для измерения величин, входящих в расчет КТО, датчик должен быть наклеен на исследуемую теплоотдающую поверхность электродвигателя и включен в электрическую схему, которая одновременно обеспечивает поддержание равенства температур нагревателя и компенсатора датчика в нагретом состоянии и контроль этого равенства во время измерения указанных величин. Контролировать равенство температур двух термометров сопротивления, изготовленных из одного и того же материала, проще и удобнее всего с помощью моста постоянного тока. Поддержание равенства температур нагревателя и компенсатора датчика можно при этом осуществить двумя способами. Во-первых, автоматической регулировкой сопротивления, включенного последовательно с одним из термометров сопротивления датчика (компенсатором или нагревателем) в одно плечо моста. Однако схема получается сложной и в работе неустойчивой. Во-вторых, подпиткой переменным током нагревателя либо компенсатора датчика, как показано на рис. 4-3. Основой этой схемы является одинарный уравновешенный мост постоянного тока, в два смежных плеча а—d и d—с которого включены нагреватель и компенсатор датчика (Rв и RK), а в два других— сопротивления r1 и r2, не зависящие от температуры.
Рис. 4-3. Принципиальная схема включения датчиков для измерения КТО.
а — ручная регулировка подпитки переменным током одного из сопротивлений датчика; б— то же автоматическая.
Выбор параметров схемы и параметров датчика определяется чувствительностью всей схемы в рабочем режиме, а выбор гальванометра— чувствительностью схемы при настройке. Так как чувствительность в настроечном режиме будет всегда меньше из-за значительно меньших значений тока моста от источника постоянного тока, то необходимо ставить гальванометр с двумя пределами по чувствительности.
Измерение КТО с теплообменных поверхностей, наклеенными на них датчиками и включенными в рассмотренную схему, производится следующим образом. Предварительно в холодном состоянии, т. е. когда температуры нагревателя и компенсатора датчика одинаковы и равны или близки температуре холодной стенки, производится уравновешивание моста постоянного тока а—b—с—d при выключенной подпитке переменным током. Балансируется мост изменением r2. Ток питания моста должен быть при этом такой величины, чтобы можно было пренебречь возможным появлением разности температур ∆tд между нагревателем и компенсатором датчика. Поэтому величина тока моста при первоначальной балансировке берется минимально возможной из условий чувствительности моста. В дальнейшем для данного датчика эта балансировка не изменяется.
Если КТО измеряется в тепловом режиме теплообменника, т. е. когда исследуемая стенка нагрета и охлаждается воздухом (режим измерения А), то в этом случае переменным током подогревается нагреватель датчика. С целью увеличения чувствительности схемы в рассматриваемом режиме ток питания моста от источника постоянного тока можно увеличить приблизительно в 10 раз по сравнению с исходным при балансировке моста в «холодном» состоянии, но
Последнее неравенство обусловлено тем, чтобы подогрев компенсатора датчика от тока моста был несуществен, чем уменьшается искажение теплового поля исследуемой стенки за счет датчика. С установлением равновесия моста наступает равенство температур нагревателя н компенсатора датчика и все тепло, которое выделяется в рабочей части нагревателя, уходит с его поверхности к охлаждающему агенту, т. е. датчик находится в режиме компенсации. В этот момент измеряются полная эффективная величина
тока в нагревателе
сопротивление нагревателя
и температура охлаждающего агента над датчиком tr.
Если КТО измеряется на холодных стенках теплообменника, обдуваемых воздухом той же температуры (режим измерения Б), то нагреватель и компенсатор подогреваются током Iн от источника постоянного тока такой величины, чтобы превышение температуры нагревателя над охлаждающим агентом было близким к тому, при котором будет измеряться КТО. Так как при этом температуры нагревателя и компенсатора могут быть не равны (tн≠tк), то сопротивление датчика, температура которого меньше, будет подпитываться переменным током и регулироваться до тех пор, пока температура нагревателя и компенсатора датчика не установится одинаковой (пока не сбалансируется мост). В момент установления баланса моста измеряются, как и в предыдущем случае, полная величина тока в нагревателе, сопротивление нагревателя и температура охлаждающего агента.
Схема включения датчика с дифференциальной термопарой приведена на рис. 4-4. Компенсация датчика в этом случае контролируется гальванометром, включенным в цепь дифференциальной термопары. Когда гальванометр показывает ноль, температура нагревателя равна температуре компенсатора.
Рис. 4-4. Принципиальная схема включения датчика с дифференциальной термопарой.
ТД1 и ТД2 — выводы от дифференциальной термопары; МТВ — мост двойной для измерения сопротивления термометра — нагревателя; RN — образцовая катушка сопротивления; rр к и rр н — сопротивления для регулировки токов в компенсаторе и нагревателе датчика соответственно.
При измерении в режиме А подогревается током только нагреватель датчика, а в режиме Б устанавливается вначале ток компенсатора, а затем
током нагревателя датчик с дифференциальной термопарой вводится в режим компенсации. В режиме компенсации измеряются все величины, необходимые для расчета КТО.
