ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы МОНТАЖ И НАЛАЖИВАНИЕ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ из "Введение в термографию Издание 2" Предельная температура для той или иной конструкции печи определяется силой тока, протекающего через нагреватель, и величиной тепло-потерь в окружающее пространство. При записи на пирометре температуры печного пространства на термограмме получается S-образная кривая. Такой неровный нагрев приводит к тому, что одинаковые по величине тепловые эффекты отражаются на термограммах при различных температурах в виде отклонений дифференциальной кривой различной формы то в виде острых пиков в интервале большой скорости нагрева, то в виде плавных, небольших, но длительных отклонений. При очень медленном нагреве небольшой эндотермический эффект можно даже не заметить на термограмме. [c.54] Имеются два нринципиально различных способа получения квазистационарного нагрева достижение равномерного подъема температуры на спирали нагревателя или поддержание постоянной разности температур между спиралью и какой-нибудь точкой в температурном ноле, вернее между внутренней и наружной стенками диатермической оболочки. [c.55] Простейшим способом регулирования скорости нагрева является введение в цепь последовательно с печью некоторого добавочного сопротивления (реостата), который уменьшает силу тока, проходящего через нагреватель. Тогда после некоторой задержки, обусловленной инерцией печи, нагрев последней будет замедлен. В дальнейшем, увеличивая силу тока путем постепенного выведения реостата, можно скомпенсировать потерю тепла в окружающее пространство и добиться почти прямолинейного нагрева. Единственное, что не удается устранить с помощью реостата — это замедленное начало нагрева, обусловленное инерцией печи. Можно лишь укоротить этот период, с самого начала включив на короткое время полный ток. Регулировку силы тока можно автоматизировать самыми различными способами, в частности, применяя нолзунковый реостат соответствующей мощности. Передвижение скользящего контакта производится механически, с помощью электромотора или другого автоматического приснособ-ления. [c.55] Валле [1-382] применил для плавной регулировки нагрева жидкостной реостат (раствор сульфата меди). Изменение силы тока осуществлялось путем равномерного приближения одного электрода к другому или постепенным приливанием электролита в сосуд с электродами. При этом сила тока возрастала с увеличением поверхности погруженных в электролит электродов. [c.55] Вместо реостата, имеющего ряд недостатков (громоздкость, бесполезный нагрев реостата и другие), лучше применять автотрансформатор с большим числом отводов или с плавной регулировкой силы тока скользящим контактом ( варнак или лабораторный автотрансформатор ЛАТР). Изменение силы тока, протекающего через нечь, можно и в данном случае автоматизировать. Для этого при помощи электромотора с соответствующим редуктором или червячной передачей передвигают либо поворачивают скользящий контакт. При этом напряжение, подаваемое на печь, равномерно возрастает и, соответственно, растет сила тока. [c.55] Для целей термографии в качестве источника тока с регулируемым напряжением очень удобен так называемый потенциал-регулятор. Он представляет собой однофазный трансформатор с переменной связью между первичной и вторичной обмотками. Такой трансформатор проще всего изготовить из достаточно мощного асинхронного электромотора. Наматывая первичную обмотку на статор, а вторичную на ротор и выводя концы обмоток отдельно, получают трансформатор с переменной индуктивной связью, в котором можно, поворачивая ротор, плавно изменять индуцированное во вторичной обмотке напряжение от 5—10 до 120 в и более. Максимальное напряжение во вторичной обмотке возникает нри параллельном расположении витков обеих обмоток при повороте ротора на 90° индуцируемое напряжение будет минимальным. [c.55] Одним из достоинств потенциал-регулятора является разобщенность первичной и вторичной обмоток и, следовательно, обособленность от городской сети и земли электрической цени, включающей нагреватель печи и вторичную обмотку трансформатора. Благодаря этому исключается возможность утечек тока через печь, блок и заземленные термопары. Такие утечки крайне нежелательны, так как приводят к ошибкам записи наблюдаются они чаще всего при высоких температурах, когда шамот и другие изоляционные материалы становятся достаточными проводниками тока. [c.55] Для равномерного нагрева нечи необходимо медленно и равномерно поворачивать ротор нотенциал-регулятора. Это осуществляется автоматически С помощью различных приспособлений. Один способ заключается в том, что к ротору через ряд шестеренок присоединяется рычаг с грузом на конце (рис. 30). Скорость падения груза регулируется цилиндром с поршнем, наполненным маслом. Последнее может перетекать из-под поршня в верхнюю часть цилиндра через особый кран с микрометрическим винтом, позволяющим регулировать в широких пределах скорость опускания поршня (рис. 31). Указанное устройство обеспечивает равномерно ускоренное падение груза, поскольку давление на поршень, по мере опускания его, возрастает с удлинением плеча рычага. Равномерное ускорение в какой-то мере компенсирует увеличение отдачи тепла печью при возрастании температуры. И наоборот, по той же, указанной выше, причине при равномерном увеличении силы тока или напряжения кривая нагревания печи теоретически не должна быть прямолинейной. Можно также регулировать скорость поворота ротора потенциал-регулятора при помощи часового маятникового механизма (рис. 32). Изменяя длину рычага и длину маятника, осуществляют различную скорость нагрева печи. Силой, поворачивающей в данном случае ротор, будет сила падающего груза, одновременно являющегося гирей часового механизма. Наконец, новорот ротора может достигаться при помощи небольшого электромотора. Последний соединяется с ротором посредством червячных передач, а также фрикционного диска, позволяющего плавно увеличивать или замедлять скорость поворота ротора нотенциал-регулятора в 6—7 раз. [c.56] В целях дальнейшего совершенствования системы нагрева разработаны схемы программного регулирования температуры нечи, основанные на непрерывном автоматическом ее контроле при помощи термопар. [c.57] В 2—3 раза меньше нормального. При этом нагрев нечи может либо продолжаться, но очень медленно, либо прекратиться, либо, наконец, медленно понижаться. Тем самым удается значительно сгладить колебания температур в блоке при включении и выключении тока в печи, так как без шунта в нечь подается весь необходимый ток или не подается ничего. [c.58] При некоторых конструкциях печи и большой чувствительности дифференциальной термопары проходящий ток оказывает индукционное влияние на гальванометры, отклоняя показания их на некоторый угол. При этом каждое включение и размыкание тока сказывается на кривой в виде резкого скачка (рис. 35). Кроме того, при сильном токе размыкание его сопровождается значительной искрой экстратока, что также не может не отразиться на записи. Шунтирование реле значительно уменьшает, а иногда и полностью уничтожает указанные колебания. [c.58] Другой метод программного регулирования скорости нагрева (компенсационный) заключается в компенсировании термоэлектродвижущей силы контрольной термопары встречным током от аккумулятора. Нуль-прибор (Г, рис. 37), включенный в цепь термопары, будет отклоняться в ту или иную сторону в зависимости от того, какая ЭДС преобладает. Фотореле срабатывает в двух случаях а) нри превышении ТЭДС над компенсационной ЭДС. При этом реле должно выключать нечь б) нри уменьшении ТЭДС до величины, меньшей ЭДС компенсационного элемента. В этом случае реле должно включать ток. Нуль-прибор для фотореле можно изготовить из обычного стрелочного нуль-гальванометра. В шкале прибора на месте нулевого деления пропиливается щель шириною в 2—3 мм. Внутрь футляра под щелью вставляется фотоэлемент (ЦГ-3 или ЦГ-4), а на стрелке нуль-гальванометра укрепляется небольшой экран из алюминиевой фольги, закрывающий щель. Стрелка ограничивается специальной пружинкой с тем, чтобы открывание щели могло происходить только при отклонении стрелки в одну сторону. Можно, конечно, воспользоваться вместо стрелочного и зеркальным гальванометром, причем чувствительность прибора будет значительно выше, но и здесь необходимо приспособить ограничитель. В этом случае унор рамки гальванометра в ограничитель должен происходить в тот момент, когда луч света, отраженный от зеркальца гальванометра, попадает на фотоэлемент. [c.60] МИ нечи соответствует заданному с помощью ограничителя. Чем выше заданная разность температур, тем больше тепла будет поступать в печь и тем быстрее последняя станет нагреваться. В случае применения зеркального гальванометра и фотореле величина температурного градиента регулируется введением в цепь дифференциальной программной термопары соответствующего сопротивления. Увеличение введенного сопротивления снижает чувствительность прибора и соответственно повышает скорость нагрева печи. [c.62] Недостаток данного метода, заключающийся в том, что потеря тепла через наружные стенки печи приводит к некоторому замедлению нагрева, можно полностью устранить следующим образом. Горячий спай дифференциальной термопары, который помещается у спирали нагревателя. [c.62] Следует добавить, что нельзя задаться постоянной разностью температур между стенкой нечи и, например, блоком. Поскольку тепло от стенки печи к блоку передается не только конвекцией, но и излучением, количество поступающего в блок тепла не будет постоянным, а станет возрастать в соответствии с законом Стефана — Больцмана, и кривая нагрева получится]не прямолинейной, а обращенной выпуклостью к оси абсцисс. Отсюда скорость нагрева будет все время повышаться. [c.63] В этом методе, так же как и в предыдущих, колебания температур при включении и выключении печи можно уменьшить или совсем устранить нри помощи шунтировки реле. [c.63] При желании выключение тока можно вообще устранить и достичь совершенно плавного нагрева, если регулирование скорости нагрева печи при помощи фотореле любой конструкции несколько видоизменить, заставив нуль-прибор не выключать ток, а плавно увеличивать или уменьшать его. [c.63] Такое устройство сконструировано в лаборатории физической химии Казанского филиала АН СССР (рис. 40 и 41). Нуль-гальванометр переоборудован следующим образом на месте шкалы простого стрелочного нуль-прибора вырезана щель шириной в 4—5 мм с перегородкой посередине. [c.63] вращение движка автотрансформатора должно быть достаточно медленным. Можно также вместо фотореле использовать контактный гальванометр с нулем посередине шкалы. Тогда контрольная термопара присоединяется непосредственно к этому прибору, а правый и левый ограничители устанавливаются на различных расстояниях, чем изменяется чувствительность прибора. [c.64] Вернуться к основной статье