Выбор методов ослабления наведенных помех часто производится путем пробных соединений элементов схемы, скруткой проводов соединительных линий и их экранированием, установки различных фильтров и т. д. Экспериментальный выбор способа ослабления помех. приводит к тому, что затрачивается очень много времени на отладку измерительной системы.
Анализ различных способов подавления «наведенных помех показывает, что - существует ряд технологических и методических особенностей, -присущих этим способам. Учитывая эти особенности, можно получить удовлетворительные результаты при использовании обычно применяемых «приемов ослабления уровня помех. В этой главе рассматриваются особенности этих обычных приемов, т. е. скруткк проводов, экранирования, заземления, использования фильтров, а также применение трехэлектродной термопары с компенсирующим трансформатором для подавления высокого уровня наведенных помех.
Часто термопары могут быть значительно удалены от измерительного прибора. П|ри этом для соединения термопары с прибором обычно используют компенсационные провода марки КПО. Компенсационный провод содержит два многожильных провода '(медный и константановый), заключенных в резиновую изоляцию и объединенных общим хлопчатобумажным чулком. Обычно медный и константановый проводники прокладываются параллельно друг другу. Электроды серийно выпускаемых термопар также прокладываются параллельно друг другу. Это способствует тому, что на входе измерительного прибора появляется напряжение (помехи, обусловленное наводками от силовых электрических линий в контуре, образованном термопарой и соединительными линиями.
Электродвижущая сила, индуктируемая в контуре, охватываемом термоэлектродами и проводами соединительной линии, может быть найдена как
Где <D=Z? S cos p — машинный поток сквозь контур;
В—магнитная индукция;
5 — поверхность контура;
Р — угол между нормалью к поверхности контура и вектором магнитной индукции.
.Поскольку магнитный «поток пропорционален току, создающему магнитное поле, и если принять, что cosP=l, то можно записать:
Где со=2л:/ — круговая частота изменения электрического тока.
Подставляя выражение для магнитного потока в выражение для э. д. с., полуи!^м*
Где Ет——<оBS.
В [J1. 15] тюказа-но, что в производственных помещениях, в которых находятся силовые установки, часто встречаются поля с магнитной индукцией не менее 0,5*10~4—«Ю-5 тл. Экспериментальные данные, (полученные в работах [Л. 22, 29], дают основание сделать вывод о том, - что. при размещении термопар в нагревательных установках общей мощностью 1 ООО кет и более магнитная индукция
Достигает величин (10-г-30) • 10~4 тл. При полной длине термопары и соединительной линии, равной 30 м, и (расстоянии между электродами 0,002 м э. д. с., наводимая в контуре на частоте 50 гц, может составлять 0,019—0,056 в.
Для уменьшения влияния внешних наводок следует сближать и скручивать термоэлектроды и провода соединительных линий. Если соединительная линия проложена параллельно силовым проводам электрического питания, величина э. д. с., «наводимой в изме-
РиТельной цепи из-за наличия взаимной индуктивности, может быть найдена из выражения [JI. 14]
М — взаимная индуктивность;
Где
I — длина параллельных - проводов; i\ — ток в силовой цеп-и;
#12» я21, дп> а22 — постоянные цепи.
При скрутке проводов э. д. с., наводимые в измерительной Цепи, выравниваются и вычитаются. Их разиость
Скрутка соединительных линий* позволяет уменьшить также уровень помех, обусловленных емкостной неуравновешенностью проводов термоэлектрической линии. На рис. 5 показаны емкостные связи термопары,. При прокладке нескрученной линии величины емкостей Сы и Сь2, Са\ и Саг, Ci3 и С2з могут быть неравны друг другу, а это приводит к тому, что на зажимах 1—2 появляется 'напряжение помехи, величина которого определится из выражения:
Где Ц^аь—напряжение силовой влияющей цепи;
Uki — разность потенциалов точек заземления прибора и термопары;
Z, вх—входное сопротивление прибора.
Емкостная асимметрия влияю, щей цепи относительно земли приводит к увеличению токов утечки на землю, т. е. к увеличению помех 'йз-за разности ‘потенциалов точек заземления и поэтому здесь не учитывается.
Для схемы, изображенной «а рис. 5, при длине соединительных линий 30 м, обладающих емкостью 150 • 10~12 ф/м и сбпротивле-
Нием #=1100 ом, получим, что в результате 5%-ного емкостного разбаланса на входе прибора будет действовать напряжение помехи, равное 15,5 • 10~3 в. При скрутке проводов соединительной линии удается добиться лучшего уравновешивания емкостных связей. Чем меньше шаг скрутки, тем меньше величина емкостного разбаланса и, следовательно, меньше напряжение помехи. Лучшим вариантом, как показано в фаботе [Л. 6, 31, 38], является раздельная скрутка проводов соединительных линий измерительных цепей и силовых линий.
В некоторых случаях, когда заземление экрана производится со стороны входных устройств измерительного прибора, необходимо учитывать величину омического разбаланса, т. е разность сопротивлений электродов термопары (см. рис. 5), где Ri=^=R2— сопротивление термоэлектродов; Ci3=C23— емкости электродов относительно экранирующей оболочки (земли),
Если между точками ab схемы существует разность потенциалов иаЪу то на зажимах 1—2 появится напряжение помехи Это явление связано с тем, что схема представляет собой неуравновешенный мост, напряжение на выходе которого можно определить из выражения
Как видно из этого выражения, напряжение помехи на входе прибора пропорционально омическому разбалансу схемы. При длине соединительной линии 30 м, обладающей емкостью Ci3=C23= = 150-10~12 ф/м, и разности между сопротивлениями R\—#2=20 ол«, когда напряжение иаь составляет 220 в с частотой сети, равной 50 гцу напряжение помехи i/i2~62,3 • 10-4 в. Для уменьшения величины паразитного напряжения необходимо производить уравновешивание схемы по омическому сопротивлению, т. е. выполнить условие #1=#2-
Следовательно, применение только скрутки проводов измерительных (цепей не позволяет полностью исключить влияние помех на измерительный прибор. Для увеличения эффективности воздействия скрутки на уменьшение уровня помех, необходимо уравновесить измерительные цепи по паразитным емкостным и омическим сопротивлениям.