Тепловой компаратор термокомпарирования переменных и постоянных токов и напряжений

ЙИЕ 06 РЕТЕН ИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ473 Ю Союз Советски Социалистическ Республик(51) М. Кл. 6 01 г 17 ЯВЛЕЕ 10 с присоединением заявки -асударственкыи комитет авета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 23) Приорите ц;блцкозяцо 05.06,75. Бо.летець У 2 53) Ъ ЛК 621,317,7(71) Заявит Черцови сударствецныи уциверсите(54) ТЕПЛОВОЙ КОМПАРАТОРТЕРМОКОМПАРИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННЫХИ ПОСТОЯННЫХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ Изобретение относится к термоэлектрическим приборам и может найти примецецие в цзмерительцой технике, устройствах автоматики и радиотехники. Оцо цредцязцачецо для сравцеция действующих зцачеццй токов ц цапряжеций процзвольцой формы по тепловой мощности, выделяемой ца активном сопротцвлеции.Известны термопреобразователи, применяемые для компарировация, содержащие термопары или термобатареи. С их помощью производится разновременное сравнение токов и напряжений. Применение двух таких термопреобразователей для цепрерывцого одцовремеццого сравнения токов ц цапрякетий затрудцительцо вследствие возццкающей погрешцости, обусловлешюй разбросом характеристик термопреобразователей. Одцако отмечается термо-э. д. с. ца выходе вследствие возможцого изменения внешних условий во время измерения, искажение даццых цзмереццй вследствие тепловой иперциошости, цестабильцость результатов из-за возможцого цзмецеция величины перемеццого тока во время переключений, малая перегрузочная способцость известных термопарцых преобразователей, дополнительная погрешность при измецеции полярцости постоянного тока вследствие эффектов Томсона и Пельтье, низкая чувствцтельцость. В предлагаемом компараторе устройстводля измерения разности температур вьшолцецо в виде трех датчиков цз пластин термоэлектрически дццзотропцого моцокрцстялля, б средццй цз которых расположец между двумя нагревателями, а два других соотвстстве 11- цо - по обе стороцы между цагревятелямрадиаторами, причем все трц датчика электрически соедццецы последовательцо-встречно.Это дает возможцость одцовречешц)го компдрцрОВяцця токОВ ц цяГ 1 яжеццй, посколькч каждый цз цагреВдте;1 ей Вклочец 1 Отдельцую электрическую цепь.На чертеже цзображец предлягяечый компаратор.Тепловой компаратор состоит цз цягревдтеля постоянного тока 1, нагревателя перемен;юго тока 2, расположеццых по обе стороцы пластины цз термоэлектрцческц яццзотроццо О го моцокрцсталля Г, выполненной, например,из сурьмяцистого кадмия, сурьмяццстого цц 1- ка, илц цз твердого раствора ця цх основе.Ориецтац;,я о;Окрцст 1 гГцческой цластццы выбрана с расче ом цолучецця яксцмяльцой поперечной термо-э. д. с. Чежду цдгревятслямц ц плястицой цз 1 оцокрцстяллд ртсположецы тонкие электроизолирующие прокладки большой теплопроводцостц 4, выполцеццые, например, из бериллцевой керамики, С вцеш цей стороны также через электроцзолцрующие прокладки В постоянное соприкосповец 1 ге с нагревателями приВедепы подоопые же пластины из Гер 10 электрчески апизотроппого мОПОерпста;.1 б и б, кОтОрые своцл 1 и ВтОрыми рабочими гранями через изолирую 1 цие проппдСи находятся в тепловом контакте с лопроводяПцмц радиаторами 7 и 3.Пр: прохождении электрических токов через нагреватели возникающая разность температур ца рабочих гранях пластин приводит к возникновению термо-э.д,с. на гранях, пеопецдцкулярцых и рабочим. Знак термо-э. Д.с. зависит от взаимной ориентации градиента температуры и кристаллографической оси пл- стиц, а ее величина - от разности темпертуры и отношения размеров пластины1 й(а - а )(7 - 71) - - ,где В - величина термо-э. д. с.;О: - и - РаЗНОСтЬ КОЭффИЦИЕНтОВ тЕРМОэ. д. с, вдоль главных кристаллографических осей;7,5 - 7- разность температур и граняхпластин;а - длина пластины;О - высота пластины.При протекании через соответствуюцие нагреватели токов одинаковых действующих .;",чеццй в компараторе устанавливается ст- ц 1 Оцарцый режим, при котором разность температур ца средней пластине 3 равна пуло, а па криных пластинах 5 и б одна и та жс. Вследствие противоположного направления гоадиецтов температуры в крайних пластинах по отпошеПцо к кристаллографическим осям ВозникГОТ рВные и противополжпо напрВ- леццые теомо-э. д, с., которые взаимно компенсируются, Таким образом, при равецстведействуюцих значений токов в обоих нагревателях разность потенциалов ца выходе компаратора рави нулю.При неравенстве токов через нагреватели разности температур на гранях пластин отличаются и при этом возникают различные по величине, встречно направленные термо-э. д. с. Причем термо-э.д. с., генерируемая пластиной, прилегающей к нагревателю, через который протекает большой ток, будет больше. 1 Сроме того, к этой большей термо-э.д. с. добавляется дополнительная термо-э.д. с., генерируемая средней пластиной, в которой также возникает градиент температуры.Благодаря описанной конструкции возможно одновременное непрерывное компариров цие, причем. в цеш датчиков-пластин термоэлектрпчес,и ац:зотроппого мо окристалла включае. 51:", ль-индикатор. МОтноситегья погреп 11 юсть -- и чвст.УВителшОсть 5. 1 ред;1 гаемого теГлового компаратора с учетом электрических соединений между датчц ами-пластинами равны соответственно10 17 ЫхС( 2 а, - а ) Ф 2(а- а) Ун 3=- С 1 20- - 10- - : - 1 О-ЬУ 1К Предмет изобретения 40 Тепловой комп аратор термокомпарировация переменных и постоянных токов и напряжений, содержаший нагреватели, радиаторы и 4 устройство для измерения разности температур, отличаОщиася тем, что, с целью повышения чувствительности, перегрузочной способности и точности, устройство для измерения разности температур выполнено в виде трех датчиков цз пластин термоэлектрически ацизотропцого моцокристалла, причем один из датчиков расположен между нагревателями, а два других соответственно - по одному между царевателями и радиаторами, при этом все три датчика соединены последовательно.встречно,где ЛГ - напряжение ца выходе термокомпар 1 ора;и, ирзцось коэффицислов термоэ. д. с. вдоль главных кристаллографических осей;к - коэффициент теплопроводцостиматериала пластины;С - размер пластины в направлении,перпендикулярном градиенту тем пературы и термоэлектрическогоГ О, 51;Г - мощность, выделяемая нагревателем в каждой из цепей.Используемые термоэлектрические матери алы характеризуются такими параметрамии- а150 - 250;цкв/град, 5 Г =,- 0,01 вт,с,.град, что позволяет при применении пластин(С = 0,01 с,и) получить для относительной погрешности зцчения35каз 234/4531 НИИПР ип. Харьк. фил. пред. Патенг Изд.814 1 Государственного ком по делам изобрет Москва, Ж, Рауж 902 Подпис Министров СССРий Тира тета Совета ий и открыт ская наб д.