Тепловой компаратор термокомпарирования переменных и постоянных токов и напряжений

 

Союз Советских Йие

Социалистических

Республик

<1!1473306

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Допо;!ните.ц ное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 30.11.72 (21) 1853666/18-10 (51) 11. Кл. 6 01г17 00 с присоединением заявки—

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

О убликозяно 00.06.75. Бю. летень Л. 21 (53) УДК 621.317.7 (088.8) Дата опуб..!ик isa!I!I", описания 28.04.76 (72) Авторы изобретения

А. А. Ащеулов, А. Б. Беликов, И. М. Пилат, Э. В. Осипов и К. Д. Солийчук (71) Заявитель

Черновицкий государственный университет (54) ТЕПЛОВОЙ КОМПАРАТОР

ТЕРМОКОМПАРИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ

И ПОСТОЯННЫХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к термоэлектрическим приборам и может найти применение в измерительной технике, устройствах автоматики и радиотехники. Оно предназначено для сравнения действующпх значений токов н напряжений произвольной формы по тепловой мощности, выделяемой на активном corrpOTивленни.

Известны термопреобразователи, применяемые для компарирования, содержащие термопары или термобатареи. С их помощью производится разновременное сравнение токов и напряжений. Применение двух таких термопреобразователей для непрерывного одновременного сравнения токов н напря>кений затруднительно вследствие возникающей погрешности, обусловлешюй разбросом характеристик термопреобразователей. Однако отмечается термо-э. д. с. на выходе вследствие возможного изменения внешних условий во время измерения, искажение данных измерений вследствие тепловой иперциош!ости, нестабильность результатов из-за возможного изменения величины переменного тока во время переключений, малая перегрузочная способ-! ность известных термопарных преобразователей, дополнительная погрешность при изменепии полярности постоянного тока вследствие эффектов Томсона и Пельтье, низкая чувствительность.

В предлагаемом компараторе устройство для измерения разности температур вьшолнеiio в виде трех датчиков нз пластин тсрмоэлектрнчески яннзотропного монокрнстялля, средний нз Ko Top!.lx расположен между двумя нагревателями, а два других соответстве .1но — по обе стороны между нагревателям радиаторами. причем все трн датчика электрически соединены последовательно-встречно.

Это дает возможность одновремеilllol о компярировання токов JI напряжений. поскольку

1 яждый 113 нагревтlте.lей Вк.110чен il 0T jeл!

I!yIo электрическую цепь.

Ha чертеже 1!зобря жен про z. i;! яех!ый к0 1паратор.

Тепловой компаратор состоит нз нагревателя постоянного тока 1, нагревателя перемен;юго тока 2, расположенных 110 обе стороны пластины из термоэлектрнческн 3IIII30TpoIIIJOго монокристалля 3, выполненной, например, из сурьмянистого кадмия, сурьмяннстого цн 1ка, илн нз твердого раствора на нх основе.

Ориентац;.я мгн окрнст1!г!г!нческо!! и IBcTIJJJII выбрана с расче-ом нолучеJIIIJI мякснмяль1!ой поперечной термо-э. д. с. Чежду !гагревяте 151 AI И H I7 7 3CTII !101! 113 3101IOliPIICT3.7.7 Я P3CII0.70ACtЕны тонкие электроизолирующие прокладки большой теплопроводностн 4, выполненные, например, из бериллневой керамики. С внеш30 ней стороны также через электронзолнрую473106

ГЦИЕ I!Po!IЛаДКИ В ПОСТОЯППОЕ COIIPIIliOCIIOBB!lI!P с нагревателямп приведены подобные же плаcTHtIbi из Гермоэлектр!1ческ|! с111!1Зот1)ОПИОГО мопокрпсталла 5 и б, которые своими вторыми рабочими гранями через изолпрую1цие ftpoкладки находятся в тепловом контакте с теплопроводя цпмп радиаторами 7 и 8.

Пр:i прохождении электрических токов через нагреватели возникающая разность температур па рабочих гранях пластин приво 1!!т к возникновению термо-э.д.с. на гранях, пеппепдпкулярных и рабочим. Знак термо-э. д.с. зависит от взаимной ориентации градпе 1 та температуры и KpHcTaëëoãðàôè÷åcêoé оси пластин, а ее величина — от разности темпер-. ..ры и отношения размеров пластины

1 и е 7 (x!i а ) (Tо Т)) где е — величина термо-э. д. с.; — п — разность коэффициентов термоэ. д. с. вдоль главных крпстал -loграфических осей;

҄— 7 — разность температур на гранях пластин; а — длина пластины;

b — высота пластины.

Прп протекании через соответствую1цие нагреватели токов одинаковых действующих .;";1ачепнй в компараторе устанавливается стацнсч!арпый режим, при котором разность температур на средней пластине 3 равна нул10, а па краи ых пластинах 5 и б одна и та жс.

Бег!едс faith противоположного направления градиентов температуры в крайних пластина : по отношению к кристаллографическим осям возникают равные и IlpoTHBoiloflæi!0 направленные термо-э. д. с., которые взаимно компенсируются. Таким образом, при равепстведействуюгцих значений токов в обоих нагревателях разность потенциалов на выходе компаратора рави» нулю.

При неравенстве -оков 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(роме 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 возмож.но одновременное непрерывное компарировапне, причем. в цеш датчиков-пластин термоэлектрпчес и; ап::зотроппого мо !окристалла включае". =l !,::Ib-ипдпка Гор.

Л/

Относптель !ая погреш!ю i fb — — и ч1 вст/

Вите tbi!ocTb S„. !1Оедлагaeitot o Tei!;Ioaoi o компаратора с учетом электрических соединений между датчп амп-пластинами равны соответственно

jt! / Ы ° х ° С (2(at — а ) . Ф „

20 — == 10-7 -: — 10-Я

Ь/,, 1

/ W„

Предмет изобретения

Тепловой компаратор термокомпарирования переменных и постоянных токов и напряжений; содержащий нагреватели, радиаторы и устройство для измерения разности температур, отлича1ощиася тем, что, с целью повышения чувствительности, перегрузочной способности и точности, устройство для измерения разности температу р выполнено в виде трех датчиков пз пластин термоэлектрически анизотропного монокристалла, причем один из датчиков расположен между нагревателями, а два других соответственно — по одному между !1а! ревателями и радиаторами, при этом все трп датчика соединены последовательноВС !РЕЧНО. где Л1 — напряжение на выходе термокомпаратора;

i! -- р t3t toe t t коэффициентов термоэ. д. с. вдоль главных кристаллографических осей: к — коэффициент теплопроводпости материала пластины;

С вЂ” размер пластины в направлении, перпендикулярном градиенту тем25 пературы и термоэлектрического

Г! 0,!Я;

Ä— мощ!юсть, выделяемая нагревателем в каждой из цепей.

Используемые термоэлектрические материЗО алы характеризуются такими параметрами

4731 G6

Г

Составитель В. Аксенфельд

Техред Т. Курилко Корректор В. Гутман

Редактор О. Филиппова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патенг»

Заказ 234/453 Изд. № 814 Тираж 902 Подписное

UHHHIlH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб,, д. 4/5