ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Принцип работы индуктивных преобразователей (рис. 9.1.) основан на изменении индуктивного сопротивления катушки, намотанной на ферромагнитном сердечнике в результате изменения воздушного зазора между якорем и сердечником. При этом существуют две группы индуктивных преобразователей: 1) с изменяющейся индуктивностью; 2) с изменяющимся активным сопротивлением. Для преобразователей первого типа (рис.9.1. а) естественной входной величиной является изменение воздушного зазора а) б)
Рис. 9.1. Индуктивные преобразователи: с изменяющейся индуктивностью (а), с изменяющимся активным сопротивлением (б)
Для второй группы индуктивных преобразователей (рис. 9.1. б) в зазор магнитопровода вводится пластина с высокой электропроводностью, в которой наводятся вихревые токи, приводящие к увеличению потерь активной мощности катушки, что эквивалентно увеличению ее активного сопротивления. Достоинствами индуктивных преобразователей являются: 1) простота и надежность конструкции; 2) долговечность, обусловленная отсутствием механически связанных подвижных частей; 3) достаточно высокая чувствительность при относительно широком диапазоне измерения. Простейшей нереверсивной схемой является последовательное включение катушки преобразователя с сопротивлением нагрузки (рис. 9.2).
Рис. 9.2. Схема последовательного включения однокатушечного Так как в этих преобразователях изменяемыми переменными являются реактивные сопротивления, то они должны питаться только от источников переменного тока. При изменении воздушного зазора Полное сопротивление индуктивного преобразователя и нагрузки: где L и Lн – индуктивность преобразователя и нагрузки, соответственно; j – мнимая единица; ω – частота питающего напряжения. Напряжение
в случае чисто активного характера нагрузки ( Индуктивность
где Так как где Однокатушечные индуктивные преобразователи имеют существенную нелинейность выходного сигнала 9.1. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ИНДУКТИВНЫХ
Дифференциальные двухкатушечные индуктивные преобразователи включаются в дифференциальные мостовые схемы и имеют две цепи, благодаря чему значительно уменьшается аддитивная погрешность (погрешность нуля), обеспечивается линейность функции преобразования, в два раза возрастает чувствительность и уменьшается сила притяжения якоря. Мостовые схемы (рис. 9.3.) обычно проектируются так, чтобы напряжение на измерительной диагонали отсутствовало, когда на дифференциальный индуктивный преобразователь не воздействует входная величина. При этом сопротивления плеч
Рис. 9.3. Дифференциальная схема включения индуктивного
Очевидно, что при изменении воздушного зазора, то есть при перемещении якоря сопротивления секций индуктивного преобразователя будут равны: а б
в г Рис. 9.4. Схемы включения индуктивных измерительных Изменение сопротивления Изменения сопротивлений
где Существуют различные схемы включения индуктивных преобразователей (рис. 9.4). В качестве примера определим чувствительность для схемы, показанной на рис. 9.4, а. Для режима холостого хода (
где R – величина сопротивления балластных резисторов (при преобразованиях пренебрегаем значениями Чувствительность схемы для режима холостого хода: При Рис. 9.5. К теореме об активном двухполюснике Когда сопротивление нагрузки Rн не бесконечно, а соизмеримо с другими сопротивлениями цепи, тогда для определения чувствительности схемы следует измерять падение напряжения U на нагрузке Rн. При этом используется теорема об активном двухполюснике (рис. 9.5).
где Найдём
Тогда чувствительность схемы определяется как:
10. СИНУСНО-КОСИНУСНЫЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ СКВТ широко применяются в станках с ЧПУ и в системах управления промышленными роботами как датчики угла поворота и перемещения. Они имеют малые габариты, хорошую разрешающую способность и высокую помехозащищённость. СКВТ представляют собой индуктивную электрическую машину, с двумя обмотками на роторе (синусная и косинусная) и двумя обмотками на статоре (возбуждения и компенсационная). Обмотки сдвинуты друг относительно друга на 90о. Выходные напряжения, снимаемые с роторных обмоток, являются функциями угла поворота ротора. СКВТ имеют два режима работы: трансформаторный (амплитудный) и фазовый. В трансформаторном режиме первичную статорную обмотку (возбуждения) запитывают переменным напряжением.
Вторичную статорную обмотку (компенсационную) или не используют, или закорачивают. Под действием напряжения на статорной обмотке
Рис. 10.1. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор Выходные сигналы снимают либо с синусной, либо с косинусной, либо с обеих обмоток ротора:
где При подключении нагрузки, например, к синусной обмотке по ней будет протекать ток, который создает свой магнитный поток
Рис. 10.2. Искажение магнитного потока возбуждения при подключении За счёт взаимодействия магнитных потоков возбуждения Поперечная составляющая магнитного потока Суммарная ЭДС синусной обмотки не имеет идеальной синусной зависимости:
где Наибольшая погрешность возникает при углах α=36о 16'; 144о 44'; 215о 16'. Для устранения этой погрешности в СКВТ применяют первичное и вторичное симметрирование. Первичное симметрирование осуществляют со стороны первичных, т. е. статорных обмоток. Для этого вторую статорную обмотку (компенсационную) замыкают накоротко. Это приводит к компенсации магнитного потока Вторичное симметрирование осуществляется со стороны вторичных, т. е. роторных обмоток. При этом синусные и косинусные роторные обмотки включают на общую симметрированную нагрузку (Rн= Rδ) по схеме (рис. 10.3. б).
Рис. 10.3. Первичное (а) и вторичное (б) симметрирование СКВТ
Может осуществляться одновременно и первичное и вторичное симметрирование (рис. 10.3.). В фазовом режиме работы СКВТ на обе статорные обмотки через фазорасщепитель Ф (рис. 10.4.) подключаются напряжения Uст1 и Uст2, сдвинутые друг относительно друга на угол
Рис. 10.4. Работа СКВТ в фазовом режиме Последнее выражение справедливо только при выполнении условий: 1) равенстве амплитуд напряжения питания; 2) строгом соблюдении угла сдвига фаз на Комбинированное использование трансформаторного и фазовращательного режимов работы СКВТ эффективно используется в системах управления промышленными роботами для определения координат рабочей точки захватного устройства. 11. ЭЛЕКТРО-СТАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
К электро-статическим измерительным преобразователям относятся емкостные и пьезоэлектрические измерительные преобразователи.
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1194)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |