Преобразователь для бесконтактной передачи медленно изменяющихся электрических сигналов с вращающегося объекта
Иллюстрации
Показать всеРеферат
1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯ1(ЩИХСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий статор с магнитопроводом, вьтолненный в виде двух дискообразных оснований, одно из которых соединено с Двумя полыми коаксиально установленными цилиндрами , с измерительной и модуляционной обмотками, плоскости витков которых перпендикулярны продольной оси, модуляционная обмотка размещена между цилиндрами, измерительная обмотка выполнена из двух частей, соединенных последовательно и согласно расположенных внутри меньшего полого цилиндра, ротор, на магнитопроводе которого установлена сигнальная обмотка, расположенная между основаниями, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности преобразователя , статор снабжен двумя коаксиально размещенными идентичными указанным цилиндрами с модуляционной обмоткой, установлеННьми с ними соосно и соединенными с другим основанием двумя дополнительными полыми цилиндрами, расположенными коаксиально и внутри измерительной обмотки , соединенными с одним из оснований каждый двумя ферромагнитными шайбами с размещенной между ними диэлектрической прокладкой и установленными с прилеганием по торцам всех цилиндров, обе модуляционные обмотки соединены последовательно и согласно, ротор выполнен с явно выраженными полюсами, сигнальная обмотка вьтолнена в виде секций, размещенных на полюсах и соединенных оо последовательно и согласно. 2. Преобразователь по п.1, от4;: личающийся тем, что полю са ротора снабжены полюсными наконечниками .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИ4Е СИИ Х
РЕСПУБЛИК (21) 3637263/24-07 (22) 24.08.83 (46) 23.12.85. Бюл. М 47 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Орджоникидзе (72) В.Б.Малешин, В.Г.Гусев, М.П.Иванов, А.П.Торгашев и А.М.Зубаиров (53) 621.313.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
II - 511637, кл. Н 01 F 31/00, 1974.
Авторское свидетельство
Ф 904003, кл. H 01 F 31/00, 1977, (54)(57) I ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ВРАЩА10ЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий статор с магнитопроводом, выполненный в виде двух дискообразных оснований, одно из которых соединено с двумя по- лыми коаксиально установленными цилиндрами, с измерительной и модуляционной обмотками, плоскости витков которых перпендикулярны продольной оси, модуляционная обмотка размещена между цилиндрами, измерительная обмотка выполнена из двух частей, соединенных последовательно и согласно расположенных внут.
„„SU„„1200349 A (51)4 Н 01 F 31/00 G 01 0 5/00 ри меньшего полого цилиндра, ротор, на магнитопроводе которого установлена сигнальная обмотка, расположенная между основаниями, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности преобразователя, статор снабжен двумя коак сиально размещенными идентичными указанным цилиндрами с модуляционной обмоткой, установленными с ними соосно и соединенными с другим основанием двумя дополнительными полыми цилиндрами, расположенными коаксиально и внутри измерительной обмотки соединенными с одним нз основаУ
Ф ний каждый двумя ферромагнитными шайбами с размещенной между ними диэлектрической прокладкой и установленными с прилеганием по торцам С всех цилиндров, обе модуляционные обмотки соединены последовательно и согласно, ротор выполнен с явно выраженными полюсами, сигнальная обмотка выполнена в виде секций, раз. мещенных на полюсах и соединенных последовательно и согласно. СФ
2. Преобразователь bio п. l, о т -. р л и ч а ю шийся тем, что полю- © са ротора снабжены полюсными наконечниками.
1200349 а
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в электромашиностроении для контроля температуры роторов электрических машин, авиадвигателей, а также в тех отраслях . промьппленности, где требуется измерение температуры вращающихся объектов.
Целью изобретения является повышение чувствительности и уменьшение температурной погрешности преобразова. ния.
На фиг.l приведен преобразователь, общий внд; на фиг.2 — то же, поперечный разрез.
Преобразователь содержит ротор 1 в виде кольца 2 с явно выраженными полюсами 3 с полюсными наконечниками 4,вращающуюся секционированную сигнальную обмотку 5, секции
6 которой соединены последовательно и согласно и расположены на полюсах 3; статор содержит два основа ния 7 и 8, две ферромагнитные шай:бы 9 и 10 и полые концентричные цилиндры: наружные ll и 12, средние
13 и 14 и внутренние (дополнительные) 15 и 16, соединяющие неподвижные основания 7 и 8 и ферромагнитные шайбы 9 и 10; диэлектрическую шайбу 17, разделяющую ферромагнитные шайбы 9 и 10, а также модуляционную обмотку 18, выполненную в ви. де двух одинаковых секций 19 и
20 соединенных последовательно и
У согласно расположенных соответствен. но между наружными 11 и 12 и средними 13 и 14 полыми концентричными цилиндрами, и измерительную обмотку 21, также выполненную в виде двух одинаковых секций 22 и 23, соединенных между собой последовательно и согласно и расположенных между соответственно средними 13 и 14 внутрен енними 15 и 16 полыми концентричными цилиндрами.
Толщина стенок полых коаксиальных цилиндров 11-14 должна быть в
2-3 раза меньше толщины оснований
7 и 8 и ферромагнитных шайб 9 и 10.
Это обеспечивает их преимущественное насыщение при модуляции магнитного сопротивления магнитопровода. Площадь сечения полых цилиндров 15 и
16 для получения максимальной чувствительности преобразователя должна составлять около половины суммы
55 концентричных цилиндров 11,13 и
12,14 магнитным потоком модуляции
Ф замыкающимся в основном через ,4э укаэанные полые концентричны» пнплощадей сечений полых цилиндров
11-14.
Воздушные зазоры между статорными частями магнитопровода долж5 ны быть сведены к минимуму для получения наибольшей чувствительности, Аналогично суммарный воздушный зазор между роторными и статорными частями магнитопровода должен вы-!
0 полняться возможно меньшим, Реальные достижимые значения составляют
0 15-0,20 мм, а при тщательной регулировке воздушный зазор можно уменьшить до О,l мм. !
С целью удобства сборки полюсные наконечники 4 ротора могут выполняться объемными и крепиться к полюсам 3 ротора, например, с помощью винтов, Концы вращающейся сиг20 нальной обмотки 5 выводятся через сверление внутрь вала (фиг.l),. или в специальных пазах в теле вала 1 (не показано) и подключаются, к источнику преобразуемого сигнала, например, к термопаре (не показано, .
Преобразователь работает следующим образом.
При подключении вращающейся сигнальной обмотки 5 к источнику преобразуемого сигнала в ней протекает ток, создающий соответствующий магнитный поток Ф, замыкающийся (фиг.l) о через кольцо 2„ полюса 3 и наконечники 4 ротора, радиальный воздушный зазор, ферромагнитные шайбы 9 и 10, полые коаксиальные цилиндры 11,13, 15 12 !4 16 неподвижные основания
) ) 1
7 и 8 и осевой воздушный зазор. При симметрии магнитной цепи преобразователя магнитный поток разделяется на два равных магнитных потока Ф и
Ф ° При отсутствии тока модуляции в о секциях 19 и 20 обмотки 18 модуляции потокосцепление магнитных пото4> ков Ф и Ф с витками секций 22 о о н 23 измерительной обмотки 21 не изяеняется и никакой ЭДС s ней по закону электромагнитной индукции не наводится 0 При подаче от специального источника (не показан) переменного тока модуляции в секции 19 и 20 модуляционной обмотки 18 происходит модуляция магнитного сопротивления полых
200349 4 ный поток Ф замыкается через полые о цилиндры 16 и 15, (соответственно
Ф О и Фо ), следовательно ц Фо = — Ф вЂ”
-0=--Ф„ .
В известном преобразователе участки магнитной цепи с модулируемым сопротивлением включены последовательно с суммарным воздушным зазором между роторными и статорными частя10 ми магнитопровода, имеющим весьма большое магнитное сопротивление. При модуляции магнитного сопротивления магнитопровода изменения полного магнитного сопротивления не превышают из-за этого 5X.. Соответственно изменение магнитного потока ЛФ,. охватывающего витки измерительной обмотки происходит следующим образом: при отсутствии тока модуляции витки
20 измерительной обмотки охватывают весь магнитный поток Ф ; при модуляции значение Фб уменьшается на 57, следовательно
ЬФо Фо 0 95 Фо
= 0,05 Ф„
30
40
Действительно, если площади се- 45 чения полых концентричных цилиндров
1 1, 1 3, 1 5 и I 2, 1 4, 6 соответственно от носятся как I 1:2,то изменение магнитного потока ЬФО, охватывающего секции 18 измерительной обмотки, про- 50 исходит следующим образом: при отсутствии насыщения полых цилиндров Il
13, и 12,14 секции 22 и 23 охватывает магнитный поток — Ф (через по-! лые цилиндры 11, и 12, 14 — 55 ! магнитных потоков Фо и Фо соответственно); при насыщении полых цилиндров 11,13 12,14 весь магнит3 1 линдры (фиг,1). Если ток модуляции в секциях 1 9 и 20 имеет достаточно большое значение, то полые концентричные цилиндры 11,13 и 12,14 дважды за период тока модуляции доводятся до насыщения и их магнитное сопротивление увеличивается при этом в сотни-тысячи раз. Одновременно магнитными потоками рассеяния Фц и Фм несколько изменяется и магнитное сопротивление полых цилиндров 15 и 16, но это изменение незначительно, так.как площади сечения их достаточно велики,а потоки рассеяния малы.
Когда полые цилиндры 11,13 и 12, 14 насыщены, то практически целиком магнитные потоки Фо и Фо замыкаются через полые цилиндры 15 и 16. Если же они не насыщены, то магнитные потоки Ф и Ф перераспределяются по полым цилиндрам 11,!3,15 и 12,14, 16 прямо пропорционально площадям их сечения.
Поскольку при этом потокосцепление Ф и Ф с секциями 22 и 23 из-. о . о мерительной обмотки изменяется, то в последних по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС удвоенной частоты тока модуляции, амплитуда которой прямо пропорциональна при неизменном режиме работы значению магнитного потока Фо, т.е. значению преобразуемого медленно изменяющегося сигнала.
Преобразователь имеет более высокую по сравнению с известным чувствительность. Объясняется это тем, что модуляция магнитного сопротивления участков магнитной цепи позволяет добиться значительно большого изменения АФ, а значит, и потокосцепления его с витками измерительной обмотки.
Таким образом, изменение магнитного потока Ф„ при модуляции в предлагаемом преобразователе. примерно в 10 раз больше, а значит, выше и чув— ствительность, так как наводимая на измерительной обмотке ЭДС аУ а(ж„,„ЬФ, ) е
Йт ф, Реально повышение чувствительности меньше за счет влияния потоков рассеяния медленно изменяющегося магнитного потока Ф, а также влияния потоков рассеяния магнит-
I И ного потока модуляции Ф,„ и Ф„, и составляет 5-6 раз.
Кроме того, так как магнитные (J потоки Ф и Ф направлены встречII If но, а магнитные потоки Ф и Ф® направлены согласно, то при соединении секций 18 измерительной обмотки последовательно и согласно трансформаторные паразитные ЭДС первой, второй, третьей и т.д. высших гармоник взаимно компенсируются. При абсолютной симметрии статорной части и расположении роторной части магнитопровода точно посередине между основаниями 6 и 7 параэитные ЭДС компенсируются полностью. В итоге в спектре выходного сигнала преобразователя отсутствует паразитная трансформаЯ ff f1 Ю
Фиг.2
Составитель В.Трегубов
Техред 3.Палий Корректор М. Самборская
Редактор Т.Кугрышева
Заказ 7874/58 Тираж 678
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 торная ЗДС второй гармоники тока модуляции, что эквивалентно уменьшению погрешности преобразования, кото1200349 Ь рая былапропорциональна изменениям паразиткой трансформаторной второй гармоники в известном преобразователе.