Способ измерения реактивного момента трансформаторных датчиков угла

Способ измерения реактивного момента трансформаторных датчиков угла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапистическик

Республик (1905668 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 090779 (21) 2795230/18-10 с присоединением заявки.%(23) ПриоритетОпубликовано1Я282. Бюллетень № 6 (5! )М. Кл.

G 01 L 3/00 Ьоударатееииый комитет

СССР ао делам изооретеиий и открытий (53) УДК 531 781 (088. 8) Дата опубликования описания 150282 (72) Авторы изобретения

Г.С.Шахтарина и И.Н.Баранова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОГО MOHEHTA

ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ДАТЧИКОВ УГЛА

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании и испытании электрических микромашин, преимущественно трансформаторных датчиков угла при определении их реактивного момента.

Известен способ прямого измерения момента, заключающийся в уравновешивании измеряемого момента моментом, создаваемым грузом или моментом магнитоэлектрического устройства j13, Недостатком известного способа является невысокая точность, обусловленная погрешностями в цепи обратного преобразователя, и конструктивная сложность реализующих этот способ устройств.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения реактивного момента трансформаторных датчиков угла,заключающийся в графическом определении

2 изменения суммарной магнитной прова. димости в воздушных зазорах между крайними стержнями Ш-образного статора и торцовыми поверхностями ротора исследуемого датчика угла при угловом перемещении ротора, при этом построение картины поля повторяют при последовательном смещении ротора от симметричного положения на различные углы и для каждого углового

1О положения определяют значения суммарной магнитной проводимости. По найденным значениям суммарной магнитной проводимости с помощью операции графического дифференцирования опре15 деляют изменение суммарной магнитной проводимости для тех же угловых положений, после чего по расчетной величине магнитного потока и полученным

20 значениям суммарной магнитной прово" димости и изменения суммарной магнитной проводимости для различных угловых положений определяют величину реактивного момента датчика t2), 905668

Недостатком известного способа является низкая точность измерения, обусловленная низкой точностью графических методов, и большая трудоемкость> обусловленная необходимостью построения нескольких картин поля для каждого заданного углового положения и проведения операции графического дифференцирования.

Цель изобоетения - повышение точности и снижение трудоемкости.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в определении изменения суммарной магнитной проводимости в воздушных зазорах между крайними стержнями

Ш-образного статора и торцовыми поверхностями ротора исследуемого датчика угла при угловом перемещении ротора, сначала определяют нулевое положение ротора по минимальному напряжению на вторичной обмотке статора при последовательно-встречном включении ее полуобмоток, а затем, поддерживая постоянной величину тока в первично" обмотке статора, определяют изменение указанной суммар" ной магнитной проводимости при перемещении ротора в заданном диапазоне углов по изменению напряжения на вторичной обмотке статора при последовательно-согласном включении ее полуобмоток, после чего определяют величину реактивного момента датчика из соотношения д IJ/g d

М =3W

4,44.f. И

W< где — - отношение числа витков nepWg вичной и вторичной обмоток; — частота питающего напряжения; .

- ток в первичной обмотке; д0

- изменение напряжения ., По вторичной обмотке при последовательно-согласном вкпючении ее полуобмоток при изменении углового положения ротора на величину д CL.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Известно, что в рабочем диапазоне углов величина реактивного момента датчика -определяется выражением л:

1 (1)

2 d*

4 где ф - расчетная величина магнит-, ного потока> суммарная магнитная провоЕ димость в воздушных зазо5 рах между крайними стержнями статора и торцовыми поверхностями ротора; дЛ

d с1

-изменение суммарной магнит1Î ной проводимости при изме" нении углового положения ротора на величину Д..

При этом МДС первичной обмотки определяется как

Ф

15 F 1 (2) откуда ф= F ° Хр, (3)

При сохранении постоянства МДС первичной обмотки выражение (1) может быть преобразовано в выражение

1 . д1 е

2 d al. (4) д Таким образом, для определения реактивного момента необходимо поддерживать постоянной величину МДС и знать изменение суммарной магнитной дАЕ проводимости „. В трансформатор3О ных датчиках угла рассматриваемого типа изменение суммарной магнитной проводимости пропорционально изменеwe магнитного потока через крайние стержни статора, замыкающие магнит35 ныи пОтОк выхОдящий из тОрцОВых пО верхностей ротора, т.е. сЯ d Ф +Ф 11

dcL

Ю где Ф g + ф n - суммарный магнитный поток через левый и правый крайние стержни статора.

Суммарный магнитный поток, в свою очередь, может быть зарегистрирован по выходному напряжению датчика, т.е. по напряжению на вторичной обмотке при последовательно-согласном включении ее полуобмоток. В этом случае имеем

2U

Фл+Ф„=" 4,4,4 f . 1, (6) где ф - частота питающего напряже55 ния; gq - число витков вторичной обмотки;

О - напряжение на вторичной обмотке при последовательно68 (9) 5 9056 согласном включении ее полуобмоток.

Постановка полученного выражения (6) в формулу (5) позволяет выразить изменение. суммарной магнитной с% проводимости через изменение

46 dU выходного напряжения — вторичной

dQ обмотки при последовательно-согласном включении ее полуобмоток

dU

dc

dЛп дд. Г ° 4,44 r ° w (7)

Ъ

Принимая во внимание, что

F =,. „, (8) где 3< - ток в первичной обмотке;

W — число витков первичной обмотки, 20 выражение (4) для реактивного момента с учетом выражения (7) можно привести к окончательному виду, подтвержденному экспериментальным путем:

ДО 25

5 «L

«4,44-t w<

14 где — - заданное отношение чисел

Wî 30 витков первичной и вторичной обмоток; — - изменение напряжения вторичМ ной обмотки при изменении углового положения ротора на величину при последова55 тельно-согласном включении полуобмоток вторичной обмотки.

Таким образом, применительно к датчику угла указанного типа для точ40 ного определения изменения суммарной магнитной проводимости — при иэd

d <3r мерении реактивного момента необходимым и достаточным является измерение изменения напряжения Д0 на вторичной обмотке, пропорционального изменению магнитного потока через крайние стержни магнитопровода датчика.

На чертеже представлена схема, реализующая способ.

Схема содержит испытуемый трансформаторный датчик угла, конструктив55 но состоящий иэ ротора Е, выполненного в виде симметрично относительно нейтральной оси тела и статора в виде Ш-образного сердечника 2, на среднем стержне которого расположена первичная обмотка 3, а на двух крайних стержнях - вторичная обмот" ка, образованная полуобмотками 4 и 5.

Первичная .обмотка 3 соединена последовательно с амперметром 6 и подключена к регулируемому источнику питания (на чертеже не показан). Полуобмотки 4 и 5 соединены с переключателем 7, верхнее положение которого соответствует последовательно-встреч1 ному включению полуобмоток 4 и 5.

Нижнее положение переключателя 7 со ответствует последовательно-согласному включению полуобмоток 4 и 5. Параллельно вторичной обмотке подключен вольтметр 8.

Способ с помощью описанной схемы реализуется следующим образом.

Переключатель 7 устанавливается в верхнее положение, при котором полуобмотки 4 и 5 соединены последовательно-встречно. Ротор 1 перемещается в симметричное относительно статора положение, при котором магнитный поток через левый стержень ф равен магнитному потоку через правый стержень ф . Это положение определяется ! по минимальному показанию 0 на вольтметре 8 и фиксируется с помощью угломерного устройства (на чертеже не показано) как исходное (нулевое)

d 0, Прй нулевом положении ротора 1 по амперметру 6 регистрируется ток в первичной обмотке, величина которого далее в процессе измерения поддерживается постоянной.

Переключатель 7 переводится в нижнее положение, при котором полуобмотки 4 и 5 соединены последовательносогласно. По вольтметру 8 регистрируется напряжение Uo . Затем ротор 1

И последовательно перемещается от положения d,o на углы

С " = Ь* с = 2Ьо1

ag- =Зд* (1 0) +n 46 с регистрацией, в каждом угловом положении выходного напряжения вторичной. обмотки UI, 0, U g.... U соответственно. При этом угол d. = n Д Й соответствует рабочему диапазону датчика, а Дс - заданной дискретности изменения угла.

7 90566

По полученным данным определяются соответствующие изменения напряжения

- 0„"

ЬЕ = О„- О

1 (11) Ь0

deL

М = 21Ч1

4,44 f ° и

Mq где — - отношение числа витков перМ вичной и вторичной обмоток; — частота питающего напряжения; ток в первичной обмотке;

٠— — изменение напряжения на вто* ричной обмотке при последовательно-согласном включении ее полуобмоток при изменении углового положения ротора на величинудс(.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лопухина Е.M. и др. Асинхронные микромашины с полым ротором. M., "Энергия", 1967, с. 425.

2. Одинцов А.А. Проектирование электроэлементов гироскопических устройств. М ° ° 1962, с. 85-89 (прототип).

Формула изобретения

II

dub - ur 0„

Как было показано выше, изменение напряжения на вторичной обмотке одно- 10 значно соответствует изменению суммарной магнитной проводимости.

С учетом этого из соотношения (9) определяют величину момента для каж- дого углового положения ротора, что в конечном счете позволяет судить о величине реактивного момента датчи- ка в заданном диапазоне углов. аким образом, при осуществлении предлагаемого способа точность изме- m рения определяется главным образом точностью регистрации b U. Это позволяет значительно повысить точность измерения. Кроме того, при очевидной простоте измерительной схемы, не тре- 25

1 бующей практически никакого дополнительного прецизионного оборудования, время измерения составляет минуты, что по сравнению с известным способом обеспечивает снижение трудоем- зо кости ° l5

Способ измерения реактивного момента трансформаторных датчиков угла, заключающийся в определении изменения суммарной магнитной проводимости в воздушных зазорах между крайними стержнями Ш-образного статора и торцовыми поверхностями ротора исследуемого датчика угла при угловом перемещении ротора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости, сначала определяют нулевое положение ротора по минимальному напряжению на вторичной обмотке статора при последовательно-встречном включении ее полуобмоток, а затем, поддерживая постоянной величину тока в первичной обмотке статора, определяют изменение указанной суммарной магнитной проводимости при перемещении ротора в заданном диапазоне углов по изменению напряжения на вторичной обмотке статора при последовательно-согласном включении ее полуобмоток, после чего определяют величину реактивного момента датчика из соотношения

905668

Box

Составитель В.Герасимова

Редактор М.Циткина ТехредИ.Гайду

Корректор О.Билак

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 351/57 Тираж 882

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5