Динамо-машины  Прецизионные датчики, индукция 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [ 37 ] 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

является предпочтительным, так как коэффициент трансформации можно сделать независимым в первом приближении от вариации зазора. Торцовой трансформатор Лолее прост, в качестве магнитопровода можно использовать непосредственно материал самого несущего диска (рис. 77, в). При частотах питания до 10-12 кГц магнитопровод выполняют сплошным - без шихтовки. Нужно отметить, что трансформатор для съема сигнала удобен лишь для режимов амплитудного и фазового с вращающимся полем. Для четырехобмоточных индуктосинов требуется сдвоенный трансформатор. Впрочем, возможен вариант, когда фильтр обратной последовательности выполняется низкоомным и помещается на подвижной части индуктосина - между выходными обмотками индуктосина и первичной обмоткой трансформатора.

17. КОНСТРУКЦИЯ ОБМОТОК И НЕСУЩИХ ОСНОВАНИЙ

Одним нз источников погрешности кругового индуктосина являются паразитные индуктивные связи между элементами обмоток, не создающими полезного сигнала. К ним относятся: лобовые части, внутренние и периферийные; лепестки для токоподвода п съема сигнала; монтажные провода и т. п. Наличие паразитных связей проявляется как неравенство положительного и отрицательного максимумов выходной ЭДС, отстоящих на угол п/р. Это неравенство может быть как постоянным, так и переменным в функции угла поворота. Влияние постоянного неравенства сводится к нулю, например, при помощи схемы компенсации (см. 1), переменная же составляющая практически не поддается компенсации.

Если обозначить функцию паразитной наводки на первой фазе через Ен I и на второй фазе - Ев 2, то погрешность измерения угла индуктосином

бн (ф) =---sin ( РФ + arctg -- ) .

рЕщ \ Еуо. J

здесь Ет - максимальные значения полезной ЭДС.

Рассмотрим вначале паразитные ЭДС, индуктируемые в лобовых частях секторных обмоток. Поскольку сектора, принадлежащие одной фазе, сдвинуты на 180 эл. град и включены встречно, в идеаль-яом случае постоянные составляющие ЭДС, индуктируемых в лобовых частях отдельных секторов, от кольцевого тока, текущего по лобовым частям однофазной бессекторной обмотки возбуждения, полностью компенсируются. На практике полной компенсацип этих ЭДС не происходит по следующим причинам:

а) неплоскостности токоведущих слоев обмоток;

б) эксцентриситета обмоток;

в) случайных погрешностей в ширине лобовых частей. Сколько-нибудь точному расчету паразитные ЭДС не поддаются,

поэтому при проектировании обмоток должны учитываться лишь общие соображения и опытные данные. Одной из мер по снижению уровня паразитных ЭДС лобовых частей является разнесение по радиусу лобовых частей обмотки возбуждения и секторных обмоток.

На рис. 78 приведены графики, иллюстрирующие степень затухания связей между лобовыми частями в функции разности диаметров

между индуктирующей лобовой частью и принимающей при различ-пых материалах основания несущих дисков. По оси X отложена разность диаметров Dp-Dc в мм, по У-ЭДС, индуктируемая в кольце шириной 0,8 мм и диаметром, равным приблизительно 100 мм. ЭДС выражена в относительных единицах. Нужно иметь в виду, что при D = 100 мм, р=180 и fts=0,15 ЭДС такого кольцевого проводника при равенстве диаметров колец и неэлектропроводящем немагнитном основании примерно в 2-2,5 раза превосходит максимальную полезную ЭДС и достаточно некрмпенсирован-ности в каждой фазе 0,1%, чтобы датчик приобрел погрешность около 3-4 .

Как следует из графиков, при разности диаметров 2-3 мм связь между лобовыми частями уменьшается в 1,5-2 раза, при этА чувствительность к изменению зазора уменьшается в еще большей степени.

При использовании, например, стальных магиитопроводящих оснований под лобовые части обмоток целесообразно устанавливать демпфирующие экраны из материала с высокой проводимостью, например, меди. Такая конструкция оснований принята у индуктосинов ИПУ-5А и ИПУ-5АМ, характеристики которых рассмотрены выше. Медные кольца толщиной 0,5-0,8 мм припаиваются к стальному основанию серебряным припоем в водородной среде. Введение колец в среднем на 1-1,5 улучшает точность датчика.

Наилучшим конструктивным решением для токоподвода обмотки возбуждения и съема сигнала с сигнальных обмоток является такое, когда подпайка осуществляется непосредственно к проводнику - на периферии или иа внутреннем диаметре (рис. 79).

Поскольку, однако, желательно, чтобы проекция одной из обмоток на другую полиостью находилась внутри кольца, занимаемой последней, токоподвод приходится выполнять так, чтобы его вы-ступание за плоскость обмотки не превосходило 0,03-0,05 мм. Это усложняет выполнение точечного токоподвода и снижает его надежность, поэтому для датчиков, надежность которых должна быть особо высокой, токоподвод приходится выполнять иа специальных лепестках (рис. 80). Рис. 81 показывает возможную конструкцию токоподвода в разрезе. Образовавшийся в результате тангенциально

Рис. 78. Связь между лобо-вы.ми частями в функции разности диаметров для различных материалов основания:

/ - медь; - алюминий; III - и;юляционный материал; IV - магинтопроводящая сталь

Рис. 79. Безлепестковый то-копровод

-e-s-t-J-z-t о I г j 4 (Лр-Ш.нн

Рис. 80. Лепестковый токо-провод

Рис. 81. Возможная конструкция токопровода

расположенный проводник а-а (см. рис. 80) взаимодействует с лобовыми частями секторной обмотки, индуктируя при повороте поочередно в лобовых частях то одной, то другой фазы паразитную ЭДС, поэтому такие лепестки приходится максимально удалять от лобовых частей и сокращать длину а-а (показано штриховыми линиями). На кривых 3, 4 рис. 82 показаны графики амплитуд составляющих погрешности вида Бшрф и cos рф индуктосина с р=180, gt;с = 110 мм, /гэ=0,15 мм, обусловленных взаимодействием лепестков и лобовыми частями секторной обмотки. При этом а-а составляло 4,5 мм, Da=57 мм и dji=64 мм. Da поясняется рис. 80, - внутренний диаметр лобовых частей секторной двухфазной обмотки. На кривых /, 2 рис. 82 - те же составляющие при Da=49 мм и прочих равных условиях. В тех случаях, когда нет возможности удалить от лобовых частей лепестки токоподвода, целесообразно выполнение ложного токоподвода, расположенного со сдвигом по отношению к истинному на угол 2n/N (N - число секторов в фазе) с перемычкой на обратной стороне несущего диска. В этом случае имеет место частичная компенсация паразитной связи лепестков с лобовыми частями фазы. Кривые 5, б-рис. 82 соответствуют случаю Da=57 мм (кривые 3, 4) после введения ложного токоподвода. Эта мера эффективна лишь в полностью симметричной обмотке. При р=2 такая обмотка невыполнима (см. п. 1). По мере совершенствования технологии микросварки и обеспечения необходимой надежности сварного шва описанные конструкции уступят место безлепестковому токоподводу и проблема паразитной связи токоподводов устранится.

Помимо отмеченных паразитных связей существует также паразитная связь между лобовыми частями, лепестками токопроводов бессекторной обмотки возбуждения и монтажными проводами, соединяющими секции фаз на обратной стороне диска с сектортюй обмоткой. При неправильной монтажной схеме образуется постоянная по углу паразитная связь между лобовыми частями и монтажом. На рис. 83, а показан неправильный монтаж секций фазы. Штриховыми линиями обозначены провода на обратной стороне несущего диска. Как следует из рисунка, монтажные провода образовали замкнутый виток, имеющий к тому же выраженную несимметрию в виде разрывов и участков двойного провода, благо-