Динамо-машины  Статические характеристики элементов 

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 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

между собой. Для уменьшения усилий необходима конструкция с общим якорем (рис. 68, а). Усилие, действующее иа якорь, в этом случае равно разности сил притяженйя со стороны сердеч пиков. В среднем (нулевом) положении якоря при полной симметрии устройства результирующее усилие вообще равно нулю, в других положениях якоря оно может быть небольшим.

Статическая характеристика реверсивной схемы показана на рйс. 68, б сплошной кривой, которая является разностью характеристик двух нереверсивных схем (пунктирные кривые). За начало отсчета перемещений следует, очевидно, принять сред-

4

a) 5)

Рис. 68. Дифференциальный индуктивный датчик: и - схема; б - статическая характеристика

нее положение якоря. В нулевом положении якоря (рис. 68, а) схема будет уравновешена и напряжение на нагрузке Ugax будет также равно нулю. При небольших отклонениях якоря выходное напряжение будет возрастать практически линейно, т. е. можно полагать

причем с изменением знака Xg (переход якоря через нулевое положение в противоположную сторону) фаза выходного напряжения поворачивается на 180 deg;. Другими словами, графики на рнс. 62, а и е справедливы и в данном случае.

Балансировка нуля в реверсивных схемах индуктивных датчиков затруднена тем, что здесь необходимо добиться одновременного равенства не только реактивных, но также и активных параметров обеих частей схемы.

Конструктивное и схемное исполнение индуктивных датчиков отличается большим разнообразием.

На рис. 69, а дана схема дифференциального трансформаторного индуктивного датчика с поворотным движением якоря. Первичная обмотка расположена на среднем стержне и получает питание от источника переменного напряжения. Вторичные обмотки расположены на крайних стержнях и соединены между

Рис. 69. Некоторые типы индуктивных датчиков:

а- дифференциальный трансформаторный датчик; б - простейшая схема магнитоупругого датчика

собой так, что наводимые в них э. д. с. имеют противоположную фа.зу. При симметричном положении якоря {Хд = 0) э. д. с. в обеих катушках равны по величине и, следовательно, выходное напряжение также равно нулю. Перемещение якоря сопровождается плавным изменением выходного напряжения, причем

фаза последнего определяется знаком отклонения якоря от нулевого положения.

На рис. 69, б показана простейшая нереверсивная схема магнитоупругого датчика. Устройство магнитоупругих датчиков основано на использовании явления изменения магнитной проницаемости ферромагнитных материалов при возникновении в них упругих деформаций. Поэтому в отличие от обычных индуктивных датчиков магнитоупругие датчики не имеют якоря и внешнему механическому воздействию подвергается сам сердечник. Некоторые сорта пермаллоя при удлинении на 0,1 % увеличивают коэффициент магнитной проницаемости до 20%. Для получения даже столь малых удлинений требуются нагрузки порядка 10-20 кГ/мм (100-200 н/мм), что очень неудобно и приводит к необходимости уменьшения сечения ферромагнитного сердечника. Поэтому такие датчики имеют небольшую индуктивность и требуют специальных источников питания с частотой порядка килогерц.

7. РАСЧЕТ ИНДУКТИВНЫХ ДАТЧИКОВ

В ходе расчета индуктивного датчика должны быть найдены статическая характеристика Ugx = / (Хвх) 1или / laquo;6 = = (Хех) 1 и перегрев его обмоток, а для определения усилий, необходимых для перемещения якоря, рассчитана тяговая характеристика f Ф {Хех)-

Уточненный расчет статической характеристики индуктивного датчика (см. рис. 67, а) с учетом магнитного сопротивления магнитопровода дросселя в принципе можно выполнить графоаналитическим методом laquo;эллипса raquo;, подробно рассмотренным в гл. VHI применительно к магнитным усилителям. Однако в большинстве конструкций достаточно большая величина воздушных зазоров в датчиках позволяет пренебрегать магнитным сопротивлением ферромагнитных частей дросселя иполагать приближенно, что все магнитное сопротивление дросселя сосредоточено только в воздушном зазоре:

Рм ~ Rm. в ~\~ Рм. ж ~ л;. в-

Величину магиитиого сопротивления воздушных зазоров приближенно находят из выражения

= (95)

где X-длина воздушного зазора; Se - сечение воздушного зазора;

(Ар - магнитная проницаемость вакуума, равная 4?х X X 10-8 2н/сж.

Если пренебрегать потоками рассеяния, то для ненасыщенной магнитной системы в первом приближении индуктивность обмотки L может быть определена через число витков w и проводимость воздушного зазора Ge.

1 = шЮе=, (96)

Им. в

поскольку при сделанных допущениях

L- J - J ,

а согласно закону Ома для магнитной цепи

Ф = IwGe.

Для индуктивного датчика (см. рис. 67, а)

X = 2Хвх

2Хех

(97)

Отсюда, согласно выражению (94), уравнение статической характеристики будет иметь вид

/(К. + ./+ (-+да

причем сопротивление самого датчика

Za.= / raquo; + () да

ИЛИ приближенно (если Гдр С Хдр)

ZepXep = . (100)