8-5. Ферродинамические преобразователи и схемы дистанционной передачи

Ферродинамические преобразователи применяются для преобразования в измерительных устройствах угловых перемещений в унифицированный выходной электрический сигнал переменного тока. Преобразователи этого типа, разработанные СКВ САУ под руководством К. И. Диденко и изготовляемые Харьковским заводом КИП, используются в измерительных устройствах (первичных приборах, вторичных приборах и более сложных средствах измерений) в качестве передающих, компенсирующих или решающих элементов [17].

Взаимозаменяемый ферродинамический преобразователь типа ПФ (рис. 8-5-1) содержит магнитопровод 1, у которого вверху во внутреннем контуре сделана радиальная выточка; катушку 2, в которой размещены обмотка возбуждения, питаемая переменным током с частотой 50 Гц, и обмотка смещения, намотанная поверх обмотки возбуждения; башмак 3 с радиальной выточкой; сердечник 4 для создания радиального магнитного поля в кольцевом зазоре 5; рамку 6, ось которой кинематически соединяется с выходной осью преобразователя; плунжер 8 для регулировки зазора 7, изменяющий градуировочную характеристику преобразователя.

Рис. 8-5-1. Схема устройства взаимозаменяемого преобразователя типа ПФ.

На рис. 8-5-2 показана кинематическая схема присоединения оси рамки преобразователя ПФ к выходной оси его и к внешней кинематической цепи, например, первичного прибора, угловое перемещение которой необходимо преобразовать в электрический сигнал переменного тока. На оси рамки 11 закреплена шестерня 10, которая сцеплена с сектором 9, сидящим на выходной оси 3 преобразователя. Токовыводящие спиральные пружины рамки, которые на схеме не показаны, одновременно служат для выбора люфта в этой паре. Сектор 9 снабжен специальным эксцентриковым устройством с винтом 12, с помощью которого можно поворачивать сектор на небольшой угол относительно выходной оси 3. При этом шестерня и рамка также будут поворачиваться на некоторый угол. Сектор, повернутый винтом эксцентрика, удерживается в установленном положении с помощью двух плоских пружин 8. Эксцентриковым устройством пользуются при наладке преобразователей для получения необходимых их характеристик. К выходной оси преобразователя крепится сектор 2, соединяющий ее с внешней осью 1 первичного прибора. Для выбора люфта в этой кинематической цепи служит цилиндрическая пружина 6. Один конец этой пружины крепится к стойке 5, укрепленной на плите 4, а другой — к втулке 7, сидящей на выходной оси преобразователя.

Преобразователь закрыт стальной крышкой, которая является экраном. В этой крышке сделаны отверстия, нормально закрытые щйтками, для доступа к винту эксцентрика 12 и плунжеру 8 (рис. 8-5-1). Наладку преобразователей необходимо производить только с надетой и закрепленной крышкой.

Рис. 8-5-2. Кинематическая схема соединения оси рамки с выходной осью преобразователя типа ПФ.

На рис. 8-5-3 показаны принципиальные электрические схемы ферродинамического преобразователя типа ПФ без обмотки смещения (а) и с обмоткой смещения (б).

Магнитопровод преобразователя типа ПФ в отличие от ранее выпускаемых преобразователей ПФ. замкнут по внешнему контуру. Такое выполнение магнитопр овода привело к уменьшению потоков рассеяния, а вместе с тем позволило обеспечить взаимозаменяемость рассматриваемых преобразователей и приборов, в которых они применяются.

Рис. 8-5-3. Принципиальная электрическая схема преобразователя типа ПФ без обмотки смещения (а) и с обмоткой смещения (б). 1 - обмотка возбуждения; 2 — рамка; 3 — магнитопровод; 4 — обмотка смещения.

Магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения преобразователя, индуктирует э. д. с. в рамке и в обмотке смещения. В дальнейшем эту э. д. с. мы будем называть выходной э. д. с. или выходным сигналом преобразователя.

Индуктируемая в рамке зависит от тока питания обмотки возбуждения и взаимной индуктивности между рамкой и обмоткой возбуждения. Взаимная индуктивность изменяется при повороте рамки от нуля (при совпадении плоскости рамки с магнитной нейтралью до максимального значения (при повороте рамки от магнитной нейтрали на угол ). Взаимная

индуктивность в зависимости от угла поворота рамки определяется выражением

где М — номинальное значение модуля взаимной индуктивности, соответствующее максимальному углу поворота рамки от магнитной нейтрали (рис. 8-5-1); - угол отклонения рамки от магнитной нейтрали; аргумент взаимной индуктивности.

Значение индуктируемой э. д. с. в обмотке смещения пропорционально току питания обмотки возбуждения преобразователя и взаимной индуктивности между обмоткой смещения и обмоткой возбуждения. Значение взаимной индуктивности определяется уравнением

где коэффициент, значение которого зависит от модификации преобразователя ПФ.

Обмотка смещения и рамка преобразователя обычно соединяются последовательно (рис. 8-5-3, б). В этом случае взаимная индуктивность между обмоткой возбуждения и выходной цепью преобразователя, образованной рамкой и обмоткой смещения, равна:

Преобразователи модификаций не имеют обмотки смещения (рис. 8-5-3, а), В этом случае коэффициент и уравнение (8-5-3) принимает вид:

Преобразователи модификаций имеют обмотки смещения (рис. 8-5-3, б), и для них коэффициент соответственно равен 1 и 2.

Значение выходной э. д. с. Е преобразователя ПФ без обмотки смещения определяется выражением

а с обмоткой смещения

Из приведенных выражений видно, что значение выходного сигнала преобразователя изменяется пропорционально взаимной индуктивности. На рис. 8-5-4 приведены графики, характеризующие изменение выходной э. д. с. Е преобразователей указанных выше модификаций в зависимости от угла поворота рамки а от магнитной нейтрали при различной ширине зазора 7 (рис. 8-5-1).

Изменение значения взаимной индуктивности а следовательно, и выходной э. д. с. Е (рис. 8-5-4) взаимозаменяемых преобразователей ПФ в пределах можно осуществлять изменением ширины зазора 7 (рис. 8-5-1) как при питании преобразователя от источника стабилизированного тока, так и от источника напряжения с последовательно включенным сопротивлением, равным полному сопротивлению обмотки (обмоток) возбуждения преобразователя соответствующей модификации. При повороте плунжера 8 (рис. 8-5-1) на полоборота в одну или в другую сторону от среднего положения относительное изменение взаимной индуктивности, а следовательно, и э. д. с. составляет ±10%.

Рис. 8-5-4. Зависимость взаимозаменяемых преобразователей ПФ.

В преобразователях как отмечалось выше, имеется второе регулировочное устройство, которое обеспечивает возможность параллельного смещения характеристики путемповорота рамки в зазоре 5 (рис. 8-5-1) в пределах 12° с помощью винта эксцентрика и сектора (рис. 8-5-2) при неизменном положении входной оси преобразователя.

Рис. 8-5-5. Принципиальная схема дистанционной передачи с использованием преобразователей ПФ-2.

Если при применении преобразователя ПФ необходимо снимать часть его выходного сигнала, то применяют делитель, сопротивление которого должно быть не менее 1500 Ом.

Основные электрические параметры взаимозаменяемых преобразователей ПФ приведены в табл. 8-5-1.

Для всех преобразователей ПФ аргумент взаимной индуктивности принят равным 84,5 ±1°. Нелинейность зависимости выходного сигнала преобразователя от угла поворота его рамки не превышает ±0,4%. Нелинейность зависимости выходного сигнала от тока возбуждения (при его изменении в пределах ±10% номинального значения) не превышает ±0,5%.

На рис. 8-5-5 показана принципиальная схема дистанционной передачи сигнала измерительной информации первичного прибора на вторичный прибор ВП с использованием ферродинамических

Таблица 8-5-1 (см. скан) Основные электрические параметры взаимозаменяемых преобразователей ПФ

преобразователей ПФ-2. Обмотки возбуждения передающего преобразователя первичного прибора и компенсирующего преобразователя вторичного прибора соединены последовательно и питаются переменным током напряжением 24 В, 50 Гц. Обмотки рамок преобразователей соединены по компенсационной схеме.

Рис. 8-5-6. Принципиальная схема дистанционной передачи с использованием преобразователей ПД и ПФ-2.

При рассогласованном положении рамок преобразователей на вход усилителя будет подаваться разность Сигнал небаланса усиливается усилителем и приводит в действие реверсивный двигатель выходной вал которого, кинематически соединенный с рамкой компенсирующего преобразователя и через профилированный кулачок К (линейный или квадратичный) со стрелкой, перемещает их до тех пор, пока э. д. с. небаланса уменьшаясь, не станет меньше порога чувствительности усилителя. При достижении полной компенсации ротор реверсивного двигателя остановится, а рамка преобразователя вторичного прибора и его стрелка займут положение, соответствующее углу поворота рамки преобразователя первичного прибора, а следовательно, и значению измеряемой величины.

Принципиальная схема дистанционной передачи сигнала измерительной информации первичного прибора с помощью дифференциально-трансформаторного передающего преобразователя ПД на вторичный прибор, снабженный ферродинамическим компенсирующим преобразователем изображена рис. 8-5-6.

Первичная обмотка преобразователя ПД и обмотка возбуждения преобразователя ПФ-2 соединены последовательно и питаются переменным током напряжением 24 В, 50 Гц. Выходная обмотка преобразователя ПД и обмотка рамки преобразователя ПФ-2 соединены по компенсационной схеме.

Действие измерительной схемы дистанционной передачи с использованием передающего преобразователя ПД в первичном приборе и компенсирующего преобразователя ПФ-2 во вторичном приборе аналогично действию рассмотренной схемы дистанционной передачи с применением преобразователей ПФ-2.

В рассмотренных схемах дистанционной передачи (рис. 8-5-5 и 8-5-6) в качестве вторичного прибора ВП применяют миниатюрные показывающий типа ВФП или самопишущий типа Эти приборы могут быть снабжены двумя выходными преобразователями или ПП, а также контактным устройством для сигнализации или регулирования,