Емкостный фазовращатель.

Синусно-косинусный емкостный преобразователь может быть использован и в режиме фазовращателя. Для этой цели на цепи с сопротивлением подается двухфазное симметричное питание, а с ротора и средней точки снимается выходной сигнал.

Трех- и многофазные емкостные преобразователи также могут быть использованы в амплитудном режиме и в режиме фазовращателя. Рассмотрим эти преобразователи в режиме фазовращателя.

Емкостный фазовращатель, который изображен на рис. XVI.57, состоит из переменных конденсаторов. Каждый из них имеет одну общую и одну отдельную пластину, на которую подается одно из входных напряжений синусоидальной формы. Для питания такого фазовращателя требуется -фазный источник напряжения. В практических условиях обычно встречаются трех-, четырех- и шестифазцые фазовращатели. Так как принцип действия следящей системы с фазовращателями основан на методе сравнения фаз, выходная цепь последних должна быть однофазной.

Рис. XVI.57. Схема -фазного емкостного фазовращателя

Для получения многофазного источника напряжения используют фазовращающие схемы, на выходе которых напряжения сдвинуты относительно друг друга по фазе на 90° при четырехфазном фазовращателе и на 60° при шестифазном фазовращателе.

Таким образом, применение четырех- или шестифазных фазовращателей требует дополнительного фазорасщепляющего устройства, усложняющего систему передачи.

Ниже будут приведены требования, предъявляемые к фазорасщепляющим схемам в отношении сдвига фаз между входными напряжениями фазовращателя. В системе дистанционной передачи угла в соответствии с датчиками-фазовращателями приемники должны быть трех-, четырех- или шестифазными. Это ограничивает применение существующих серийных элементов электроавтоматики: сельсинов, круговых потенциометрических датчиков и т. д. в многофазных системах.

Трехфазные и многофазные фазовращатели различаются лишь конструктивно. Принцип действия и построение следящей системы с фазовращателями независимо от того, является ли источник питания трех-, четырех- или шестифазным, остается общим.

На рис. XVI.58 представлена схема емкостного фазовращателя, питаемого трехфазным напряжением. На три одинаковые статорные пластины, изолированные друг от друга, подаются равные по

амплитуде и сдвинутые по фазе на 120° входные напряжения питания с трехфазного источника тока. Общая роторная пластина неодинаково перекрывает пластины статора, вследствие чего при повороте ротора относительно пластин статора происходит изменение емкостей

При изменении емкостей заключенных в каждую фазу, можно получить изменение вектора результирующего напряжения Овых между точками (рис. XVI.59), в общем случае — по величине и по фазе, причем поворот результирующего вектора напряжения находится в строгом соответствии с изменением емкостей

Рис. XVI.58. Трехфазный емкостный фазовращатель: 1 — ротор; 2 — статор

Рис. XVI.59. Эквивалентная схема трехфазного емкостного фазовращателя

Полный поворот вектора напряжения по фазе произойдет при полном повороте оси ротора фазовращателя. Можно показать, что для выходного напряжения справедливо следующее выражение:

где

— угол поворота ротора.

Таким образом, емкостной фазовращатель обеспечивает постоянную величину и линейность фазового сдвига .

Выходное напряжение фазовращателя ослабляется по сравнению с входным напряжением в раз:

Величина называется коэффициентом ослабления сигнала. На рис. XVI.60 приведен график изменения коэффициента ослабления сигнала в зависимости от частоты входного напряжения. На низких частотах происходит быстрое ослабление сигнала.

На рис. XVI.61 показан график зависимости выходного напряжения фазовращателя от частоты при

Существует ряд конструкций емкостных фазовращателей. Они могут быть выполнены с плоскими (рис. XVI.62) и цилиндрическими (рис. XVI.63) роторами. В обоих случаях происходит изменение перекрытия пластин статора ротором.

Рис. XVI.60. Изменение коэффициента ослабления выходного напряжения фазовращателя в зависимости от частоты входного напряжения

Рис. XVI.61. Зависимость выходного напряжения фазовращателя от частоты входного напряжения

Во всех конструкциях фазовращателя емкость между ротором и каждой из пластин статора должна изменяться при повороте ротора по синусоидальному закону. Для приборов, работающих в условиях вибрации, наиболее целесообразны в конструктивном отношении фазовращатели с цилиндрическим ротором.

Рис. XVI.62. Емкостный фазовращатель с плоским ротором: 1 — пластина статора; 2 — ротор

Рис. XVI.63. Емкостный фазовращатель с цилиндрическим ротором: 1 — статор; 2 — ротор

Статор такого фазовращателя представляет собой цилиндр, разрезанный по образующей. Число пластин статора равно числу фаз источника питания. Ротор представляет собой срезанный цилиндр, позволяющий получить синусоидальное изменение емкости.

На рис. XVI.64 приведена конструкция трехфазного емкостного фазовращателя, состоящего из ротора 1 и статора 2. Сигнал снимается с ротора, поверхность которого может иметь синусоидальную

или линейную конфигурацию (рис. XVI.65, а, б). Принципиально возможно бесконтактное снятие сигнала.

Рис. XVI.64. Конструкция трехфазного емкостного фазовращателя

Рис. XVI.65. Ротор емкостного фазовращателя

Максимальная величина реактивного момента емкостных фазовращателей, предназначенных для авиационных приборов, составляет примерно .