evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Эта погрешность адднтнвна и уменьшается в случае применения мостовых схем. Кроме того, при изменении температуры изменяется магнитная проницаемость стали, что приводит к некоторому дополнительному изменению адднтивной н мультиплнкатнвной погрешностей. При изменении напряжения питания меняется магнитная проницаемость магннтопровода преобразователя, а следовательно, его сопротивление и чувствительность. Изменяется также чувствительность мостовой измерительной цепи.
Изменение сопротивления приводит к аддатнвной погрешности и компенсируется мостовой цепью. Изменение чувствительности создает мультипликативную погрешность. Для ее уменьшения либо стабилизируют напряжение источника питания моста, либо применяют компенсационные схемы измерения. Изменение частоты питающего напряжения приводит к изменению сопротивления резисторов, включенных в мост, и меняет чувствительность.
Малую погрешность имеют мостовые схемы (рис. 4,26,б), у кошрых чувствительность в режиме холостого хода Юсх х не зависит от параметров цепи. У других схем для уменьшения погрппностн нужно стабилизировать частоту питающего напряжения. При перемешении якоря преобразователя изменяется выходное напряжение моста. При среднем положении якоря должно быль алых = = О. Однако практически имеется небольшое напряжение, что приводит к алднтивной погрешности измерительного моста. Для балансировки мостов переменного тока необходима раздельная регулировка действительной и мнимой составляющих его выходного напряжения.
В мостах с индуктивными преобразователями одна составляющая регулируется перемещением якоря преобразователя, другая — путем регулировки других сопротивлений (например, сопротивлений Й в схеме рис. 426,а). Если регулировка сделана недостаточно тщательно, то изменением положения якоря нельзя полностью сбалансировать схему. Другая причина погрешности моста заключается в том, что в питающем напряжении помимо напряжения с основной частотой имеются составляющие с кратными частотами и с частотой промышленной сети. Реальный мост переменного тока, питающийся таким напряже- 154 нием, полностью сбалансировать трудно вследствие наличия несбалансированных составляющих с частотами, отличными от основной.
Для уменьшения погрешности, обусловленной остаточным разбалансом моста, используется фаэочувствительный выпрямитель. Его средний выходной ток ~=Ю з~, (4.113) где У вЂ” подаваемое на вход напряжение; р — фазовый угол между измеряемым и управляющим напряжением; й — коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров выпрямителя. Прибор проектируется так, чтобы напряжение разбаланса моста, вызванное перемещением якоря преобразователя, было в фазе с управляющим напряжением, а напряжение, вызванное плохим подбором сопротивлений, было сдвинуто на угол д = л1'2.
При этом выходной ток выпрямителя будет определяться только перемещением якоря индуктивного преобразователя, Фазочувствнтельный выпрямитель выпрямляет напряжение, имеющее ту же частоту, что и управляющее напряжение, и частоту его нечетных гармоник. Это значительно уменьшает аддигивную погрешность, вызванную наличием высших гармоник в напряжении питания моста. 42.6. Трансформаторные преобразователи Принцип действии и конструкция. Трансформаторный преобразователь представляет собой трансформатор, у которого под влиянием входного сигнала изменяется взаимная индуктивность, что приводит к изменению вторичного, выходного напряжения. Различают два вида трансформаторных преобразователей: с изменяющимся магнитным сопротивлением и с постоянным магнитным сопротивлением н подвижной обмоткой.
Преобразователи первого вида конструктивно аналогичны индуктивным преобразователям и отличаются тем, что вместо одной имеют две обмотки. Так, например, преобразователь (рис, 4.28,а) состоит из П-образного магнитопровода 1, подвижного якоря 3 и двух обмоЛок ну~ н из.
При изменении воздушного зазора б изменяются магнитное сопротивление Я„, и взаимная индуктивность ес . При этом изменяется вторичная ЭДС (4.114) Ез = (аа.й1~. Как известно, коэффициент взаимоиидуктивности представляет собой коэффициент пропорциональности между потокосцеплением вторичной обмотки юз Фз и током первичной обмотки 1,: ~з 12Р! (4.115) 155 а/ Рис. 4.28 Ток катушки возбуждения 1, связан с ее МЛС Гг законом полного тока г г/и'г (4.116) где и, — число витков первичной обмотки. Из последних равенств следует ./1= гт,гсгФг/Г, = ю,гтг/Я~~, (4.117) где Я'" = Кг/Фг — взаимное магнитное сопротивление.
Если рассеяние магнитного потока мало и можно считать, чтб Фг = = Фг,то21"' =Я . Из (4.114) — (4117) следует Ег = /ы"'~и'гЬ/о (4.118) Ег 1ш н~гьгг/пцеИ(28 + 1ст/дг) ° (4.119) Пренебрегая магнитным сопротивлением стали (1 1д, .ь 28), полу- чим 'Ег = /ш и~гнг~гдо0/28- (4.120) По выражениям (4.119) н (4.120) можно определить Ег, если ток возбуждения 1', не зависит от перемещения якоря.
Однако если преобразователь подклнчвть к источнику с постоянным напряжением 156 Магнитная цепь трансформаторного преобразователя аналогична магнитной цепи индуктивного преобразонателя (рис. 4,28,а). Поэтому, подставив выражение (498) в (4.118), можно получить его функцию преобразования ГУ,, то при уменьшении, например, воздушного зазора Ь возрастают индуктивность первичной обмотки Х~ и сопротивление, первичной цепи уьэХ, „что ведет к уменьшению тока У~ н вторичной ЭДС Еэ. Она будет меньше, чем рассчитанная по выражениям (4.119), (4.120) .
Большей стабильностью первичного тока обладает дифференциальный преобразователь (рнс. 4,28 б). У этого преобразователя первичные обмотки соединены последовательно и подключены к источнику пере. менного напряжения с постоянным значением БУю а вторичные включены встречно. Для упрощенна анализа можно считать, что дифференциальный преобразователь состоит иэ двух простых. При перемешении якоря сопротивление первичной обмотьж У~ одного простого преобразователя возрастает, а другого Ез — примерно на столько же уменьшается. В целом сопротивление первичной цепи остается почти беэ изменений, а ток У~ — постоянным и равным Ь = БУ~!Кь +Яэ) ~ Бгь!(2У'сэ~-о).
(4. 12 1) Индуктивносп первичной обмотки А с определяется согласно (4.99) . Если пренебречь магнитным сопротивлением стали (1 Уд < 2Ье), то Уч = ~~~Бе/!ьэ~"~де0* (4.122) где ю~ — число витков первичной обмотки; Бь — воздушный зазор лри среднем положении якоря. ЭДС дифференциального преобразователя равна разности ЭДС одинарных: Ез=Е,, (4.123) Подставив (4.120) в (4.123) и учтя (4.122), получим функцию преобраэонания дифференциального трансформаторного датчика (рис.
42Ь, б): Е = (У ' 'зи О/Б )У вЂ” (! ъзиь0/Бэ)Х = (1!2) (тгэ/и~)(У,Ь (1/(Ье — Узб) — 1!(Б~ + У5Б)) (и'э/ьгю ) тУ, У1 Б!Б о. (4.124) где Ь ~ = Ье — У1Б и Ьз = Ье + бБ, М вЂ” смешение якоря относитель- но его среднего положения. Функции преобразователя дифференциального трансформаторного пРеобРазователЯ линейна пРи Бее > У1Ьэ. 157 Чувствительность преобразователя ~ = Ез//58 = (1/бе) (на/ ' )Ю (4.125) (4.12б) (/, = Е, + /,Я, = /гон»»Ф, + /»Яы где Е, — ЭДС самоиццукпии; Ф, — магнитный поток, создаваемый обмоткой н»,; Я~ †ее активное сопротивлен.
Если зто сопротивление пренебрежимо мало и напряжение уравновешивается ЭДС Ем то Ф, = и,//ш (4.127) Часть этого потока проходит через вторичную обмотку н»т Ф2 2пФ1/я» где а — угол поворота рамки (рис.4.28,в) и наводит в ней ЭДС Е, = /ш юзфа = (2а/я)(и»з/ю,)ЕУ,. (4. 128) (4.129) Отсюда видно, что ЭДС вторичной обмотки пропорциональна углу я. 158 пропорциональна питающему напряжению У,. Свойства дифференциальных трансформаторных преобразователей аналогичны свойствам соответствующих индуктивных преобразователей. К преобразователям с постоянным магнитным сопротивлением н подвижной обмоткой относятся ферродннамические трансформаторные преобразователи и вращающиеся трансформаторы.
Схема ферродннамического преобразователя угла поворота приведена на рис. 4.28,в. Он состоит иэ П-образного магнитопровода Е с полюсными наконечниками 2. На магнитопроводе помещена обмотка возбуждения ю,. Вторичная подвижная обмотка н»а помещена между полюсными наконечниками. Внутри обмотки иа для уменьшения магнитного сопротивления вставляется щшиндрический ферромагнитный сердечник 3. Воздушный аазор мехшу сердечником и полюснымн наконечниками одинаков, также одинакова в воздушном зазоре и магнитная индукцнй, Обмотка н», включается в цепь переменного напряжения, имеющего частоту ш, и создает магнитный поток.
Часть его проходит через обмотку и наводит в ней ЭДС Е,. Прн повороте обмотки наведенная ЭДС е Согласно закону Кирхгофа напряжение Уы приложенное к первичной обмотке и „равно Рис. 4.29 Схемы включении трансформаторных преобразователей. Вторичное напряжение трансформаторного преобразователя может быть измерено любым вольтметром переменноготокассоответствующим пределом измерения (рис. 429,а).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
