evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 34
Текст из файла (страница 34)
432,а): он состоит из статора 1, на котором помещена обмотка, и ротора 2 с зисрепленным на нем постоянным магнитом. Прн вращении магнита изменяется поток, проходящий через обмотку, и в ней индуцнруется переменная ЭДС. Амплитуда и частота ЭДС пропорциональны частоте вращения ротора. Частота ЭДС определяется соотношением Е' = лрЕбО, где л — частота вращении, об/мнн; р — число пар полюсов. На рис. 432,б приведена схема тахометрического преобразователя постоянного тока с возбужцением от постоянного магнита, расположенного на статоре Е. Измерительная обматка расположена на ро- чпреоврвэоввтевь называется сннхранным, твк квк частота его ЭДС равна нвн кратна частоте вращения ваяв. 161 торе 2, и прн его вращении в ней образуется переменнзя ЭДС, которая снимается с вращающегося ротора н подастся на статор с помощью коллектора 3 и скользящих по нему щеток.
При этом переменная ЭДС выпрямляется. Если в нагрузке преобразователи течет ток, то преобразователь отдает в измерительную цепь некоторую электрическую мощность. Эта энергия образована из механической. Механическая мощность (4.134) где ю — угловая частота вращении ротора; М вЂ” необходимый для это- го момент, он связан с электрической мощностью соотношением (4.135) эл где и — КПД. Из приведенных соотношений видно, что с увеличением тока„генерируемого преобразователем, увеличивается момент на его валу.
Импульсные преобразователи. Преобразователь этого типа (рис. 433) представляет собой катушку 1 с разомкнутым ферромагнитным сердечником, установленную возле вала 2, частота вращения которого измеряется; на валу монтируется один или несколько ферромапппных зубцов 3. Сердечник катушки предварительно намагничивается. При вращении вала зуб проходит вблизи катушки и уменьшает магнитное сопротивление Ам сердечника, как показано на графике. В соответствии с этим изменяется магнитный поток, проходящий через катушку, н в ней нндуцнруется ЭДС е.
С выводом катушки снимается последовательность двуполярных импульсов, частота которых равна частоте прохождения зубцов вблизи катушки, т.е. пропорциональна частоте вращения вала. Вторичным преобразователем импульсного индукционного преобразователя является частотомер, проградуированный в единицах частоты вращения. 164 Рис. 4.33 Погрешность ицпукцнониых преобразователей. ЭДС индукционных преобразователей пропорциональна скорости перемещения катушки лишь лри условии, что индукция В постоянна на протяжении всего пути ее перемещения. Непостоянство индукции вызывает возникновение погрешности. Погрешность индукционных преобразователей также во многом зависит от тока, который потребляет вторичный преобразователь.
Проходя по измерительной обмотке индукционного преобразователя, этот ток создает магнитное поле, которое согласно правилу Ленца направлено встречно направлению основного поля и производит размагничиваюшее действие. Вследствие этого суммарная индукция уменьшается, уменьшается и ЭДС преобразователя. Это явление, имеющее место в электрических машинах и, в частности, в тахометрическихпреобразователях называется реакцией якоря. Вследствие реакции якоря умшьшается чувствительность тахометрического преобразователя и его фУнкция преобразования становится нелинейной, что приводит к погрешности.
Для уменьшения погрешности следует уменьшить ток преобразователя. Имеются также конструктивные методы уменьшении этой погрешности. Описанный внд погрешности присущ тахометрическим преобразователям, поскольку их вторичными приборами служат электромеханические приборы с большим потреблением мощности. Влияние тока нагрузки на функцию преобразования преобразователей вибрации меньше, чем на функцию преобразованиа тахомегрических преобразователей. Нагрузкой преобразователей вибрации обыч- 165 но являются электронные усилители. Они имеют большое входное сопротивление, которое ограничивает ток преобразователя и тем самым уменьшает погрешность. Если нагрузка индукционного преобразователя потребляет значительный ток, то может возникнуть погрешность вследствие изменения внутреннего сопротивления преобразователя, поскольку изменяется падение напряжения на его внутреннем сопротивлении.
Изменение внутреннего сопротивления может быть обусловлено температурньвии изменениями сопротивления измерительной обмотки и сопротивления линии связи со вторичным прибором. Внутреннее сопротивление тахометрического преобразователя постоянного тока нестабильно также вследствие изменения сопротивления коллектора. При изменении частоты вращения синхронного тахометрического преобразователя, изменяется как ЭДС, так и ее частота.
При изменении частоты меняются его входное сопротивление и входное сопротивление его нагрузки. Изменения сопротивлений могут привести к нелинейной функции преобразования прибора в целом, даже если ЭДС тахометрического преобразователя линейно зависит от измеряемой скорости. Выходной величиной синхронных тахометрических преобразователей является либо значение генерируемой ЭДС, либо ее частота, В послелнем случае в качестве вторичного преобразователя используется частотомер. Применяемые стрелочные частотомеры не должны изменять свои показания при изменении напрюкения.
Таким образом, погрешность индукционных преобразователей в значительной степени зависит от режима, в котором они работают. Наибольшая погрешность возникает в режиме, при котором через нагрузку течет значительный ток. Однако для работы в таком режиме используют наиболее простой вторичный преобразователь. Меньшие погрешности имеют место в режиме холсстбго хода, когда ток в измерительной катушке практически отсутствует. При работе в таком режиме требуется более сложная и дорогая аппаратура, должны использоваться измерительные механизмы повышенной чувствительности или усилительные устройства.
При измерении частоты вращения вала наименьшую погрешность можно получить, если в качестве выходной величины тахометрического преобразователя используется частота изменения ЭДС, а в качестве вторичного преобразователя — цифровой частотомер. При этом исключается влияние нестабильности величины выходного напряжения преобразователя и используется высокая точность цифрового частотомера. Однако в этом случае требуется наиболее сложная и дорогая аппаратура.
42.8. Магиитоупругие преобразователи д, = дгдс = В/Н, (4.136) то при заданной напряженности поля Н изменение индукции В эквивалентно изменению магнитной проницаемости. Изменение индукции или магнитной проницаемости в ферромагнитных телах при действии на них силы называется маглигоулругим эффектом. Рассмотренное явление используется для преобразования механической силы в электрическую величину. Один из возмомопях типов магнитоупругого преобразователя представлен иа рис. 4З4,а.
Он представляет собой ферромапппный сердечник с намотанной на нем катушкой. При действии силы В л материале сердечника возникает механическое напряжение о, изменяется д„, следовательно, и магнитное сопротивление сердечника Я„„а также индуктивность катушки В. Формула преобразований имеет вид (4.137) Магнитоупругие преобразователи могут иметь две обмотки (рис. 4.34,б). Такие преобразователи являются трансформаторными. При действии силы вследствие изменения магнитной проницаемости изменяется взаимная индуктивность М между обмотками и ЭДС вторичной обмотки Е.
Формула преобразования имеет вид Р- о- д„-ь — М- Е. м (4.138) 167 Принцип действии и конструкция. Работа магнитоупругого преобразователя основана на магиитоупругом эффекте. Как известно, ферромагнигные вещества имеют области самопроизвольного намагничивания (домены) . В ненамагниченном состоянии вещества домены ориентированы хаотично и магнитные моменты отдельных доменов компенсируют друг друга. При помещении ферромагнитного тела в магнитное поле домены ориентируются в его направления. В слабом поле ориентация частичная; в сильном поле при мапитном насьпцении материала ориентируются все домены.
Ориентация доменов вызывает увеличение магнитной индукции, характерное для ферромагнитных материалов. Если на намагниченный образец ферромагнитного тела воздействовать внешней механической силой, то тело деформируется, домены изменят свою ориентацию и индукции в материале изменяется. Явление имеет упругий характер.
Если силу снять, то индукция примет прежнее значение. Поскольку абсолютная магнитная проницаемость вещества Ю! Рис. 4.34 При расчете преобразователя и его чувствительности нужно в соответствии с законами и правилами механики рассчитать механические напряжения о в элементах конструкции и их зависимость от измеряемой сипы о = о(Р). Зависимость д„= д,(о) в ферромапппвых веществах в общем случае нелинейна. Однако при небольпжх механических напрюкениях можно считать, Ъта относительное изменение магнитной проницаемости пропорционально о: (4.139) д~дгяом д * где Ьд = д — д; д — значение мапппной проницаемости при возтиом' г действии о„д — номинальная магнитная проницаемость при о = гном = 0; Я вЂ” чувствительность материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
