evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Индуктивные преобразователиП р и н ц и п д е й с т в и я и к о н с т р у к ц и я . И н д у к т и в н ы й преобразователь представляет собой к а т у ш к у индуктивности(дроссель), полноес о п р о т и в л е н и е к о т о р о й и з м е н я е т с я п р и в з а и м н о м о т н о с и т е л ь н о м перем е щ е н и и э л е м е н т о в м а г н и т о п р о в о д а . И м е ю т с я д в е г р у п п ы преобразователей:с изменяющейся индуктивностью и с изменяющимся активнымсопротивлением.Примерсхемыпреобразователяпервойгруппыпок а з а н н а р и с .
4 . 2 3 , а . П р е о б р а з о в а т е л ь с о с т о и т и з П - о б р а з н о г о магнитоп р о в о д а 1,на к о т о р о м р а з м е ш е н а к а т у ш к а 2, и п о д в и ж н о г о я к о р я 3.П р и п е р е м е щ е н и и я к о р я и з м е н я е т с я д л и н а в о з д у ш н о г о з а з о р а и , след о в а т е л ь н о , м а г н и т н о е с о п р о т и в л е н и е , что в ы з ы в а е т и з м е н е н и е индуктивности дросселя.
Другая ш и р о к о используемая м о д и ф и к а ц и яжерныйпреобразователь)показанапредставляет собой к а т у ш к у 1,148нарис.4.23, б.(плунПреобразовательиз которой может выдвигаться ферро-магнитныйсердечник 2(плунжер). При среднем положении плунжераиндуктивность максимальна!"Схемапреобразователявторойгруппыприведенанарис.4.23, в.В зазор магнитной цепи 1 в в о д и т с я пластинка 2 с в ы с о к о й электропров о д н о с т ь ю , в к о т о р о й н а в о д я т с я в и х р е в ы е т о к и , п р и в о д я щ и е к увеличению п о т е р ь а к т и в н о й м о щ н о с т и к а т у ш к и 3 . Это э к в и в а л е н т н о увеличению е е а к т и в н о г о с о п р о т и в л е н и я .Функция преобразования преобразователя рис. 4.23, а с н е к о т о р ы м идопущениямиможет быть получена с л е д у ю щ и м о б р а з о м .
К а к известно,индуктивность к а т у ш к иL = и>Ф//,(4.95)где w — ч и с л о в и т к о в ;Ф — п р о н и з ы в а ю щ и й ее м а г н и т н ы й п о т о к ; /—проходящий по катушке ток.Т о к связан с МДС Ш соотношением(4.96)/ = Hl/w.Подставляя (4.96) в (4.95), получимL2w /RM,=(4.97)г д е Л м =Н1/Ф — м а г н и т н о е с о п р о т и в л е н и е п р е о б р а з о в а т е л я .Есликривойпренебречьрассеяниемнамагничиваниямагнитногостали,тодляпотокаинелинейностьюпреобразователяпосхемерис. 4.23, а магнитное сопротивлениеЛм= Лст+ Лз =lcM^Qn +25/лое,(4.98)где RCT — м а г н и т н о е с о п р о т и в л е н и е с т а л ь н ы х у ч а с т к о в м а г н и т о п р о в о д а ;' с т — длина средней с и л о в о й л и н и и по с т а л ь н ы м у ч а с т к а м ;поперечное= 477 • 1 0 "7сечение;цг—магнитнаяпроницаемостьQCT — и хстали;ц0=Г н / м — м а г н и т н а я п о с т о я н н а я ; R 3 — м а г н и т н о е сопротивлен и е в о з д у ш н ы х з а з о р о в , и м е ю щ и х д л и н у б и сечение Q.Ц149=Б у д е м считать (2стQ- П рдуктивность преобразователяzL2=»oQw l(28+иэ т о м инljnr).(4.99)Если пренебречь а к т и в н ы м сопротивл е н и е м д р о с с е л я , т о ф у н к ц и я преобраз о в а т е л я , т.
е. з а в и с и м о с т ь электричес к о г о с о п р о т и в л е н и я Z о т р а з м е р а воздРисZ(5)=juLзазора б,=juw n0QI28y c o W ii0Ql ( 2 5+ljfir).(4.100)В п о с л е д н е м р а в е н с т в е и м е е т с я в в и д у , чтовие б о л ь ш о г ов ы р а ж а е т с я зависимостью2*душного4.2428 > / C T / J Vзначения магнитной проницаемостивследстмагнитопровода.Г р а ф и к ф у н к ц и и ' п р е о б р а з о в а н и я и н д у к т и в н о г о п р е о б р а з о в а т е л я , прив е д е н н о г о н а р и с .
4.23,а, п о к а з а н н а р и с . 4 . 2 4 .Подчувствительностьюиндуктивногопреобразователяч а с т о понимают отношениеAZ/ZlimS== (\jZ)(dZld8).Д5->0(4.101)ДоТаким образом,S=-2/(25ljnr)+*(4.102)1/5.Индуктивный преобразовательявляется электромагнитом,его силапритяжения, возрастающая с увеличением чувствительности, нелинейнозависит от перемещения я к о р я и может явиться причиной погрешностипреобразователя, предшествующего индуктивному.О п и с а н н ы е о д и н а р н ы е и н д у к т и в н ы е п р е о б р а з о в а т е л и и м е ю т р я д недостатков:ихгрешности,взваннаяфункциичастноститемпературнымпреобразованияпогрешностьнелинейны;реальногоизменением активногоаддитивныепопреобразователя,выс о п р о т и в л е н и я обмотк и , в е л и к и ; сила п р и т я ж е н и я я к о р я значительна.Этих н е д о с т а т к о всостоятиздвухлишены дифференциальные преобразователи.
Ониодинаковыходинарныхпреобразователей,которыеимеют о б щ и й п о д в и ж н ы й э л е м е н т . П р и м е р ы с х е м т а к и х преобразователей приведены на рис.н о с т ь Liдуктивные1504.25. П р и перемещении я к о р я одна индуктивв о з р а с т а е т , д р у г а я L 2 — у м е н ь ш а е т с я . Д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е инпреобразователивключаютсявдифференциальныецепиРис. 4.25аiП2|1U о—:z2а)Ib„уZzf' 2111's)Рис. 4.26в т о р о г о т и п а . Б л а г о д а р я и с п о л ь з о в а н и ю э т и х ц е п е й у м е н ь ш а е т с я аддитивнаяпогрешность,улучшаетсялинейностьфункциипреобразован и я , в 2 р а з а в о з р а с т а е т ч у в с т в и т е л ь н о с т ь и у м е н ь ш а е т с я с и л а притяжения я к о р я .С х е м ы в к л ю ч е н и я .
О с н о в н ы м и д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы м и с х е м а м и включенияиндуктивныхпреобразователей( р и с . 4 . 2 6 ) , г д е в о б щ е м случае Ziявляются= i ? n p + jcoLtмостовыеи Z2схемы= Rnp +jcoL2 —п о л н ы е с о п р о т и в л е н и я с е к ц и й д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы х и н д у к т и в н ы х преобразователей. Сопротивления других плеч могут быть к а к а к т и в н ы м и ,т а к и р е а к т и в н ы м и . В к а ч е с т в е этих плеч м о г у т служить с е к ц и и двухо б м о т о ч н о г о д р о с с е л я (рис. 4.26, в) или т р а н с ф о р м а т о р а с двухсекционной первичной о б м о т к о й (рис. 4.26, г ) .151Источник питанияU и н а г р у з к а RHмогутменяться местами( р и с . 4 .
2 6 , а и б), п р и э т о м ч у в с т в и т е л ь н о с т ь м о с т а т а к ж е и з м е н я е т с я .М о с т ы о б ы ч н о п р о е к т и р у ю т т а к , что н а п р я ж е н и е н а и з м е р и т е л ь н о йдиагонали отсутствует, если на дифференциальный преобразователь нев о з д е й с т в у е т в х о д н а я в е л и ч и н а и е г о я к о р ь н а х о д и т с я в с р е д н е м положении. При э т о м сопротивления плеч Zi и Z2 р а в н ы между собой, ихзначения п р и н и м а е м з а Z 0 . П р и п е р е м е щ е н и и я к о р я сопротивлениео д н о й с е к ц и и с т а н о в и т с я р а в н ы м Z i = Z 0 + AZi, с о п р о т и в л е н и е д р у г о й=Z_2_ Z o - AZ2. И з м е н е н и я с о п р о т и в л е н и й AZt = j coAZ- г и AZ2 == / с о Д Х 2 , с о о т в е т с т в у ю щ и е н е к о т о р о м у п е р е м е щ е н и ю я к о р я относительн о е г о с р е д н е г о п о л о ж е н и я , в о б щ е м случае н е р а в н ы м е ж д у с о б о й всилу нелинейности ф у н к ц и и п р е о б р а з о в а н и я .
О д н а к о если перемещением а л о , т о и х р а з л и ч и я н е з н а ч и т е л ь н ы . П о л о ж и м , ч т о п р и м а л ы х перемещ е н и я х я к о р я о т н о с и т е л ь н о е г о с р е д н е г о п о л о ж е н и я и з м е н е н и е сопротивлений линейно зависит от перемещения я к о р я х. При этомAZl= AZ2(4.103)= AZ.И з м е н е н и я с о п р о т и в л е н и й п р е о б р а з о в а т е л е й о б ы ч н о н е в е л и к и , и можн о считать, что н а п р я ж е н и е н а и з м е р и т е л ь н о й д и а г о н а л и м о с т а изменяется п р о п о р ц и о н а л ь н о AZ/Z.
В э т о м случае ф у н к ц и я п р е о б р а з о в а н и я мостовой схемы характеризуется т о л ь к о чувствительностью*сх= ияыхН&2/2о),(4-104)где JJBUX — н а п р я ж е н и е н а и з м е р и т е л ь н о й д и а г о н а л и п р и и з м е н е н и и соп р о т и в л е н и я п р е о б р а з о в а т е л я , р а в н о м AZ.являетсякакс х е м ы J? C x>Чувствительностькомплекснойвеличиной.ивыходноеЕе аргументнапряжениеопределяетиВЫх>фазовыйс д в и г н а п р я ж е н и я н а и з м е р и т е л ь н о й д и а г о н а л и м о с т а о т н о с и т е л ь н о напряжения питания. Определим чувствительность д л я схемы, приведеннойна р и с .
4 . 2 6 , а. В р е ж и м е х о л о с т о г о х о д а , к о г д а R H = °°,Д,ых, KR= u i(z*+2= 2URAZI[(Z0+R)R) -rnnzi2+AZ ]+r) =«2» 2URAZ/ ( Z 0 +R) ,посколькуПодставив2\AZ \<(4.105)|(Z0значениечувствительности с х е м ы5 с х > х = 2URZ0I(Z0+2R) \.(С& ы х > x )в(4.104), получим выражение д л яв режиме холостого хода:2+ R) .(4.106)К о г д а с о п р о т и в л е н и е н а г р у з к и R H с о и з м е р и м о с д р у г и м и сопротивл е н и я м и цепи, для определения чувствительности S c x нужно определитьн а п р я ж е н и е н а RH. С о г л а с н о т е о р е м е о б а к т и в н о м д в у х п о л ю с н и к е э т о152аРис.
4.27н а п р я ж е н и е ( р и с . 4 . 2 7 , а)+(4Л07)й ы х -£А/<«н £|).где Z\ — с о п р о т и в л е н и е м о с т о в о й ц е п и со с т о р о н ы н а г р у з к и м е ж д у точк а м и а — Ъ п р и з а к о р о ч е н н о м и с т о ч н и к е н а п р я ж е н и я ( т о ч к и с — d нарис. 4 . 2 6 , 6 ) .Подставив (4.107) в (4.104), получим*сх*=\URJ(zi+RH)]i{bZiz0)=<Scx)xRj(Zi+RH).(4.108)П р е о б р а з о в а в с х е м у м о с т а ( р и с .
4 . 2 6 , а), к а к п о к а з а н о н а р и с . 4 . 2 7 , б ,получимZ{ =ZlRI(Zl+ R) +Z2RI(Z2Подставив з н а ч е н и я ^ !(4.109)+ R).= Z 0 + A Z и Z 2 = Z 0 - A Z и п р о в е д я алгеб22р а и ч е с к и е п р е о б р а з о в а н и я , в х о д е к о т о р ы х с ч и т а е м | AZ 1 < \ (R +_Z0) 12и поэтому пренебрегаем значением A Z , получимZf = 2Z0RKZ0 + R).Следовательно,(4.110)ч у в с т в и т е л ь н о с т ь с х е м ы п р и в к л ю ч е н н о м сопротивл е н и и н а г р у з к и RH2URZ0RHScx =_ с х=^(Я+Z0)[2Z0R.+RH(R(4.111)+Z0)]А н а л о г и ч н о м о ж н о о п р е д е л и т ь в ы р а ж е н и я д л я ч у в с т в и т е л ь н о с т и друг и х с х е м . Н а п р и м е р , ч у в с т в и т е л ь н о с т ь с х е м ы р и с . 4 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
