Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

3. Записать в табл. 1 значения тока при соответствующих отклонениях индикатора 12.

4. Перевести ручку 2 в крайнее левое положение (схема полного моста) и повторить п.п. 2 и 3.

5. По данным таблицы 1 построить график

Таблица. 1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

«ИСЛЕДОВАНИЕ ИНДУКТИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ»

1. ВВЕДЕНИЕ

Задачей работы является снятие характеристик дифференциального индуктивного преобразователя малых перемещений и неуравновешенного моста, в который обычно включается индуктивный преобразователь. С помощью моста и фазочувствительного измерителя входная величина преобразователя (перемещения) преобразуется в выходную электрическую величину – постоянный ток.

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИНДУКТИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Устройство дифференциального индуктивного преобразователя показано на Рисунке1

Два магнитопровода состоят из Iа, Iб и якоря 2, выполненных из магнитомягкого материала. Между сердечником и якорем имеются малые воздушные зазоры δ1 и δ2. на каждый магнитопровод надета обмотка с числом витков W, обычно состоящих из двух катушек.

При исходном значении измеряемой величины якорь преобразователя занимает семеричное по отношению двух сердечников положение δ₁= δ₂= δ₀. Преобразуемое перемещение будем далее обозначать символом ∆δ. При перемещении якоря длина одного из воздушных зазоров увеличивается, другого – уменьшается. При этом изменяется магнитные потоки ф₁ и ф₂ в сердечниках Ia и Iб, индуктивности обмоток L₁ и L₂, а так же активные сопротивление r₁ и r₂. Изменение величины r₁ и r₂ обусловлено нелинейностью зависимостей потерь на гистерезис и вихревые токи от величины магнитных потоков ф₁,ф₂.

Рисунок 1

Заметим, что изменения L и r для одной обмотки имеют одинаковые знаки. При перемещении якоря L₁ и L₂, а так же r₁ и r₂ изменяются в разные стороны. Итак, в преобразователе перемещение якоря ∆δ преобразуется в изменение комплексного сопротивление обмоток Z₁ = r₁+jwL₁ и Z₂ = r₂+jwL₂

3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Основными характеристиками преобразователя являются зависимости сопротивлений r_l, r₂, X₁=WL₁, X₂=WL₂, Z₁, Z₂ от положения якоря, определяемого величиной ∆δ. Перечисленные характеристики можно получить многими способами. В работе этой цепи предлагается использовать фазочуствительный измеритель. На практике изменение активного сопротивления ∆r обмоток может оказаться незначительным по сравнению с изменением индуктивного сопротивления ∆х.

Сопротивления обмоток преобразователя Z₁ и Z₂ нельзя считать строго линейными, т.е. независимыми от величины напряжения питания.

Нелинейность сопротивления обусловлена нелинейностью характеристики В = f(II) материала сердечника. В связи с этим при работе с индуктивным преобразователем необходимо поддерживать постоянной величину напряжения на его обмотках.

Заметим еще, что две половины дифференциального преобразователя не являются строго идентичными и в некотором положении якоря, при котором Х₁=Х₂, r₁ может отличаться от r₂.

4. ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ.

В работе для получения всех нужных характеристик применен фазочувствительный измеритель. Он состоит из фазочувcтвительного усилителя – выпрямителя (УВ) и магнитоэлектрического микроамперметра, подключаемого к выходным зажимам 2-2'У В (Рисунок 2)

Измеряемое напряжение Ů_x, подводится к зажимам I-I', управляющее (опорное) напряжение Ů_y подводится к зажимам 3-3`. Отклонение стрелки прибора α, пропорциональное Icp – среднему значению тока в его рамке, как известно, зависит от угла сдвига фаз между напряжениями Ů_x, и Ů_y и не меняется при небольших изменениях величины управляющего напряжения Ů_y.

Рисунок2

Имеет место следующее соотношение:

A = S*Icp = Sф*Ux*cosφ , (1)

где S – чувствительность прибора к току;

Sф – чувствительность фазочувcтвительного измерителя к напряжению на его входе;

ф – фазовый сдвиг между векторами напряжений Ů_x и Ů_y; при ф=0, U=S_φ*U_x,

при , a=0

При использовании фазочувствительного измерителя для измерения активного и реактивного сопротивления должна быть обеспечена возможность регулировки фазы, управляющего напряжения Ů_y в пределах, превышающих 90 градусов, причем его величина должна оставаться при всех значениях фазовых углов приблизительно постоянной, для этого используется специальная фазорегулирующая цепь (ФР), показанная на Рисунке З.

Здесь приведена схема усилителя – выпрямителя. Входные зажимы фазорегулирующей цепи 3 – 3' присоединяются к зажимам генератора переменного тока (ЗГ). На выходных зажимах фазорегулирущий образуется напряжение Ů_y.

Рисунок 3

В качестве фазового регулятора используется мост, два плеча которого предоставляют собой вторичную обмотку трансформатора Тр₁, а два другие плеча включены конденсатор С₁ и переменное сопротивление R₇. Как известно, если сопротивление нагрузки, присоединенное к выходной диагонали моста очень велико по сравнению с сопротивлением плеч моста, то изменение сопротивления R₇ вызывает изменение фазы напряжения U_y, не вызывая при этом изменения его значения. При R₇=0 или R₇=бесконечности U_y находится в фазе или противофазе с напряжением питания моста U_пит. При сдвиг фаз между U_пит и U_y равен .

Чтобы нагрузка фазорегулятора не влияла на величину его выходного напряжения, к выходным зажимам моста подключён эмиттерный повторитель на транзисторе Т₁.

5. СНЯТИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Для снятия зависимостей активных и реальных сопротивлений преобразователя от положения якоря предусмотрена схема, приведённая на Рисунке 4

Рисунок 4

Здесь Z1, Z2. – сопротивлении обмоток преобразователя,

R – известное активное сопротивление,

С – известная емкость.

Подключив входные зажимы фазочувствительного измерителя к зажимам

конденсатора, регулирует фазу управляющего напряжения Ů_y,так, чтобы показания были рулевыми. При этом вектор U_y измерителя совпадает по фазе с током IA

Потом присоединяют зажимы измерителя к зажимам сопротивления R и отмечают его показания Аr .Затем присоединяют измеритель к зажимам Z1 – отмечают отклонение al к зажимам Z2 – отмечают отклонение а2. Так как при всех измерениях вектор управляющего напряжения измерителя совпадает с направлением вектора тока, показания измерителя будут пропорциональны составляющим напряжений, совпадающим по фазе с этим током, т.е активным составляющим напряжений.

Поэтому a_R = K*I_A*R (2)

(3)

Здесь К – коэффициент пропорциональности;

Z₁ Z₂ – полное сопротивление обмоток;

ф₁ф₂ – аргументы (сдвиги фаз) сопротивлений Z₁ Z₂

Из (2) и (3) следует:

(4)

Для определения индуктивных сопротивлений обмоток нужно отрегулировать фазу управляющего напряжения так, чтобы нулевое показание индикатора имело место, когда подключен к сопротивлению R. Оттуда вектор управляющего напряжения U_y будет перпендикулярна вектору тока I_A, и показания измерителя будут пропорциональны составляющим напряжения, ортогональным току I_A

Присоединяя измеритель к зажимам Z₁ и Z₂ и обозначая его отклонение В₁ и В₂ получим:

(5)

Разделив эти выражения на a_R = К * I_А * R получим:

.

Так как магнитная цепь преобразователя нелинейная, то при всех измерениях необходимо поддерживать напряжение на зажимах, преобразователя постоянным и равным.

6. РАБОТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В МОСТОВОЙ СХЕМЕ С ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ИЗМЕРИТЕЛЕМ.

При работе индуктивного дифференциального преобразователя изменения комплексных сопротивлений обмоток наиболее часто измеряются посредством включения обмоток преобразователя в цепь неравновесного четырех плечного моста. Схема моста позволяет реализовать несколько различных вариантов включения преобразователя. Как правило, обмотки дифференциального преобразователя включается в смежные плечи моста.

В работе исследуется мост, в два другие плеча которого включены активные сопротивления R₁=R₂ (Рисунок 5) питание моста осуществляется от генератор ЗГ через трансформатор Тр З.

Рассмотрим более подробно работу моста с дифференциальным индуктивным преобразователем. Допустим, что в его исходном состоянии, когда мост, уравновешен, параметры обоих обмоток одинаковы и равны Z₀ = r₀+jwL₀.

При смещения якоря на ∆δ параметры обмоток изменяются в разные стороны и становятся равными Z₁ = Z₀-∆Z₁; Z₂ = Z₀+∆Z₂. В первом приближении при относительно малых перемещениях (по отношению к δ₀) можно считать, что Z₁=∆Z₂ = ∆r + j∆X (в действительности приращения не совсем одинаковы). В режиме холостого хода моста при смещения якоря на величину ∆δ на его выходных зажимах появится напряжение, равное

,

откуда: (7)

Обозначим ∆Z = ∆Z * e ^jφ∆ и Z₀ = Z₀ * e ^jφ0

Где; ∆Z = Z₀ – модули комплексов ∆Z; Z₀

^φ∆; ^φ0 – их аргументы.

Характеристики

Список файлов книги