Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Поскольку Е„р прямо пропорциональна магнитному потоку Фпр и угловой скорости ротора Й, то окончательно имеем вью = г= К~ ~цФпоп = К-~ ~дФпрй = Кой, где К1, К2, К. — константы; К. — коэффициент преобразования ~крутизна характеристики). Таким образом, при принятых допущениях напряжение в выходной обмотке асинхронного ТГ прямо пропорционально угловой скорости ротора. т. е. его функцию преобразования можно считать линейной «рис. 4.2, а).
В рсальных асинхронных ТГ наблюдается отклонение функции преобразования от линейной зависимости. Причины, вызывающие это отклонение, можно разделить на три основные группы: 1) технологические особенности изготовления датчика; 2) поток реакции ротора и 3) изменение сопротивления обмоток и магнитного сопротивления под влиянием внешних факторов (температуры, влажности н др.). Наиболее серьезные погрешности вызывают технологические особенности изготовления датчика: отклонения осей обмоток от взаимно перпендикулярного положения. непостоянство ширины воздушного зазора и толщины полого ротора и др. Все это приводит к тому, что в генераторной обмотке при нулевой частоте вращения ротора индуцируется остаточная ЗДС, 4.1. Датчики скорости Цвых м В 150 100 50 О 0,2 0,4 0,6 йог„ Й й.„, в О,З 0,2 45 90 135 180 '225 270 0 Рис.
4.2. Функция преобразования асинхронного ТГ (а) и изменение нулевого сигнала (б) для Х„= се (1) и Х„~ со (2) Для уменьшения погрешностей асинхронного Тг диапазон рабочих значений Й. При этом отношение Й но прсвьпиать 0,5...0,7 — для измерительных устройств и. 0,2...0,3 — для счетно-решающих устройств. Параметр делястся выражением й„,вх = 2т9",/р, где р — число пар тельно, для расширения диапазона рабочих скоросте Й,„л„, Поэтому эти датчики либо выполняют с малым ч либо увеличивают частоту сети~я = 400...1000 Гц. Выпускают высокоточные (класс точности 0,025 и :.;:;": точности 0,1 и 0,25) и общего назначения (класс точност также ограничивают „Ш,„„х не должн следящих систем Й „„„здесь опреполюсов.
Следова- и нужно увеличить ислом пар полюсов, 0,05), точные (класс и 0,5) асинхронные 141 называемая нулевым сигналом, значение которой достигает 0,1...0,3 В (рис, 4.2, б), Для уменьшения нулевого сигнала используют различные решения, позволяющие вручную изменять положения одной обмотки относительно другой. Например, выполняя статор в виде двух концентрических колец и располагая обмотку возбуждения на внешнем кольце, а генсраторную на внутреннем, можно настроить датчик на минимальный нулевой сигнал путем поворота внутреннего кольца в такое положение, при котором остаточная ЭДС достигнет минимального значения. 4.
Измерение скорости и дииамических факгпоров Значен~~ погрешности нелинейности этих датчиков приведены ниже: Класс точности............... О,О25 О,О5 0,1 0,25 0,5 енл, % "..—."-...-"...,........ + О.О25 ~ О1О5 + О,1 + О125 ~ О15 Современными асинхронными ТГ измеряют угловые скорости в диапазоне 0,1...200 об/с, уровень их выходного напряжения составляет 0...10 В, остаточное напряжение — до 100 мВ. В табл.
4.1 приведены параметры некоторых промышленных моделей этих датчйков. Основные параметры асинхронных ТГ Широкое использование асинхронных ТГ в промышленном производстве связано с рядом очевидных достоинств.этих датчиков скорости: простота и надежность конструкции, очень малый момент инерции, а также отсутствие щеточно-коллекторного узла. К их недостаткам можно отнести необходимость стабилизации напряжения возбуждения и наличие нулевого сигнала.. 4Л.2.
Тахогенераторы постоянного тока ТГ настоянного токи представляет собой маломощную электрическую машину с независимым возбуждением или с постоянными магнитами ~рис. 4.3). Конструктивно он состоит из статора, выполненного в виде ферромагнитного каркаса с числом полюсов 2р; ротора, представляющего собой многослойный цилиндр, и щеточно-коллекторного узла. Электрические машины этого типа используют в следящих приводах постоянного тока различного назначения, в с~~тема~ измерения скоростей и т.
д. Функция преобразования ТГ постоянного тока (как и других индукционных машин) зависит от конструктивных особенностей и величины нагрузки. ЭДС индукции ср, возникающей в электрической машине при вращении ротора относительно обмотки возбуждения, выражается зависимостью вида где г — количество проводников, образующих ротор. 142 4. Измерение скорости и динамических факторов Можно также использовать ТГ постоянного тока с постоянными магнитами, нс имеющими обмотки, возбуждения. Наконец, для датчиков этого типа характерны некоторые зубцовые пульсации выходного напряжения, возникающие вследствие неравномерного воздушного зазора, вибраций щеток н т.
п. Поэтому в конструкции ТГ постоянного тока используют полый ротор в виде стакана, состоящего из обмотки, проводники которой связаны воедино пластмассой. У таких датчиков весьма мал момент инерции ротора, а также отсутствуют пульсации выходного напряжения, поскольку ротор не имеет зубцов. Выпускают высокоточные (классы точности от 0,02 до 0.05), точные (классы точности 0,1 и 0„2) и общего назначения (классы точности 0,5; 1.0 и 2,5) ТГ постоянного тока. Значения погрешности нелинейности для них приведены ниже: Класс точности 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0 2,5 +0,02:Ю,05 +0„1 +0,2 +0,5 вне В номинальном режиме работы суммарная погрешность ТГ постоянного тока составляет 1,0...4,0 %.
Датчики этого типа широко используют при построении следящих систем различного назначения: в приводах механизмов черной металлургии (транспортеры, прокатные станы), на транспорте (электропоезда), в грузоподъемных устройствах (манипуляторы, краны), а 144 Уменьшить погрешность данного узла можно путем снижения переходного сопротивления щеток и экранирования корпуса. С этой целью щетки делают из серебряно-графитовых материалов. Еще одна погрешность, присущая всем индукционным машинам, обусловлена влиянием тока в цепи нагрузки на магнитный поток обмотки возбуждения. Действительно, при К„~ поток Ф~ уменьшается с возрастанием угловой скорости ротора вследствие размагничивающего действия Ф„.
Мультипликативная погрешность достигает при этом 3 %. Магнитный поток обмотки возбуждения чувствителен и к изменению температуры окружающей среды. Например, тепловые эффекты, возникающие в процессе работы ТГ постоянного тока, приводят к увеличению сопротивления его обмоток. При этом поскольку сопротивление роторной обмотки очень мало, его изменение практически не влияет на выходной сигнал, Существенно большее'действие оказывает изменение сопротивления й, обмотки возбуждения, приводящес к уменьшению тока возбуждения 1„а следовательно, и магнитного потока Ф„.
(Значение этой погрешности может достигнуть 5 %.) Для компенсации температурной чувствительности в цепь обмотки возбуждения, как правило, включают термопезависнмое сопротивлсние Ид„~ » Ю,. При этом ток возбуждения будет определяться в основном сопротивлением Кд„б, и следовательно, 7„= У /®„„д + Р, ) = сопМ. 4.2.
Датчики динамических величин также во многих устройствах автоматики. В табл. 4.2 приведены параметры некоторых известных моделей ТГ постоянного тока. Таблица 4.2 Основныс параметры промьппленных ТГ постоянного тока 4.2. Датчики динамических величин при ной или я(в угие, тро- 145 К достоинствам ТГ постоянного тока можно отнести большую выходную мощность, отсутствие фазовой погрешности (при активной нагрузке), малые размеры и массу, а также отсутствие обмоток возбуждения (для ТГ с постоянными магнитами).
Недостатки этих датчиков обусловлены большей по сравнению с асинхронными ТГ стоимостью, нестабильностью выходной характеристики и наличием пульсаций напряжения. К оатчикач диничических величии (Д,ЦВ) относятся информационные ~;:::::' устройства, преобразующие изменение динамических факторов (силы, ускорения и давления) в изменение электрического сигнала.
Датчики этого типа ~~',:,::: . весьма распространены в различных системах контроля и диагностики. П ~.'.;:;:.;::..шчески нет такой области техники, где в процессе измерения не использ М;-",,::-:: лись бы методы преобразования динамических параметров. Например, ~~~.:,:::,.:контроле параметров натяжения всевозможных лент и полос в бумаж '-.~,';,::;::--',:-. промышленности и металлургии, при измерении сил на валках клетей катных станов, в подъемных механизмах и транспортных средствах, а та ,,:.;-:-':-,, контроле весовых и инерционных характеристик различных объектов.
;,:;.=:;. пользование ДДВ в системах управления и робототехнике позволяет регули-!',:.'::,:::: ровать момент на валу привода или ускорение выходного вала и рсализовы",:.:'::-:,:.:мть сложные законы управления звеньями исполнительного механизма. ДДВ подразделяют по четырем основным признакам: 1) по назначению — датчики систем управления (измерители момента .';;:.;;.::: силы на валу и давления в магистрали, акселерометры) и датчики контрол „.':::-...,.сановном технологических параметров и параметров безопасности); 2) по принципу преобразования — пьезоэлектрические, магнитоупр ,.;~:::::,:,:тензометрические (омические), электростатические (емкостные) и элек ",':::-;:.':.магнитные (индуктивные); 4.
Измерение скорости и динамических факторов 3) по способу создания противодействующей силы — датчики совмещенного преобразования (содержат электрически активный упругий преобразователь, реакция которого создастся упруго-чувствительным элементом), датчики раздельного преобразования (включают электрически неактивный упругий преобразователь) и датчики с силовым уравновешиванием (сила реакция создается электрическими способами); 4) по виду выходной величины — генсраторные (на выходе заряд, напряжение или ток) и парамегрические (на выходе.изменение сопротивления, ипдуктивности или емкости). Придерживаясь указанного деления, рассмотрим способы построения ДЦВ в зависимости от принципа преобразования. 4.2.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
