Способ питания вращающихся электрических цепей постоянным током и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК H01F38/14 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для питания постоянным током вращающихся электрических це- пей - первичнь1х измерительных преоб- ;разователей при контроле различных фи :зических параметров вращающихся де- Талей, элементов электроники и автоматики н т.п. I Цель изобретения - повышение каче- |ства выходного напряжения и надежное(ти питания вращающихся измерительных |цепей.

I ...

I На фиг. 1 приведена схема, поясня| ощая способ питания вращающихся элекгтрических цепей постоянным током; на

1ФИГ, 2 - диаграммы, иллюстрирующие

принцип питания вращающихся электри-

1ческих цепей; на фиг. 3 - блок-схема

I устройства Щ1Я питания вращающихся

I электрических цепей.

: Способ включает следующие операI ции.

I С первого выхода а задающего генеI ратора. 1 подают управляющий О1гнал на

iпервый генератор 2 пилообразного тока

I С помощью вращающегося трансформато ра 3 преобразуют пилообразный ток в

; напряжение прямоугольной формы.

: По истечении, заданного интервала

; времени, не меньшего длительности на1 растания фронта прямоугольного напряжения, но не превышающего длительнос

ти его полупериода, с второго входа 6 задающего генератора 1 подают управляющий сигнал на второй генератор 4 пилообразного тока.

С помощью вращающегося трансформатора 5 преобразуют пилообразный ток в напряжение прямоугольной формы. Оба напряжения выпрямляют выпрямителями б и 7, расположенными на вращающемся объекте 8. Напряжение с парал- лельио соединенных выходов выпрямителей 6 и 7 подают на вращающуюся электрическую цепь 9.

Запускающие импульсы на выходах а, б задающего генератора 1 показа- ны на фиг. 2а и фиг. 26 соответственно. Эти импульсы запускают генераторы 2 и 4 пилообразного тока, нагруженные на неподвижные обмотки 10 и 11 вращающихся трансформаторов 3 и 5. Пилообразные токи i,(t) и i(t), протекающие в обмотках 10 и 11, показаны на фиг. 2в и фиг. 2г. Эти токи индуктируют в обмотках 12 и 13 прямоугольньте

5

0

5

О

5

Q д

..

напряжения U (t) М, di /dt и .(t) ..i., показанные на фиг. 2д и фиг. 2в, где М - коэффициент взаимной индукции между обмотками 10 и 12 вращающегося трансформатора 4; М - между обмотками 11 и 13 вращающегося трансформатора 5. Напряжения U,(t) и Ujj(t) вьтрямляются с помощью вьшрями- телей 6 и 7, расположенных на вращающемся объекте 8.

Формы вьшрямленных напряжений на выходах вьтрямителей 6 и 7 показаны на фиг. 2ж и фиг. 2з. Постоянное напряжение на выходах выпрямителей 6 и 7 имеет .пульсации, обусловленные фронтами нарастания прямоугольных импульсов напряжения U,(t) и Uj,(t). При подключении вращающейся электрической цепи к параллельно,соединенным выходам вьтрямителей 6 и 7, через последнюю будет протекать постоянный ток, поскольку в момент пульсации постоянного напряжения на выходе одного из выпрямителей, например, выпрямителя 6 , напряжение на выходе выпрямителя 7 постоянно и ток потребляется от обмотки 13 и трансформатора 5, и наоборот, при наличии пульсаций на вы- ходе выпрямителя 7 ток потребляется .от выпрямителя 6. Во время отсутствия пульсаций, обусловленных фронтами прямоугольных напряжений U(t) и Ug(t), ток потребляется от обеих об- мото к 12 и 13. Это .справедливо при равенстве величин .1 « и,,пр и достигается одинак9вым конструктивным выполнением генераторов 2 и 4 пилообразного тока, вращающихся трансформаторов 3 и 5 и вьтрямителей 6 и 7.

Устройство для питания вращающихся электрических цепей постоянным тот ком содержит первый усилитель 14 постоянного тока, первый генератор 15 прямоугольного напряжения, первый трансформатор 16 с вращающейся вторичной обмоткой, включающий в себя ста- торную часть с размещенными в ней ста- торными обмотками 17 и 18, а также роторную часть с вращающейся обмоткой 19. Статорные обмотки выполнены в виде двух соединенных последовательно секций. Свободный вывод обмотки 18 соединен с общим проводом, а свободный вывод обмотки 17 подключен через последовательно соединенные первый усилитель 14 постоянного тока и первый генератор 15 прямоугольного напряжения к общей точке соединения ста

торных обмоток 17 и 18. Устройство также содержит второй усилитель 20 постоянного тока, второй генератор 21 прямоугольного напряжения, второй трансформатор 22 с вращающейся вторичной обмоткой со статорными обмотками 23 и 24 и роторной обмоткой 25.

Статорные обмотки 23 и 24 второго Трансформатора 22 вьтолнены в виде двух соединенных последовательно секций. Свободный вывод обмотки 24 соединен с общим проводом, а свободный вывод обмотки 23 подключен через последовательно соединенные второй усилитель 20 постоянного тока и второй генератор 21 прямоугольного напряжения к общей точке соединения статор- ных обмоток 23 и 24.

Первый и второй вьтрямители 26 и 27 расположены на вращающемся объекте 28, причем их входы соединены с зажимами Ьоторных обмоток 6 и 12 соответственно, а выходы включены параллельно и являются местом подключения вращающихся измерительных цепей 29. Устройство содержит задающий эгенера- тор 30 и устройство 31 сдвига. При этом выход задающего генератора 30 подключен к управляющему входу перво- го генератора 15 прямоугольного напряжения и входу устрсэйства 31 сдвига, а выход устройства 31 сдвига соединен с управляющим входом второго генератора 21 прямоугольного напря- жения.

Устройство работает следующим образом,

Задающий генератор 30 вырабатывает запускающие импульсы с заданной частотой следования. Эти импульсы запускают генератор 15 прямоугольного напряжения. Одновременно запускающие импульсы поступают на вход устройства сдвига, где они сдвигаются во вре- мени на величину, заведомо большую длительности времени нарастания фронта прямоугольного напряжения в ротор.- ных обмотках 19 и 25, например, на половину длительности полупериода прямоугольного напряжения.

Процесс формирования прямоугольного напряжения в роторных обмотках 19 и 25 аналогичен, поэтому приводится только формирование прямоугольного напряжения в роторной обмотке 19,Первый генератор 15 прямоугольного напряжения вызывает ток в обмотке 18,

Обмотки 17 и 18 намотаны бифилярно, имеют равное число витков и, соответственно, равные индуктивности. Напряжение, подаваемое на вход первого усилителя 14 постоянного тока, равно падению напряжения на распределенном активном сопротивлении обмотки 18,

Первый усилитель 14 постоянного тока имеет единичный коэффициент усиления по напряжению. Следовательно, напряжение на его выходе равно входному, и в контуре, образованном .первым генератором 15 прямоугольного напряжения , обмоткой 18 и выходом первого усилителя 14 постоянного тока, происходит взаимная компенсация двух напряжений - падения напряжений на распределенном активном сопротивлении обмотки 18 и напряжения на выходе первого усилителя 14 постоянного тока.

При достаточно малом внутреннем сопротивлении первого генератора 15 прямоугольного напряжения, ток в обмотке 18 будет линейным в пределах каждого полупериода, а напряжение, индуктируемое в роторной обмотке 19, повторяет по форме напряжения первого генератора 15 прямоугольного напряжения. Сформированные таким образом в роторных обмотках 19 и 25 напряжения прямоугольной формы, сдвинутые во времени, например, на половину полупериода, выпрямляются выпрямителями 26 и 27, а постоянное напряжение с их выходов подается на вращающуюся измерительную цепь 29, В .качестве нагрузки могут быть использованы различные электрические цепи, например резистивные преобразователи (тензорезисторы, терморезисторы и т.п.), а также цепи питания элементов электроники, входящих в состав вращающихся измерительных цепей.

Положительный эффект достигается за снет того, что нагрузка находится под постоянным напряжением даже в случае отсутствия на выходе одного из выпрямителей, что имеет место при нарастании фронта импульсов прямоугольного напряжения, а также за счет уст- ран ения провалов выходного напряжения

Формула изобретения

1, Способ питания вращающихся электрических цепей постоянным током, заключающийся в том, что первое напряже

ние прямоугольной формы передают на вращающийся объект первым трансформатором с вторичной обмоткой, уставовленной с возможностью вращения, и выпрямляют его, отличающий - с я тем, что, с целью повышения качества питания вращающихся цепей и надежности, на вращающийся объект передают второе прямоугольное напряже- ние, синхронно с первым, вторьм транс форм.тором с вторичной обмоткой, установленной с возможностью вращения р выпрямляют его и оба напряжения подают с одинаковой полярностью на вращающуюся электрическутс цель, а синхро-- иизацию напряже51ий выполняют со сдвигом на величину, определяемую неравенством (T/2-t,p;

где t

длительность фронта нарастания напряжений; tc - время сдвига напряженки; Т/2 - полупериод прямоугольных напряжений.

2. Устройство для питания враща- ющихся электрических цепей постоянным током, содержащее первый усилитель постоянного тока, первый генератор прямоугольного напряжения и первый трансформатор с вторичной обмоткой, установленной с возможностью враще-. кия, н первичной статорной обмоткой, вьшолненной в виде двух соединенных последовательно секций, свободный вы- вод одной из которых соединен с обпсим проводом, а свободный другой секции подключен через последовательно соединенные первый ус шитепь по

5

0

5 о ,

стоянного тока и первый генератор прямоугольного напряжения к общей точке соединения секций статорной обмотки, отличающееся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения и надежности питания вращающихся цепей, в него введены второй усилитель постоянного тока, второй генератор прямоугольного напряжения, второй трансформатор со статорной обмоткой и роторной обмоткой, установленной с возможностью вращения, при этом статорные обмотки второго трансформатора выполнены в виде двух соединеннь х последовательно сек- ций, свободный выаод одной из которых соединен с обп(им проводом, а свободный вывод другой секции подключен через последовательно соединенные второй усилитель постоянного тока и второй генератор прямоугольного напряжения к общей точке соединения статорнь х обмоток второго трансформатора, первый и второй вьтрямители, расположенные на вращающемся объекте, пржгем их вхо ДЬ1 соединены с зажимами соответётвую щих роторных обмоток, а выходы включены параллельно и подключены к зажимам для измерительных цепей, задающий генератор и устройство сдвига, при этом вькод задающего генератора подключен к управляющему входу первого генератора прямоугольного напряжения к к входу устройства сдвига, а выход устройства сдвига соединен с управляющим входом второго генератора прямоугольного напряжения.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Целью изобре-. тения является повьшение качества выходного напряжения и надежности. При реализации способа на вращающийся объект передают первое и второе Напряжения прямоугольной формы с помощью первого и второго трансформаторов с вращающейся вторичной обмоткой, осуществляют ИХ вьшрямление и в одной полярности оба напряжения подают на вращающуюся электрическую цепь. Прямоугольные напряжения синхронизируют ка неподвижном объекте со сднпгом во времени на вел гчигг/,, заведомо больппгто длительности времени нарастания фронтов импульсов прямоугольного напряже- ш:Чэ ио не большзпо полупериода прямоугольного напряжения. Устройство для питания вращшоп нхся электрических цепей постоянного тока содержит усилите ли постоянног О тока 14, 20, генераторы пря-моугольного напряжется 15 21, задающий генератор 30 и устройство сдвига нагтря::гений 3i. Напряжения на вторичных роторных обмотках 19, 25 сдвинуты во времени, например, на половину пoлyпepиo }a и вьтрямпяются вьтрямителями 26, 27. Постоянное напряжение подается на измерительгг/ю цепь 29. Нагрузка находится под по- стоянным напряжением даже в случае от- сутствия на выходе одного из вьшрями-, телей, при .этом устранены провапы i в выходном напряженки, 3 ил.

0«/.f