Стенд для испытаний электромагнита Советский патент 1990 года по МПК H01H49/00 

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и предназначено для контроля параметров электромагнита в процессе эксплуатации и производства.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных свойств за счет расширения класса исследуемых электромагнитов, получения зависимости потокосцепления от перемещения и тока электромагнита, повышения производительности труда и точности измерений.

На чертеже представлена структурная схема стенда.

Стенд содержит источник 1 питания, управляемый усилитель 2 постоянного тока, элемент 3 сравнения, датчик 4 опорного напряжения, стабилизатор 5 тока, датчик 6 тока, элемент 7 сравнения, усилитель 8 постоянного тока блока 9 измерения потокосцепления, исследуемый электромагнит 10, интегратор t1, усилитель 12 постоянного тока, преобразователь 13 линейного

перемещения, согласующий усилитель Ik, толкатель 15 штока электромагнита -, тензометрический датчик 16 силы, тензоусилитель 17, преобразователь 18 вращательного движения в по ступа- тельное, редуктор 19, электродвигатель 20 постоянного тока, тиристор- ный преобразователь 21 напряжения, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП 22, стабилизатор 23 частоты вращения фотоэлектрический датчик 2k частоты вращения электродвигателя, цифровой элемент 25 сравнения, счетчик 26 импульсов, преобразователь код - аналог 27, элементы индикации силы (цифровой вольтметр) 28, перемещения (цифровой вольтметр) 29, тока 30, задат- чики тока электромагнита 31 и частоты вращения электродвигателя 32, эле- менты индикации скорости (цифровой вольтметр) 33 и потокосцепления 3k, а также запоминающий осциллограф 35 блока 36 отображения информации.

В статическом состоянии устройст- во имеет следующее взаимное расположение его элементов и связей.

Корпус исследуемого электромагнита 10 механически связан с неподвижной системой стенда, а его шток - с толкателем 15 штока и подвижной системой преобразователя 13. Напряжение с выхода преобразователя 13 через усилитель подается иа цифровой вольтметр 29. Толкатель 15 штока через редуктор 19, преобразователь 18 вращательного движения в поступательное, механическую систему тен- зопреобразозателя 16 силы связан с механическим выходом (валом) электродвигателя 20 постоянного тока. На валу последнего размещен диск с метками фотоэлектрического датчика (ФД) 2k (угла) частоты вращения электродвигателя. Выход ФД соединен с входами цифрового элемента 25 сравнения и преобразователя код - аналог,27. Выход последнего соединен к входу элемента индикации скорости, в частности к входу цифрового вольтметра 33о Выход цифрового устройства 25 сравнения через счетчик 26 импульсов и преобразователь 2 соединен с входом тиристорного преобразователя 21 напряжения. Выход последнего соединен с электрическим входом электродвигателя 20. Второй вход элемента 25 сравнения соединен с выходом задатчика 32 частоты вра

5

0

0

щения двигателя. Выход тензопреобра зователя 16 силы через тензоусилитель 17 связан с входом цифрового вольтметра 28. Выход задатчика 31 тока электромагнита соединен с входом датчика k опорного напряжения, выход которого соединен с входами усилителя 8 и элемента 3 сравнения. На второй вход последнего поступает напряжение с выхода датчика 6 тока. Выход последнего соединен также с входом цифрового вольтметра (элемент индикации тока) 30. Выход элемента 3 сравнения соединен с входом управляемого усилителя 2 постоянного тока, выход которого соединен с входом датчика 6 тока. На входы элемента 7 сравнения поступают напряжения с обмоткой электромагнита 10 и выхода усилителя 8. Выход элемента 7 сравнения соединен с входом интегратора 11, выход которого через промежуточный усилитель 12 соединен с входом цифрового вольтметра (элемент индикации потокосцепления) 3. На входы запоминающего осциллографа 35 подаются напряжения, пропорциональные исследуемым величинам.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый электромагнит крепится на установочной плите, его обмотка присоединяется к источнику тока, а шток механически соединяется с толкателем 15 штока. С помощью электропривода устанавливается начальное значение рабочего воздушного зазора (минимальное или максимальное). Посредством задатчика 31 устанавливается значение тока I, при котором снимаются зависимости силы и токо- сцепления от перемещения. Задатчи- ком 32 устанавливается значение скорости v, при котором проводится опыт. Определяется и устанавливается начальное значение напряжения на выходе интегратора, которое контролируется вольтметром 3k, При этом напряжение на выходе элемента 7 путем изменения коэффициента усиления усилителя 8 устанавливается равным нулю. При включении электропривода и перемещении штока изменение силы, величины воздушного зазора и потокосцепления контролируются посредством вольтметров 28 и 3k.

Предлагаемый стенд позволяет существенно повысить точность измерения силы, снять ограничение на значение скорости перемещения штока электромагнита, проводить в квазистатическом режиме испытания электромагнитов с форсирующей обмоткой и рассчитанных на кратковременный режим работы, дополнительно получить информацию о характеристиках магнитной системы электромагнита (зависимость постоянной времени электромагнита от перемещения и тока) и получить зависимости силы и потокосцепления от перемещения в аналоговой форме.

Формула изобретения.

.

Стенд для испытаний электромагнита, содержащий источник питания, электродвигатель (ЭД), редуктор, преобразователь вращательного движения в поступательное, толкатель, стабилизатор частоты вращения электродвигателя и блок отображения информации, отличающийся тем, что, с целью.расширения эксплуатационных свойств за счет расширения класса исследуемых электромагнитов (ЭМ), получения зависимости потокосцепления от перемещения и тока ЭМ, повышения производительности труда и точности измерений, в него введены стабилизатор тока ЭМ, дагчик тока, блок измерения потокосцепления, фотоэлектрический датчик частоты вращения ЭД, преобразователь код - аналог, тензо- преобразователь силы, -тензоусилитель,

тания соединен с первыми входами управляемого УПТ и датчика опорного на пряжения , выход которого соединен с входом первого УПТ блока измерения потокосцепления и с первым входом первого элемента сравнения, выход которого подключен к второму входу управляемого УПТ, выход которого сое Ю динен с входом датчика тока, причем первый выход датчика тока соединен с вторым входом первого элемента сравнения и с входом элемента индикации тока, а второй выход датчика 15 тока соединен с первым входом второго элемента сравнения и с выводами для подключения обмотки исследуемого ЭМ, при этом выход первого УПТ соеди нен с вторым входом элемента сравне- 20.НИЯ, выход которого через интегратор подключен к входу второго УПТ, выход которого соединен с элементом индикации потокосцепления, а в Стабилизаторе частоты вращения ЭД 25 выход третьего элемента сравнения через счетчик импульсов соединен с входом ЦАП, выход которого подсоединен к входу преобразователя напряжения, выход которого подключен к обол мотке ЭД. при этом вал ЭД через редуктор, преобразователь вращательного движения в поступательное ,механическую систему тензопреобразовате- ля силы связан с толкателем, выполненным с возможностью соединения с 35 штоком исследуемого ЭМ и с подвижной системой преобразователя линейного перемещения, выход которого через согласующий усилитель соединен с эле

,-„ментом индикации перемещения, при

преобразователь линейного перемещения, лп„„ 40 этом электрический выход тензопреобсогласующии усилитель, при

этом стабилизатор тока ЭМ включает в себя управляемый усилитель постоянного тока (УПТ), первый элемент сравнения, датчик опорного напряжения, а блок измерения потокосцепления выполнен в виде второго элемента сравнения, двух УПТ и интегратора, стабилизатор частоты вращения 34 включает в себя преобразователь напряжения, цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП), третий элемент сравнения и счетчик импульсов, а блок отображения информации выполнен в виде элементов индикации силы, перемещения, тока, скорости, потокосцепления, задатчика ка ЭМ, кварцевого задатчика частоты вращения ЭД и запоминающего осциллографа, при этом выход источника пиразователя силы через тензоусилитель соединен с элементом индикации силы, причем на валу указанного ЭД размещен также диск с метками фотоэлек45 трического датчика (ФД) частоты вращения ЭД, а выход ФД соединен с первым входом третьего элемента сравнения и с входом преобразователя код - аналог, выход которого соединен с эле

50 ментом индикации скорости вращения ЭД, при этом второй вход элемента сравнения соединен с выходом кварцевого задатчика частоты вращения ЭД, задатчик тока ЗМ соединен с вторым

« входом датчика опорного напряжения, а входы запоминающего осциллографа выполнены с возможностью подключения к выходам элементов индикации блока отображения информации.

тания соединен с первыми входами управляемого УПТ и датчика опорного напряжения , выход которого соединен с входом первого УПТ блока измерения потокосцепления и с первым входом первого элемента сравнения, выход которого подключен к второму входу управляемого УПТ, выход которого сое- динен с входом датчика тока, причем первый выход датчика тока соединен с вторым входом первого элемента сравнения и с входом элемента индикации тока, а второй выход датчика 5 тока соединен с первым входом второго элемента сравнения и с выводами для подключения обмотки исследуемого ЭМ, при этом выход первого УПТ соединен с вторым входом элемента сравне- 0.НИЯ, выход которого через интегратор подключен к входу второго УПТ, выход которого соединен с элементом индикации потокосцепления, а в Стабилизаторе частоты вращения ЭД 5 выход третьего элемента сравнения через счетчик импульсов соединен с входом ЦАП, выход которого подсоединен к входу преобразователя напряжения, выход которого подключен к обл мотке ЭД. при этом вал ЭД через редуктор, преобразователь вращательного движения в поступательное ,механическую систему тензопреобразовате- ля силы связан с толкателем, выполненным с возможностью соединения с 5 штоком исследуемого ЭМ и с подвижной системой преобразователя линейного перемещения, выход которого через согласующий усилитель соединен с элеразователя силы через тензоусилитель соединен с элементом индикации силы, причем на валу указанного ЭД размещен также диск с метками фотоэлектрического датчика (ФД) частоты вращения ЭД, а выход ФД соединен с первым входом третьего элемента сравнения и с входом преобразователя код - аналог, выход которого соединен с элементом индикации скорости вращения ЭД, при этом второй вход элемента сравнения соединен с выходом кварцевого задатчика частоты вращения ЭД, задатчик тока ЗМ соединен с вторым

входом датчика опорного напряжения, а входы запоминающего осциллографа выполнены с возможностью подключения к выходам элементов индикации блока отображения информации.

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и предназначено для контроля параметров электромагнитов (ЭМ) в процессе эксплуатации и производства. Известные средства для испытаний ЭМ имеют низкое быстродействие и не позволяют проводить испытания ЭМ, рассчитанных на кратковременный (в пределах нескольких секунд) режим работы. Цель изобретения - расширение эксплуатационных свойств за счет расширения класса исследуемых ЭМ, получение зависимости потокосцепления от перемещения и тока ЭМ, повышение производительности труда и точности измерений. Испытания ЭМ проводят в квазистатическом режиме при постоянном значении тока в обмотке ЭМ и скорости перемещения штока, поддерживаемом соответственно стабилизатором тока и стабилизатором скорости. Такой режим испытаний позволяет повысить точность измерений путем исключения влияния на ток электромагнита, изменения индуктивности, активного сопротивления и противоЭДС от скорости перемещения штока. При этом существенно повышается производительность труда и при наличии интегратора (блока измерения потокосцепления) появляется возможность дополнительно получать информацию о зависимости электромагнитной постоянной времени (потокосцепления) от перемещения в аналоговой форме. 1 ил.