Стенд для испытаний электромагнита Советский патент 1991 года по МПК H01H49/00 

1

(21)4689731/07 (22)11.0589 (46)230491 Бюл № 15

(71)Челябинский политехнический институт им Ленинского комсомола

(72)А С Важенин (53)621 31830045(0888)

(56)Авторское свидетельство СССР № 164362,кл G 05 В 23/02 1964

(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТА

(57)Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и предназначено для контроля параметров элект ромагнитов (ЭМ) Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых ЭМ и повышение точности измерений достигается за счет применения универсальной аналоговой вычислительной схемы (ABC) реализованной на

О

i i1 v. R

clt где U,

стандартных высокоточных микросхемах Вычисление электромагнитного усилия осуществляется по формуле

.) -1 v

j

U1, i i1 v, R напряжение производная напряжения ток производная тока,скорость и активное сопротивление обмотки электромагнита соответственно Для замедления переходного процесса при снятии статических тяговых характетистик применен дроссель с постоянной индуктивностью во много раз превышающей индуктивность электромагнита Отмеченные особенности позволяют существенно повысить производительность труда и точность измерений, проводить испытания любых ЭМ, получить статические и динамические тяговые характеристики оценить уровень вихревых токов и определить время срабатывания ЭМ 1 ил

сл

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и, предназначено для контроля параметров электромагнитов (ЭМ)

Цель - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых электромагнитов и повышение точности измерений

На чертеже представлена структурная схема стенда

Стенд содержит источник питания 1 трехобмоточный дифференцирующий трансформатор (ТДТ) 2, датчик напряжения 3, разностный усилитель 4, блоки перемножения 5 и 6, датчик тока 7, дифференцирующий усилитель 8, суммирующий усилитель 9,

блок деления 10 датчик скорости 11 и интеграторы 12, 13

Трехобмоточный дифференцирующий трансформатор имеет магнитную проводимость, существенно превышающую максимальную магнитную проводимость исследуемого ЭМ При этом одна из первичных обмоток, включаемая в силовую (токовую) цепь, выполнена маловитковой, а вторая - многовитковой с числом витков не менее 100

Многовитковая первичная обмотка используется при определении статических тяговых характеристик, выполняя роль пускового реактора, затягивающего переходный процесс в электрической цепи

о

Ј

к

ю

Вторичная обмотка ТДТ является источником информации о производной тока. Магнитная система ТДТ выполнена ненасыщенной. Наличие информации о производной тока позволяет дополнительно (при необходимости) определить время срабатывания ЭМ.

Корпус исследуемого электромагнита 14 механически связан с неподвижной системой стенда, а его шток (якорь) - с подвижной системой датчика скорости 11.

Выход источника питания 1 соединен с входом (с одной из первичных обмоток) трехобмоточного дифференцирующего трансформатора 2. Вторичная (измерительная) обмотка трансформатора соединена с первым входом блока перемножения 5. Последовательно с силовой обмоткой трансформатора включены датчик тока 7 и обмотка исследуемого электромагнита 14. Параллельно обмотке ЭМ подключены датчик напряжения 3 и вход дифференцирующего усилителя 8. Выход датчика напряжения соединен с первым входом разностного усилителя 4. Выход датчика тока соединен с вторым входом разностного усилителя и первым входом блока перемножения 6. Выход разностного усилителя 4 соединен с вторым входом блока перемножения 5, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя 9, второй вход которого соединен с выходом блока перемножения 6, вход которого соединен с выходом дифференцирующего усилителя 8.- Выход суммирующего усилителя 9 соединен с первым входом блока деления 10. Первый выход датчика скорости 11 соединен с входом интегратора 12, а второй - с вторым входом блока деления 10, выход которого соединен с входом интегратора 13.

В стенде аналоговая вычислительная схема (ABC) определяет электромагнитное усилие не по формуле

(.Ј-,

справедливой лишь для небольшой группы электромагнитов с ненасыщенной магнитной системой, а по универсальной формуле

J

О

IU + ( U - 2 R I ) I

dt, (2)

где U, U , i, i , R, v - напряжение, производная напряжения, ток, производная тока, активное сопротивление обмотки ЭМ -и скорость соответственно.

Выражение (2) получено из условия постоянства активного сопротивления.

Уравнение (2) универсально и справедливо для любого электромеханического преобразователя и позволяет определить

электромагнитное, усилие с высокой точностью, используя стандартныевысокоточные электронные устройства

Стенд работает следующим образом.

Исследуемый электромагнит крепится

на установочной плите, а его шток механически соединяется с подвижной системой датчика скорости 11. При снятии статических характеристик в токовую цепь электромагнита включается многовитковая первичная обмотка трансформатора 2, при исследовании динамических характеристик - маловитковая.

Под действием силы тяжести от массы

подвижных частей электромагнита и датчика скорости шток (якорь) электромагнита установится в положение, соответствующее максимальному рабочему воздушному зазору. После этого устанавливаются нулевые

значения напряжения на выходах всех электронных преобразователей (блоков). Затем устанавливается нужное значение напряжения на выходе источника питания и включается электромагнит. Изменение перемещения, скорости, тока и электромагнитной силы визуализуется посредством запоминающего осциллографа или документируется с помощью графопостроителя или цифропечатающего устройства При достижении якорем стопа электромагнит отключается конечным выключателем (на схеме не показан) и шток (якорь) возвращается в исходное положение.

В случае необходимости осуществляется тарировка (определяется масштаб) статической тяговой характеристики электромагнита посредством калибровочных масс, присоединяемых к механическому выходу электромагнита.

Если в качестве датчика скорости использовать магнитоэлектрический преобразователь, то при резистивном датчике тока и электронном датчике производной напряжения возможно определение электромагнитной силы с погрешностью, не превышающей 1...2%,

Таким образом, введение в структурную схему стенда датчиков тока, напряжения,

производной напряжения, скорости и специальной аналоговой вычислительной схемы позволяет определить статические и динамические характеристики электромагнитов как с насыщенной, так и ненасыщенной магнитной системой и существенно (в 3-5 раз) повысить точность вычисления электромагнитного усилия.

Все это позволяет предлагаемый стенд использовать не только для исследований электромагнитов, но и для оперативного

контроля их качества в процессе производства.

Формула изобретения Стент для испытаний электромагнита, содержащий источник питания, два блока перемножения, два усилителя, два интегратора, трансформатор, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых электромагнитов и повышения точности измерений, в него введены разностный усилитель, датчик напряжения,, датчик тока, датчик скорости, блок деления, в качестве трансформатора использован трехобмоточный дифференцирующий трансформатор (ТДТ) в качестве первого усилителя выбран дифференцирующий усилитель, а в качестве второго усилителя использован суммирующий усилитель, при этом выход источника питания соединен с входом ТДТ, первый выход которого соединен с входом датчика тока, а второй выход соединен с первым входом первого блока перемножения, второй вход которого

соединен с выходом разностного усилителя, первый выход датчика тока соединен с входом дифференцирующего усилителя, с выводами для подключения обмотки

испытываемого электромагнита и с входом датчика напряжения, выход которого соединен с первым входом разностного усилителя, второй вход которого соединен с первым входом второго перемножителя и с вторым

выходом датчика тока, выход дифференцирующего усилителя соединен с вторым входом второго блока перемножения, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого

подсоединен к выходу первого блока перемножения, выход суммирующего усилителя соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с входом первого интегратора, причем датчик скорости установлен с возможностью кинематической связи с штоком испытываемого электромагнита, при этом выход датчика скорости соединен с входом второго интегратора и вторым входом блока деления