Устройство для испытаний электромагнитов Советский патент 1991 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для контроля параметров электромагнитов.

Цель изобретения - расширение области применения устройства и повышение точности измерений.

В качестве блока леремножения используется аналоговый перемножитель сигналов типа 525ПС2, а в качестве блока деления - аналоговый делитель сигналов с программируемым масштабным коэффициентом, построенный на базе 525ПС2 и операционного усилителя типа 140УД7. При этом погрешность блоков деления и умножения не превышает соответственно 1,0 и 0,5%. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения силы примерно в 3-5 раз и обеспечить погрешность измерений не более 1-2%.

Положительный эффект в устройстве достигается за счет того, что электромагнитное усилие определяется не по известной формуле

--0-50-&- -&) О)

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

Р - г / U + 2е е Н г Г91 F3M--J (-R) -y-dt, (2)

где е de/dt; V dx/dt; U,e,K,x, напряжение, электродвижущая сила (ЭДС), активное сопротивление обмотки электромагнита, перемещение якоря и потокосцеп- ление соответственно.

Выражение (2) получено из условия постоянства R и напряжения.

Так как при R const и U const

-Sf-fcf) « (3)

то выражение электромагнитной силы принимает вид

(/)

С

о о

XI

о

-L

о

Гэм

.-j-.-U-W-J.-lid,dt

(4)

В устройстве датчик электродвижущей силы выполнен по мостовой схеме При этом ЭДС снимается с диагонали моста, образованного активным сопротивлением датчика тока (R), обмоткой электромагнита и двух активных сопротивлений, одно из которых регулируемо. Так как активное сопротивление датчика тока Rq«R, то на выходе моста, уравновешенного в установившемся режиме (при l const), в переходном режиме получим

UBb.(1+2R/RH),(5)

где R - сопротивление нагрузки.

При достаточно больших значениях RM R на выходе моста получим Кроме того, датчик ЭДС одновременно позволяет осуществлять контроль за (температурой) величиной активного сопротивления обмотки электромагнита в конце переходного периода, т.е. определить тепловую постоянную электромагнита.

На чертеже представлена структурная схема устройства

На схеме обозначены источник 1 питания, стабилизатор 2 напряжения, дифференцирующий усилитель 3, датчик 4 тока, датчик 5 электродвижущей силы, сумматор 6, узел 7 умножения, датчик 8 напряжения, исследуемый электромагнит 9, узел 10 деления, инвертор 11, датчик 12 скорости перемещения якоря электромагнита, интеграторы 13, 14, 15 и блок 16 вычисления электромагнитного усилия, выходы, отмеченные на схеме I, V, R, е, позволяют получить соответствующую дополнительную информацию

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый электромагнит крепится на установочной плите, его обмотка через датчик тока и стабилизатор напряжения присоединяется к источнику питания, а шток механически соединяется с подвижной системой датчика скорости 12

Под действием силы тяжести от массы подвижных частей электромагнита и датчика скорости шток (якорь) электромагнита устанавливается в положение, соответствующее

максимальному рабочему воздушному зазору Устанавливается напряжение, при котором будут сниматься характеристики электромагнита. Затем устанавливаются нулевые значения напряжения на вы/ода/ всех электронных блоков (интеграторов блоков деления и умножения и операцией ных усилителей) После этого , иксируетс положение штока при максимальном зичч

0 нии рабочего воздушного зазора и на обмог ку электромагнита подается нэпр жение При установившемся значении тока в of. мотке электромагнита устанавливав я н левое значение напряжения на выходе

5 датчика Ъ После этого электромагнит f ключается и растормаживается сю подыь ная системе

При последующем ГХЛЮЧРНПИ электро магнита его шток будет пг,,смещав R

0 направлении уменьиюни-. no i душного зазора Изменения тока npjifjf- щение, скорость, пототсцгпленпр ЗДС . значение электромагнитной но визуализировать пос Р-ДГТ ом i-inr

5 минающего осциллографа фиксиртплгь t запоминающем устроит IBC и при чроб/о/и мости документировать с помощ ю гргкЈ построителя или цифропгчн г ют « устройства, подключенных к Г:КНПРТГ- ую

0 щим выходам устройства

В случае необходимости осуществляет ся тарировка расчетной тяготой -арактгри стики электромагнита посредством калиброванных масс присоединен МЧУ к MI

5 ханическому выходу датчика скорости

При достижении якорем с-опа элоктрг магнит отключается конечным вынлючг т, лем (не показан) и шток позьогшпется исходное положение

0Затем устанавливается новое л.яченио

напряжения и процесс повторяется Формула изобретения 1 Устройство для испытаний электромагнитов, содержащее источник питания

5 электромагнита, датчик тока и блок вычисления электромагнитного усилия типовой выходдатчикатокаспужит дня подключения объекта испытаний, отличающееся тем, что, с целью расширения области

0 менения устройства и повышения то1-нг сти измерения характеристик объекта, Б устройство введены стабилизатор напряже ния, дифференцирующий усилитесь да1чик- электродвижущей силы дагчик напряже

5 ния, датчик скорости перемещения якорл электромагнита и два интегратора выходы которых являются информационными выходами устройства о перемещении якорч элек тромагнита и потокосцеплении HXO-J первого интегратора инфор иациспчьн

вход скорости перемещения якоря блока вычисления электромагнитного усилия соединены с выходом датчика скорости перемещения якоря электромагнита, вход стабилизатора напряжения связан с выходом источника питания электромагнита, а выход подключен к входу датчика тока, силовой выход которого соединен с входом датчика напряжения, а информационный выход - с информационным входом силы тока датчика электродвижущей силы, информационный вход величины напряжения которого связан с выходом датчика напряжения, а выход - с входами дифференцирующего усилителя и второго интегратора и с информационным входом электродвижущей силы блока вычисления электромагнит- ного усилия, информационный вход напряжения которого подключен к выходу датчика напряжения, информационный вход скорости изменения электродвижущей силы - к выходу дифференцирующего усилителя, а выход является информационным выходом устройства об электромагнитном усилии,

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок вычисления электромагнитного усилия содержит сумматор, узел умножения, узел деления, инвертор и интегратор, выход которого является выходом блока, а вход соединен с выходом узла деления, вход делителя которого связан с информационным входом скорости перемещения якоря блока, а вход делимого - с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу узла умножения, вход первого сомножителя которого соединен с информационным входом скорости изменения электродвижущей силы блока, а вход второго сомножителя - с выходом сумматора, входы слагаемых которого

связаны с информационными входами электродвижущей силы и напряжения блока.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров электромагнитов. Целью изобретения является расширение области применения устройства и повышение точности измерений. Устройство содержит источник 1 питания, стабилизатор 2 напряжения, дифференцирующий усилитель 3, датчики 4, 5, 8, 12 тока, ЭДС - напряжения и скорости перемещения якоря электромагнита соответственно, интеграторы 13, 14 и блок 16 вычисления электромагнитного усилия. Устройство обеспечивает испытания электромагнитов с нелинейной магнитной системой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

L

ЭП