Регулируемый трансформатор Советский патент 1977 года по МПК H01F21/00 H01F27/28 

I

Изобретение относитея к области измерительной техники и автоматики.

Известны регулируемые трансформаторы, применяемые в автоматических приборах, работающих в комплекте с термопарами и имеющих линейную шкалу. Эти же приборы, работающие с датчиками расхода имеют квадратичную шкалу. Приборы с линейной шкалой, содержащие в качестве компенсирующего элемента регулируемый трансформатор, обладают высокой надежностью. В приборах с квадратичной шкалой роль функционального преобразователя выполняет профильный кулачок. Это приводит к росту модификаций приборов, по существу выполняющих одинаковые функции. Использование в приборах с квадратичной шкалой известных функциональн :. регулируемых трансформаторов не приводит к желаемому результату, так как изготовление их измерительных (вторичных )обмоток сопряжено с большими технологическими трудностями, из-за методической погрешности преобразования, обусловленной непостоянством кривизны кривой вторичной обмотки и толщиной набора магнитопровода.

Получение высокой чувствительности требует большого числа витков вторичной обмотки, поэтому в случае изготовления обмотки печатным способом требуется сделать ее многослойной (10-30 слоев), что значительно

усложняет способ изготовления измерительных обмоток.

Известен также регулируемый трансформатор (1), изготовленный по известному способу. Однако в этом трансформаторе имеются методические иогрешности преобразования перемещения в выходное напряжение. Эта погрешность обусловлена тем, что виток обмотки наносится на подложку, охватывая ее с

обоих сторон, в рзультате поток рассеяния обмотки возбуждения сцепляется с измерительной, образуя в ней э. д. с., отличную от э. д. с., заданной конфигурацией обмотки, т. е. функцией преобразования, что и вызывает

погрешность.

Таким образом, известные конструкции измерительных обмоток регулируемых трансформаторов не позволяют располагать витки вторичных обмоток на эквипотенциальных иоверхностях силовых линий электромагнитного поля обмотки возбуждения, что п обуславливает погрешность.

Для повышения чувствительности и точности трансформатора, а также создания еднного профиля его измерительной обмотки, как для случая реализации квадратичной зависимости, так и для случая линейной зависимости, в предлагаемом трансформаторе измерительная обмотка состоит из двух одинаковых

по профилю половин, имеющих постоянную

кривизну «кривой контура вториЧлЧои оомотки.

Это позволяет обеспечить единство TCXIIOло1ии изготовления измерительных обмоток регулируемых трансформаторов, используемых в автоматических приборах, работающих с различными первичными преобразователями термопарами и датчиками расхода).

На фиг. 1 изображена измерительная обмотка предлагаемого регулируемого трансформатора, состоящая из изоляционнор подложки 1 и обмоток 2 и 3, изготовленных способом печатного монтажа. Обмотки 2 и 3 расположены на противоположных сторонах подложки 1 таким образом, что образуют фигуру в виде спирали по контуру равнобедренного треугольника с шагом укладки спирали, определяемым как расстояние между соседними вершинами треугольников, равным шириие магнитопровода, причем высоты, опущенные из вершии треугольников на основания для саждой обмотки проектируются на одну , являющуюся осью симметрии для всей фигуры, имеющей вид восьмерки, а вершины двух треугольников обмоток проецируются в одну точку, таким образом, что проекции сторон треугольников образуют пересекающиеся прямые, являясь продолжением одна другой, а углы при верщине а становятся вертикальными.

Для большей наглядности при анализе работы устройства на фиг. 2 обмотки изображены в смещенном состоянии.

При перемещении, магнитопровод проекция которого изображена в виде прямоугольника, захватывает часть обмотки 2 (для простоты рассуждений обмотку 3 во внимание не принимаем). Поток Фо, циркулируемый в магпитонроводе, пронизывает эту часть обмотки и павэд.ит в ней э. д .с.

Ф„5С, , (1)

S - площадь потока, охватываемая контуром измерительной обмотки.

С - скорость изменения Фо

Для иоложения I магиитонровода эта плони1Дь равна площади Ае/Л. Обозначим ее через

Si - x4g(f , (2)

(fугол, образованный осью перемен ений

и CTOpoifoii равнобедренного треугольника,

А - координата перемен еиия. Следовательно

Z: С,Ф„ gcp , (3)

Для положения И магиитопровода, и.эображенпого на фиг. 2 иунктиром, потоком Фо пронизываегся часть треуголы иков, основанием которых является, проекция стороны CD магнитс :гровода. Плсщадь S:

Si - x4g

52(x-в)2tgф(4)

53-(x-26)2tgcp

54-(A--Зв)tgф

5j (-4e)2tg(p

5„-:х--(п--)

т п - 1

S, (x-e) 5о (Л--2s)2tgq

(5) (л--3в)tgф S4 () ig(f

,,-- (x-me)4g(f

Треугольники, основание.м которых является проекция стороны магнитопровода, потоком ФоНе пронизаны. Площадь S каждого из этих треугольников равна (см. столбец справа),

Э. д. с. Е, наводимая в измерительной обмотке 2 для ноложения II магнитопровода рани а

, С,ФЛ5,-5)(6)

где: Sv - суммарная площадь треугольников, основание которых проекция АБ s: 2S:

Sv 25;

i-1

аким образом для любого ноложения магнионровода э. д. с. с бмотки 2

-ClФoA-2tgф(7)

Э, д. с. обмотки 3

2 ФoCl(.4,„-д:)2-tgф, :(8)

Л „, - пост, величина, соответствующая максимальному перемеще1 ию.

уммарная э. д. с. обмоток 2 м 3 при последовательном и встречном их включении

, ф„C,{x2-(.4,„-x)2tgф.,С,/1 „,.ttgф - Ф„СИ f lgФ (9)

Изготовив измерительную обмотку так, как изображено на фиг. 1 и снимая сигнал с обмотки 2, имеем квадратич-ный .преобразователь (см. формулу 7). Соединив обмотки 2 и 3 последовательно и встречно, имеем линейный преобразователь перемещений (см. форму.-jy 9) нри одной системе возбуждения и конфигурации контура вторичиОЙ обмотки.

Необходимо отметить следующее. Несмотря на дискретное расположение витков обмоток, квадратичная и линейная функции, реализуемые трансформаторным преобразователем с предлагаемой измерительной обмоткой,

непрерывны. Все выкладки, приведенные выще, справедливы без учета потоков выпучивания магнитопровода.

Диапазон рабочих перемещений Lp, изображенный на фиг. 2, в действительности меньще на 2 в/две ширины набора мапнитопровода/.

Формула изобретения Регулируемый трансформатор, содержащий магнитопровод, первичную обмотку и вторичную измерительную обмотку, состоящую из двух частей, соединенных встречно-последовательно и расположенных по обе стороны изоляционной нодложки, отличающийся тем, что, целью повышения чувствительности и точности трапсформатора, обе части измерительной обмотки выполнены в виде спирали по контурам равнобедренных треугольников одинакового размера, верщины которых расположены на одной оси симметрии встречно

друг относительно друга, а основания - параллельны, причем шаг укладки витков равен одновременно расстоянию между вершинами соседпих треугольников каждой из частей обмоткн и П1ирине магнитапровода.

Источник информации, нриняты во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство № 458890, М. Кл. Н 01F 29/08, 1972.

Фиг. г