Способ измерения реактивного момента трансформаторных датчиков угла Советский патент 1982 года по МПК G01L3/00 

1

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании и испытании электрических микромашин, преимущественно трансформаторных датчиков угла при определении их реактивного момента.

Известен способ прямого измерения момента, заключающийся в уравновешивании измеряемого момента моментом, создаваемым грузом или моментом ма(- нитоэлектрического устройства ГП.

Недостатком известного способа является невысокая точность, обусловленная погрешностями в цепи обратного преобразователя, и конструктивная сложность реализующих этот способ устройств.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения реактивного момента трансформаторных датчиков угла,заключающийся в графическом определении

изменения суммарной магнитной проводимости в воздушных зазорах между крайними стержнями Ш-образного статора и торцовыми поверхностями ротора исследуемого датчика угла при угловом перемещении ротора, при этом построение картины поля повторяют при последовательном смещении рото- ра от симметричного положения на различные углы и для каждого углового

10 положения определяют значения суммарной магнитной проводимости. По найденным значениям суммарной магнитной проводимости с помощью операции графического дифференцирования опре15деляют изменение суммарной магнитной проводимости для тех же угловых положений, после чего по расчетной величине магнитного потока и полученным значениям суммарной магнитной прово20димости и изменения суммарной магнитной проводимости для различных угловых положений определяют величину реактивного момента датчика t2D. Недостатком известного способа является низкая точность измерения, обусловленная низкой точностью графических методов, и большая трудоем кость, обусловленная необходимостью построения нескольких картин поля для каждого заданного углового поло жения и проведения операции графического дифференцирования. Цель изобретения - повышение точ ности и снижение трудоемкости. Указанная цель достигается тем. что согласно способу, заключающемус в определении изменения суммарной магнитной проводимости в воздушных зазорах между крайними стержнями Ш-образного статора и торцовыми поверхностями ротора исследуемого дат чика угла при угловом перемещении ротора, сначала определяют нулевое положение ротора по минимальному напряжению на вторичной обмотке ста тора при последовательно-встречном включении ее полуобмоток, а затем, поддерживая постоянной величину тока в первичной обмотке статора, определяют изменение указанной суммар ной магнитной проводимости при пере мещении ротора в заданном диапазоне углов по изменению напряжения на вторичной обмотке статора при после довательно-согласном включении ее полуобмоток, после чего определяют величину реактивного момента датчика из соотношения M-JW -АУ/А.. - .f. « w; отношение числа витков пер вичной и вторичной обмоток частота питающего напряжения; . ток в первичной обмотке; изменение напряжения , По вторичной обмотке при последовательно-согласномвключении ее полуобмоток при изменении углового положения ротора на величину LA,. Предлагаемый способ осуществляет ся следующим образом. Известно, что в рабочем диапазоне углов величина реактивного момента датчика -определяется выражением м - 1 -$i 1 2 jLl dcL 8 где Ф - расчетная величина магнит-, ного потока; Яг, - суммарная магнитная проводимость в воздушных зазорах между крайними стержнями статора и торцовыми поверхностями ротора; -изменение суммарной магнитной проводимости при изменении углового положения ротора на величину 4dL . При этом МДС первичной обмотки определяется как откуда Ф F-XS,(3) При сохранении постоянства МДС первичной обмотки выражение (1) может быть преобразовано в выражение - () Таким образом, для определения реактивного момента необходимо поддерживать постоянной величину МДС и знать изменение суммарной магнитной dKn в трансформаторпроводимостиных датчиках угла рассматриваемого типа изменение суммарной магнитной проводимости пропорционально изменению магнитного потока через крайние стержни статора, замыкающие магнитный поток, выходящий из торцовых поверхностей ротора, т.е. i d() dd F dd гдефд,+фп - суммарный магнитный поток через левый и правый крайние стержни статора. Суммарный магнитный поток, в вою очередь, может быть зарегистриован по выходному напряжению датика, т.е. по напряжению на вторичной бмотке при последовательно-согласом включении ее полуобмоток. В этом лучае имеем 1,,ц;/,тг де 5 частота питающего напрях( число витков вторичной обмотки; , и - напряжение на вторичной обмотке при последовательносогласном включении ее полуобмоток. Постановка полученного выражения (6) в формулу (5) позволяет выразить изменение, суммарной магнитной d.a проводимости -. через изменение dU выходного напряжения -73- вторичной обмотки при последовательно-согласном включении ее полуобмоток dU i-j dd. F k,kk f- Wij Принимая BO внимание , что F 3.W,(8 где 3, - ток в первичной обмотке; W - число витков первичной обмотки, выражение (4) для реактивного момен та с учетом выражения (7) можно привести к окончательному виду, подтве жденному экспериментальным путем: л .f.. заданное отношение чисел « w витков первичной и вторичной обмоток; изменение напряжения втори ной обмотки при изменении углового положения ротора на величину при последовательно-согласном включении полуобмоток вторичной обмотки. Таким образом, применительно к датчику угла указанного типа для то ного определения изменения суммарно .при измагнитной проводимости мерении реактивного момента необходимым и достаточным является измере ние изменения напряжения ди на вторичной обмотке, пропорционального изменению магнитного потока через крайние стержни магнитопровода датчика. На чертеже представлена схема, реализующая способ. Схема содержит испытуемый трансформаторный датчик угла, конструкти но состоящий из ротора 1, выполненного в виде симметрично относительно нейтральной оси тела и статора в виде Ш-образного сердечника 2, на 8« среднем стержне которого расположена первичная обмотка 3, а на двух крайних стержнях - вторичная обмотка, образованная полуобмотками 4 и 5. Первичная обмотка 3 соединена последовательно с амперметром 6 и подключена к регулируемому источнику питания (на чертеже не показан). Полуобмотки 4 и 5 соединены с переключателем 7, верхнее положение которого соответствует последовательно-встречному включению полуобмоток и 5. Нижнее положение переключателя 7 соответствует последовательно-согласному включению полуобмоток 4 и 5. Параллельно вторичной обмотке п одключен вольтметр 8. Способ с помощью описанной схемы реализуется следующим образом. Переключатель 7 устанавливается в верхнее положение, при котором полуобмотки Ц и S соединены последовательно-встречно Ротор 1 перемещается в симметричное относительно статора положение, при котором магнитный поток через левый стержень равен магнитному потоку через правый стержень ф, . Это положение определяется по минимальному показанию UQ на вольтметре 8 и фиксируется с помощью угломерного устройства (на чертеже не показано) как исходное (нулевое) io. При нулевом положении ротора Т по амперметру 6 регистрируется ток в первичной обмотке, величина которого далее в процессе измерения поддерживается постоянной. Переключатель 7 переводится в нижнее положение, при котором полуобмотки i и 5 соединены последовательносогласно. По вольтметру 8 регистрируется напряжение UQ . Затем ротор 1 последовательно перемещаетсяот положения АО нэ углы cL., uel d(j. 2Дс1. di 3AdL. (10) oLn nucL с регистрацией,в каждом угловом положении выходногонапряжения вторичной. klИии обмотки и, , Ulj , и I „- 1 1 ветственно. При этом угол clt nitv соответствует рабочему диапазону датчика, а Де1-- заданной дискретности изменения угла. По полученным данным определяются соответствующие изменения напряжения ui .- и:; uu uj; - и и, U - U ли,, и;;. UH.,- и Как было показано выше, изменение напряжения на вторичной обмотке одно- Ю ке эначно соответствует изменению суммарной магнитной проводимости. С учетом этого из соотношения (9) определяют величину момента для каждого углового положения ротора, что в конечном счете позволяет судить о величине реактивного момента датчи ка в заданном диапазоне углов. Таким образом, при осуществлении предлагаемого способа точность измерения определяется главным образом точностью регистрации Л и. Это позволяет значительно повысить точность измерения. Кроме того, при очевидной простоте измерительной схемы, не тре бующей практически никакого дополнительного прецизионного оборудования, время измерения составляет минуты, что по сравнению с известным способом обеспечивает снижение трудоемкости. Формула изобретения Способ измерения реактивного моме та трансформаторных датчиков угла, заключающийся в определении изменения суммарной магнитной проводимости в воздушных зазорах между крайними стержнями Ш-образного статора и торцовыми поверхностями ротора исследуе мого датчика угла при угловом переме щении ротора, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости,сначала определяют нулевое положение ротора по минимальному напряжению на вторичной обмотке статора при последовательно-встречном включении ее полуобмоток, а затем, поддерживая постоянной величину тока в первичной обмотстатора, определяют изменение указаннои суммарной магнитной проводимости при перемещении ротора в заданном диапазоне углов по изменению напряжения на вторичной обмотке статора при последовательно-согласном включении ее полуобмоток, после чего определяют величину реактивного момента датчика из соотношения k,kk f WQ отношение числа витков первичной и вторичной обмоток; частота питающего напряжения;3;( - ток в первичной обмотке; - изменение напряжения на вторичной обмотке при последовательно-согласном включении ее полуобмоток при изменении углового положения ротора на величину деС. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Лопухина Е.М. и др. Асинхроные микромашины с полым ротором. М., Энергия, 1967, с. . 2.Одинцов А.А. Проектирование лектроэлементов гироскопических устойств. М., 19б2, с. 85-89 (протоип) .