Многоканальное бесконтактное токосъемное устройство Советский патент 1982 года по МПК G08C19/40 

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для передачи электри-, ческих сигналов от первичных измерительных преобразователей, расположенных на вращающихся объектах, к неподвижным вторичным преобразователям.

Известно многоканальное бесконтактное токосъемное устройство, содержащее вращающиеся трансформаторы, каждый из которых содержит магнитопровод, состоящий из двух цилиндрических чашек броневого типа с неподвижной обмоткой в виде двух одинаковых секций, размещенных симметрично относительно подвижной обмотки, размещенной на каркасе, основание Которого расположено в зазоре между внутренними стенками чашек магиитопровода 1 ..

Недостатком данного устройства является то, что для увеличения количества контролируемых параметров необходимо увеличивать количество бес- (сонтактных токосъемников, что увеличивает габариты (преимущественно длину) всего устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является многоканальное бесконтактное токосъемное устройство, содержащее п токосъемников, выполненные на вращающихся трансформаторах, состоящих из расположенных в одной плоскости роторных и статорных колец, m нечетных секторов роторного кольца выполнены из немагнитного материала , m четных содержат по одной обмотке, каждая из которых подключена ко входу соответствующего токосъемника 2 .

Недостатком данного устройства является то, что достоверный контроль каждого параметра возможен лишь в течение I/ оборота ротора

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. 391 Эта цель достигается тем, что в многоканальное бесконтактное токосъемное устройство введены п коммутаторов и синхронизатор, выходы ко торого соединены с управляющими входами коммутаторов, выходы которых подключены к выходам устройства, . 2т информационных входов - к статорным обмоткам статорных колец, выполненных в виде 2т равных незамкнутых магнитопроводящих секторов, в каждом из которых расположена статорная обмотка, и разделенных экранами, Коммутатор выполнен Via 2m бло.ков ключей, каждый из k управляющих входов коммутатора соединен с р+1 входом () блока ключей, первый информационный вход каждого из последующих блоков ключей соединен с третьим информационным входом каждог из предыдущих блоков ключей и с 6-ым информационным входом коммутатора, второй информационный вход каждого блока ключей соединен с 6+1 информационным входом коммутатора, выходы каждого из блоков -ключей подключены к соответствующим m выходам коммутатора, (т+1)-ые выходы блоков ключей соединены с (m-t-l) - выходом коммутат ра и с общей шиной, где k 1,2,..., 2m, р О,1,2,...,(m-1), - ряд не четных чисел до 4т - 1 . Причем соотношение длины окружнос ти незамкнутого магнитопроводящего сектора и экрана статорного кольца больше единицы. Блок ключей выполнен из тч-2 ключей, первый управляющий вход блока ключей подключен к первым управляющи входам первого и второго ключей и к управляющему входу третьего ключа, второй управляющий вход блока ключей соединен со вторыми управляющими вхо дами первого и второго ключей и к уп равляющему входу четвертого ключа, т-ый управляющий вход блока ключей подключен к т-ым управляющим входам первого и второго ключей и к управля щему входу соответствующего ключа, информационный вход первого ключа соединен с первым информационным вхо дом блока ключей, второй информацион ный- вход которого подключен к выходу первого ключа и к информационному входу второго ключе, выход которого соединен с т+Т выходом блока ключей, информационные входы 3,,...,2+ni клю чей подключены к третьему информационному входу блока ключей, а выходы ключей соединены с соответствующими m информационными выходами блока ключей. Блок ключей выполнен .из ключей и сумматора, каждый управляющий вход блока ключей подключен к m управляющему входу первого и второго ключей и сумматора, первый и третий информационные входы блока ключей соединены с информационными входами первого и второго ключей, выходы которых подключены к информационным входам сумматора, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими выходами блока ключей, второй информационный вход блока ключей подключен к соответствующему выходу блока ключей. . Синхронизатор и формирователь импульсов выполнен из статорного и роторного колец, состоящих из 2т секторов, один из секторов выполнен из магнитного материала, другие секторы - из немагнитного материала, каждый сектор статорного кольца состоит из экрана и незамкнутого магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, выходы которой подключены через формирователи импульсов к соответствующим выходам синхронизаторов, а соотношение длины магнитопровода и экрана в каждом секторе статорного кольца меньше единицы. На фиг, 1 представлена структурная схема многоканального бесконтактного токосъемного устройства; на фиг. 2 - электрическая схема одного канала устройства; на фиг. 3 - пример разделения колец ротора и статора токосъемника на 2т секторов и расположения в этих секторах магнитопроводов для случая m 3; на фиг.4 возможный Вариант конструкции одного бесконтактного токосъемника; на фиг, 5 - структурная схема коммутатора, содержащая 2т блоков ключей; на фиг. 6 - структурная схема блока ключей содержащая ш+2 ключей; на фиг, 7 - структурная схема блока ключей, содержащая два ключа и сумматор; на фиГо 8 - пример разделения колец ротора и статора на 2т секторов и расположения в этих секторах магнитопроводов для случая m 3; на фиг. 9 - структурная схема устройства для случая m 3; на фиг, 10 временная диаграмма работы устройст ва, изображенного на фиг. 9 Многоканальное бесконтактное токосъемное устройство содержит много канальный бесконтактный блок. 1 токо съемников 2, блок 3 коммутации, состоящий из коммутаторов k, синхрони затор 5, статорное кольцо 6 с экраном, роторное кольцо 7, незамкнутые магнйтопроводящие сектора 8, статор ную обмотку 9, незамкнутые магнйтопроводящие сектора 10, статорную об мотку 11, блоки 12 и 13 ключей, клю чи , сумматор 21, статорное кольцо 22 и роторное кольцо 23 сумматора, незамкнутый магнитопровод 24, роторную обмотку 25 и магнитопровод 26 о Устройство работает следующим об разом (при числе контролируемых параметров одним каналом равным 3). Работой каждого коммутатора од ного канала в отдельности и одновременно всех коммутаторов управляет синхронизатор 5.. При прохождении незамкнутого магнитопровода 26 ротора над обмоткой 25 сектора изменя ется индуктивность обмотки 25 секто ра Это изменение индуктивности пре образуется Формирователем 27 в импульс длительностью, пропорциональной изменению индуктивности. В результате в процессе вращения роторного кольца 23 с магнитопроводом 26 с каждого из 2т формирователей 27 импульсов, подключенным к соответствующим роторным обмоткам 25, за один оборот получается по одному импульсу, а в целом серия импульсов (фиг. 10, строки Т-6), разнесенных во времени, которая и управляет ра|ботой коммутаторов i. . Блоки 12 ключей (фиг. 6) предназначены для переключения статорных обмоток 9 токосъемников 2, примем ключи 14 и 15 производят переключения в соответствующей паре обмоток, а именно ключ 14, открываясь по импульсу с синхронизатора 5, соединяет например, конец первой обмотки с началом второй (формируя пару обмоток последовательно и согласно включенную) , ключ 15 закрывается по этому же импульсу, при этом начало второй обмотки отключается от земли, ключи 16, 17 и 18 каждый посвоему синхроимпульсу подключают образованную пару обмоток к соответствующим выхо-: 66 дам блоков ключей и коммутатора, к примеру, по первому импульсу от син-. хронизатора ключ 16 подсоединяет пару обмогок к первому выходу блока ключей и коммутатора, по второму импульсу от синхронизатора ключ 17 подсоединяет эту же пару обмоток ко второму выходу блока ключей и коммутатора и Т.д. В блоке 13 ключей (фиг. 7) ключи 19 и 20 открываются по соответствующим синхроимпульсам, подключая соответствующие обмотки ко входам сумматора 21, выходной сигнал с которого поступает на соответствующий вьгход блока ключей„ В коммутаторе 4 одного канала (фиг. 5) блоки ключей работают поочередно через один, подключая каждый раз к соответствующим выходам канала пары обмоток статорного кольца токосъемника, передающие информацию о соответствующем контролируемом параметре. Работу всего устройства (фиг. 9) можно показать на временной диаграмме (фиг. 10). Синхросерия из шести импульсов показана на фиг. 10 (строки 1-6). В момент появления первого синхроимпульса (фиг. 10, строка 1) работают блоки ключей 12 (фиг. 10, сорока 7) 12 (строка 9) и 12г-(строка 11), подключая при этом соответственно к первому выходу канала пару статорных обмоток Э(, и 9 , передающих информацию (строка 13) ко второму выходу канала пару статорных обмоток 9 и 9 .передающих информацию (строка 14) и к третьему выходу канала пару ста-, торных обмоток ЭА и 95- передающих информацию (строка 15), В момент действия второго синхроимпульса (строка 2) работают блоки ключей 12,j (строка 8), 12 (строка 10) и 12 (строка 12), подключая при этом соответственно к первому выходу канала пару.статорных обмоток 9у и 92, передающих информацию (строка 13), ко второму выходу канала пару статорных обмоток 9j и 94 передаюих информацию (строка l4) и к tpetbему выходу канала пару статорных оботок 95- и 9 , передающих информаию (строка 15). По 3, 4, 5 и 6 синхроимпульсам абота устройства происходит аналоV9

гично и повторяется затем с первого синхроимпульса о

Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить количество контролируемых параметров m раз, так как каждая пара колец позволяет, разместить на них вращающихся трансформаторов, формируемых блоками ключей по синхроимпульсам, при этом время контроля каждого параметра в сравнении с известным сохраняется„

Формула изобретения

1. Многоканальное бесконтактное токосъемное устройство, содержащее п токосъемников выполненные на вращающихся трансформаторах, состоящих из расположенных в одной плоскости роторных и статорных колец, m нечетных секторов роторного кольца выполнены из немагнитного материала, m четных содержат по одной обмотке, каждая из которых подключена ко входу соответствующего токосъемника, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены п коммутаторов и синхронизатор, выходы которого соединены с управляющими входами коммутаторов, выходы которых подключены к выходам устройства, 2т информационных входов - к статорным обмоткам статорных колец, выполненных в виде 2т равных незамкнутых магнитопроводящих секторов, в каждом из которых расположена статор:н.ая обмотка, и разделенных экранами,

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коммутатор выполнен из 2т блоков ключей, каждый из k управляющих входов коммутатора соединен с входом (k+2p) блока ключей, первый информационный вход каждого из последующих блоков ключей соединен с третьим информационным входом каждого из предыдущих блоков ключей и с С-ым информационным входом коммутатора, второй информационный вход каждого блока ключей соединен с (6+1) информационных входом коммутатора, выходы каждого изблоков ключей подключены к соответствующим m выходам коммутатора, (т+1)-ые выходы блоков ключей соединены с (т+1) выходом коммутатора и общей ши ной, где k 1, 2, о.., 2т; р

8

0,1,2,.,., (т-1), t-ряц нечетных чисел до tm - 1 .

3. Устройстьо по п, 1, о т л и чающееся тем, что в нем токосъемное соотношение длины окружности незамкнутого магнитопроводящего сектора и экрана статорного кольца больше единицы.

k. Устройство по По 1, о т л и чающееся тем, что блок ключей выполнен из т+2 ключей,первый управляющий вход блока ключей подключен к первым управляющим входам первого и второго ключей и к управляющему входу третьего ключа, второй управляющий вход блока ключей соединен со вторыми управляющими входами первого и второго ключей и к управляющему входу четвертого ключа,

ш-ый управляющий вход- блока ключей подключен к т-ым управляющим входам первого и второго ключей и к управляющему входу (2-нп)-го ключа, информационный вход первого ключа соединен с первым информационным входом блока ключей,, второй информационный вход которого подключен к выходу первого ключа и к информационному входу второго ключа, выход которого соединен с т+1 выходом блока ключей, информационные входы 3,,.«.,2+ш ключей подключены к третьему информационному входу блока ключей, а выходы ключей соединены с соответствующими

m информационными выходами блока ключей,

5 о Устройство по По 1, отличающееся тем, что блок ключей выполнен из ключей и сумматора, каж-Дый управляющий вход блока ключей подключен к соответствущему управляющему входу первого и второго ключей и сумматора,.первый и третий инфорл мационные входы блока ключей соединены с информационными входами перво го и второго ключей, выходы которых подключены к информационным входам сумматора, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими выходами блока ключей, второй информационный вход блока ключей подключен к соответствующему выходу блока ключей.

6. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что формирователь импульсов и синхронизатор выполнены из статорного и роторного колец, состоящих из 2т секторов. 99 ЮДИН из секторов выполнен из магнитного материала, другие секторы - из немагнитного материала, каждый сектор статорного кольца состоит из экрана и незамкнутого магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, выходы которой подключены через формирователи импульсов к соответствующим выходам синхронизатора, а соотношение длины магнитопровода и экрана в 6 каждом секторе статорного кольца меньше единицы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 135533, кл; Н 01 F tO/OO, 1953. 2.Авторское свидетельство СССР ff , кл. G 11 В 5/52, 1968 (прототип).

с

Фиг. /

к ,

tl

f 2 J

фуг. 6

фуг

22 гз

) l / / 1

г /

« Ч

C-. ча

«Nj lr

t I Л I I

L

L

x.

S