Динамо-машины  Прецизионные датчики, индукция 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

к достоинствам SMfitifyiKbix преобразователей относятся повышенное быстродействие; нечувствительность в первом прибли-5кении к высшим временным гармоникам; более благоприятные условия для обеспечения высокой стабильности и помехозащищенности.

Однако, как мы убедились выше, преобразователи фазового типа с модуляцией проводимости выходных фазосдвигающих цепей также мало чувствительны к высшим гармоникам возбуждения и обладают предпосылками для высокой стабильности. Быстродействие же преобразователя при наличии ЦВМ не имеет решаю-щего значения, так как в подавляющем большинстве случаев применения ошибка запаздывания фазового преобразователя может быть учтена методом интерполяции или экстраполяции, если хотя бы приближенно известна скорость входного вала. Вместе с тем лреобразователи фазового типа с круговым полем и фильтром обратной последовательности того или иного типа имеют ряд важ-;иых преимуществ:

а) относительная точность настройки элементов фазосдвигающих цепей или устройств равна лишь квадратному корню из допустимой погрешности преобразования, выраженной в электрических радианах;

б) от индуктосина не требуется очень высокой степени симметрии многофазных систем на входе и выходе;

в) в многофазных фазовращателях устраняется влияние на точность части высших пространственных гармоник.

Особенно важным является второе преимущество. Как будет показано ниже, допустимость выполнения обмоток индуктосина с малой иесимметрией (точнее, с малыми отклонениями от фиксированной несимметрий) позволяет использовать только в фазовом режиме ряд конструкций бессекторных многослойных обмоток, обладающих намного более высокими метрологическими свойствами, чем широко известные конструкции с секторными обмотками. Поэтому можно предположить, что фазовые преобразователи более перспективны. Что касается несколько более сложной цифровой части схемы фазового преобразователя по сравнению с амплитудным, то успехи быстро развивающейся микроэлектроники смягчают этот недостаток.

ГЛАЁА II.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ИНДУКТОСИНА

6. РАСЧЕТ ВОЗДУШНОГО КРУГОВОГО ИНДУКТОСИНА

Несмотря на то, что по принципу действия нидуктосин является фактически одной из разновидностей электрической машины, для его электромагнитного расчета неприменимы традиционные методы, принятые для расчета машин и поворотных трансформаторов. Это обусловлено рядом особенностей индуктосина, вызывающих качественное отличне его характеристик от характеристик! машин с ферромагнитными сердечниками.

Во-первых, это соизмеримость полюсного деления с воздушным зазором, что обусловливает весьма значительные потоки рассеяния, доходящие до 70-80% от полезного потока; во-вторых, - для кругового индуктосина - неодинаковость линейных размеров полюсного деления вдоль радиуса и, наконец, соизмеримость размеров проводника с воздушным зазором.

Несмотря на кажущуюся простоту и симметрию обмоток кругового индуктосина, не существует аналитического решения для выходного сигнала даже для случая квазистациоиарного поля; картина тем более усложняется прн учете влияния токов высокой частоты, поэтому при решении приходится прибегать к упрощениям.

Вопросам теории сигнала индуктосина посвящен ряд работ. Расчет методом взаимных индуктивностей для воздушного индуктосина и путем решения уравнения Лапласа-Пуассона для общего случая дан в первых работах по теории индуктосина [16, 17]. Решение задачи с применением методов функций комплексного переменного дано в работе [15].

Необходимо заметить, что в любом случае выходной сигнал индуктосина настолько мал, что использование его без усилителя со значительными коэффициентами усиления по напряжению и мощности невозможно, поэтому главной задачей расчета является не столько определение точного значения выходного сигнала, сколько установление зависимости между выходной ЭДС, коэффициентом электрической редукции и габаритными размерами датчика. Знание такой зависимости дает возможность построить теорию технологических погрешностей индуктосина, что, очевидно, является главным в теории измерительных преобразователей. Второй важной задачей является определение характера функций ЭДС от угла поворота ротора.

При расчете приняты следующие допущения:

1) кольцо, образованное проводниками обмоток, развертывается в полосу; шаг между проводниками принимается равным шагу на среднем диаметре обмоток;

Рис. 47. Развертка сечения печатной обмотки

2) поле в зазоре полученной системы принимаем плоскопараллельным. Допущение оправдывается тем, что краевой эффект заметно проявляется лишь вблизи края проводников, на расстоянии не больше (2-3) h\ обмотки же, как правило, перекрывают друг друга;

3) распределение тока по сечению проводника принимаем равномерным в силу малости линейных размеров сечения и относительно низкой частоты питания.

Рассечем обмотку возбуждения цилиндрической поверхностью, соосной с обмоткой и сечение развернем в полосу. Отложим по оси X линейный размер вдоль окружности сечення, по оси у - линейную плотность тока и линейный размер в направлении, перпендикулярном плоскости обмоток. Обозначим расстояние между осями проводников через т, ширину проводника - через ет. Найдем индукцию в точке с координатами xi, у. Обозначим прямоугольную функцию плотности тока (рис. 47) через ](х).

Полагаем распределение плотности тока в обмотке равномерным, что оправдывается относительно малыми размерами сечення и сравнительно невысокой частотой тока (порядка 10-10* Гц). Вычислим напряженность поля в точке, имеющей координаты xi, у (рис. 47). Для этого выделим бесконечно тонкий токовый слой, имеющий ординату yi.

Представим ступенчатую функцию плотности тока на периоде 2п в виде ряда Фурье.

Получим

(- 1) пт шх --~ sin -г- sm-

п п 2 т

п=1,3,5...

Где /о - плотность тока в сечении обмотки.

Рассмотрим элемент dxdyi. Ток этого элемента

(40)

(41)