Динамо-машины  Статические характеристики элементов 

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 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

иеыхдУ соответствующую наиболее вероятному максимальному отклонению ползунка. В этом случае

= КХех, = arctg К,

К = -Р. (87)

Предполагая, что ток нагрузки достаточно мал, а температурный коэффициент сопротивления провода незначителен, перегрев обмотки можно найти из уравнения теплового баланса (68), которое в данном случае должно быть написано в виде

= riSe. (88)

При выборе допустимой температуры обмотки потенциометра этот вопрос необходимо рассмотреть с двух точек зрения: работы скользящего контакта и возникающих в обмотке механических напряжений.

Желательно, чтобы температура контактных поверхностей не превышала 200 deg; С, так как при более высоких температурах для многих материалов начинается интенсивное окисление.

Надежное контактирование можно обеспечить только в результате правильного выбора натяжения проволоки в процессе намотки. Для этого, помимо конструктивных данных потенциометра, необходимо знать минимально возможную и максимально возможную температуру его обмотки и каркаса.

Для определения конструктивных размеров потенциометра рекомендуется следующая последовательность расчета, которая будет дана для тороидальной конструкции каркаса (см. рис. 60), включенного по схеме, приведенной на рис. 61, в.

Будем полагать, что заданы:

максимальная величина входного перемещения в одну сторону

Р* чувствительность К; допустимый входной момент Мех,

величина сопротивления нагрузки

Предположим, что условие (82) может быть выдержано. Требуемая величина питающего напряжения определяется из выражения

и хг -Y = Каех

или с учетом запаса по перемещению (порядка 1,3-1,8)

f/ = 3/ lt;:a laquo;, .

Далее, задавшись материалом обмотки и контактируюш,ей части ползунка, из соотношения

Мех = RF = RFi (89)

можно выбрать радиус потенциометра R и величину контактного давления F.

Здесь (Л - коэффициент трения контактирующих поверхностей;

Fn - усилие, требуемое для перемещения ползунка. Выбор радиуса потенциометра определяет и длину дуги каркаса (см. рис. 60, а)

= 3а laquo;., х. (90)

Если далее задаться допустимым перегревом обмотки G, то высота каркаса h и его толщина b определяются выбором диаметра провода обмотки d.

Действительно, учитывая, что в первом приближении

S = 2{h + b)t, (91)

а также что

o-nP-----=-- gt; ()

где р - удельное сопротивление;

q - площадь поперечного сечения провода; на основании выражения (88) будем иметь

2,55р {h + Ь) I тах Fll

Отсюда

- rplMe. reg; ,-pMl amp;

Уменьшение диаметра проволоки желательно как с точки зрения уменьшения размеров потенциометра, так и с точки зрения уменьшения ступенчатости статической характеристики (для снижения уровня шумов в системе автоматического регулирования). Однако при этом необходимо ориентироваться на механическую прочность проволоки и, в частности, проверить возникающие в ней напряжения температурного характера.

5. УГОЛЬНЫЕ РЕОСТАТЫ, ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ РЕОСТАТЫ И ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ

Угольные реостаты применяются для управления сравнительно мощными электрическими цепями - до сотен ватт и более. Они часто используются как исполнительные элементы в системах автоматического регулирования напряжения самолетных генераторов.

Основу устройства угольного реостата представляет собой столбик, набранный из нескольких графитовых дисков. При изменении величины сжатия этих дисков изменяется переходное сопротивление в местах соприкосновения дисков, а следовательно, и общее сопротивление столбика. Угольные реостаты требуют больших усилий (несколько килограммов) и работают при малых перемещениях Хд-

Статическая характеристика угольных реостатов нелинейна и качественно имеет обычный вид зависимости переходного сопротивления от усилия (см. рис. 56). Для угольных контактов характерна значительная ширина петли гистерезиса этой зависимости (различие в величинах переходного сопротивления при увеличении и уменьшении давления), составляющая несколько процентов. Существенным недостатком угольных реостатов является нестабильность их сопротивления, обусловленная влияниями температуры и влажности.

Отмеченные недостатки угольных реостатов при использовании дифференциальных и мостовых схем включения значительно уменьшаются, при этом угольные реостаты представляют собой как бы реверсивные управляющие устройства (рис. 65).

Устройство жидкостных реостатов основано на изменении формы и размеров объема электролита между электродами. Они применяются лишь в редких специальных случаях (например, корректировка положения гироскопа относительно вертикали). Питание жидкостные реостаты могут получать только от переменного тока частотой 100-1000 гц, так как на более низких частотах происходит электролиз; превышать эти частоты также нельзя, так как на более высоких частотах сказывается межэлектродная емкость.

Тензорезисторы применяются почти исключительно для определения деформаций. Они состоят из нескольких зигзагообразных петель тонкой проволоки (диаметром в несколько сотых долей миллиметра), наклеенных на полоску тонкой бумаги (рис. 66). Эта полоска наклеивается на испытываемую деталь, и при деформации детали происходит и соответствующая деформация проволоки.

Причем сопротивление проволоки / = ~- меняется не только

за счет изменения ее суммарной длины / и площади сечения q, но и за счет изменения удельного сопротивления р, которое зависит от внутренних напряжений материала проволоки. Это приводит, в частности, к тому, что при растяжении никелевой проволоки ее сопротивление г не возрастает, а уменьшается.

Как и для реостатов, в тензорезисторах применяются проволоки из материала с большим удельным сопротивлением и не большим температурным коэффициентом сопротивления. Часто применяемый константан при удлинении проволоки на 0,1% увеличивает сопротивление всего на 0,21%. Такая низкая чув-