SU1017927A1 - Преобразователь дл бесконтактной передачи сигналов посто нного тока с вращающегос объекта - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОК ТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий роторную часть, состо щую из равно1 ерно расположенных по окружности магнитопроводов, выполненных в виде набора пластин с двум  окнами, в которых расположены секции слгнальных обмоток, соединенные пЬследовательно и согласно, и секции обмотки модул ции, соединенные последовательно и встречно на каждом магнитопроводе, статорную часть, состо щую из равномерно расположенных по окружности магнитопроведов , выполненных в виде Н-о(разных секторов с расположенными на средней их части измерительными оЬмот .каг, индуктивный токосъемник, роторна  обмотка которого подключе:На к общей обмотке модул ции, коммутатор , к входам которого подклю чены измерительные обмотки, и датчик скорости вращени  объекта, ; соединенный с коммутатором, о т :Л и ч а ю Ъ и и с   тем, что, с целью повышени  точности преобразо|ванй , дополнительно введены фер;ромап итные вставки, расположенные с гарантированным зазором между не (Л : подвижными Н-образными магнитопроводами , а торцевые части Н-образных магнитопроводов выполнены со скосом , величина которого равна толщине набора пластин роторного магнито- ц провода, и ферромагнитные вставки , выполнены в виде буквы П, повтор ющей сечение Н-образного статорного магнитопровода. М о to

Description

Изобретение относитс  к области информационно-иэмерительной техники и предназначено дл  бесконтактной передачи измерительных сигналов посто нного тока с вращающихс  об -ектов На .неподвижную измерительную аппаратуру .

Известен преобразователь магнитомодул ционного типа дл  бесконтактной передачи медленно измен ющихс  электрических сигналов с вращающегос  объекта на неподвижные 1.

Этот преобразователь позвол ет реализовать м.ногоканальную передачу при сравнительно небольших габарита и уменьшенной потребл емой мощности модул ции, однако требует тщательной регулировки воздушных зазоров между вращающимис  и неподвижными част ми и не может быть установлен на проходной части валов.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  многоканальный преобразователь дл  бесконтактной передачи сигналов посто нного тока с вращающегос  объекта, включак дий роторную часть, содержащую вращающиес  магнитопроводы с сигнальными обмотками и общей обмоткой модул циу , статорную часть, содержащую неподвижные магнитопроводы с измерительными обмотками, индуктивный токосъемник, коммутатор и датчик скорости вращени . Неподвижные магнитопроводы выполнены в виде Н-образных секторов с расположенными на средней их части измерительными обмотками . Вращающиес  магнитопроводы выполнены в виде выбора пластин с двум  окнами, в которых расположены секции модул ционной и сигнальной о моток, причем секции модул ционной обмотки на каждом магнитопроводе включены последовательно и встречно а секции сигнальной обмотки включены последовательно и согласно. Ротона  обмотка индуктивного токосъемника подключена к модул ционной обмотке , а концы неподвижных измерительных обмбток подключены к входам коммутатора, синхронизированного от датчика скорости вращени . Указанное устройство имеет повышенную технологичность и позвол ет увеличить число каналов преобразовани  при расположении его на вапах. большого диаметра и ограниченных осевых размерах дл  установки t2}.

Однако из-за наличи  воздушных зазоров между неподвижными магнитопроводами , принципиально нeoбxoдимfc дл  обеспечени  нормальной работоспособности преобразовател , при пе еходе вращающегос  магнитопров да от одного неподвижного магнитопровода к другому в измерительных обмотках наводитс  импульс ЭДС, вызванный резким изменением .магнитного потока в неподвижном магнитопроводе . Выделить на фоне возникак дего переходного процесса измерительный сигнал достаточно сложно, поэтому в течениечасти отрезка времени , когда вращающийс  магнитопровод находитс  под конкретным неподвижным часть информации тер етс  или искажаетс  затухающим переходным процессом. Это приводит при наличии

o в электронной аппаратуре интегратора к по влению дополнительной погрешности , величина которой зависит от параметров обмоток (активного и индуктивного сопротивлени 

5 и скорости вращени .

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани .

Цель достигаетс  тем, что в преобразователь дл  бесконтактной передачи сигналов посто нного тока с

вращающегос  объекта, содержащий роторную часть, состо щую из равномерно расположенных по окружности магнитопроводов , выполненных в виде набора пластин с двум  окнами, в которых

расположены секции сигнальных обмоток , соединенные последовательно и соТласно, и секции общей обмотки модул ции , соединенные последовательно и встречно на каждом магнитопроводе,

0 статорную часть, состо щую из равномерно расположенных по окружности магнитопроводов, выполненных в виде Н-образных секторов с расположенными на средней их.части измерительными обмотками, индуктивный токосъемник , роторна  обмотка которого подключена к общей обмотке модул ции, коммутатор, к входам которого подключены измерительные обмотки, и

Q датчик скорости вращени  объекта, соединенный с коммутатором, дополнительно введены ферромагнитные вставки , расположенные с гарантированным зазором между неподвижными Н-образными магнитопроводами, а торцевые части Н-образных магнитопроводов выполнены со скосом, величина которого равна толщине набора пластин роторного магнитопровода, а ферромагнитные вставки выполнены в виде

0 буквы П, повтор ющим сечение . Н-образного статорного магнитопровода.

Введение в зазоры.между неподвижными Н-образными неподвижными магнитопроводами ферромагнитных вставок и выполнение скосов на неподвижных магнитопроводах позвол ет существенно уменьшить изменение посто нного магнитного потока,создаваемого секци ми неподвижной измерительной

0 обмотки,в неподвижных Н-образных магнитопроводах в моменты перехода вращающихс  магнитопроводов от одного неподвижного сердечника.к другому. Амплитуда и длительность

5 переходных процессов при &том существенно уменьшаетс , что обеспечивает повышение точности преобразовани 

На фиг. 1 и 2 приведена конструкци  , ло сн юща  работу одного из каналов (статорный Н-обраэный и роторный магнитопроводы с обмотками ); на фиг. 3 - электрическа  схема пре .образовател .

Преобразователь включает (см. фиг. 1,) роторную 1 и статорную 2 части . Роторна  часть 1 включает вращающиес  магнитопроводы 3 с обмотками , равномерно расположенные по окружности вращени  на валу 4, ферромагнитный сердечник 5 с обмоткой б индуктивного токосъемника. Ферро-; магнитный сердечник 5 отделен от вращающихс  магнитопроводов 3 магнитным экраном 7.

Статорна  часть 2 включает второй ферромагнитный сердечник 8 с обмоткой 9 индуктивного токосъемника второй магнитный экран 10, р д Н-образных магнитопроводов - секторов 11 с расположенными на них измерительными обмотками 12. Между неподвижными магнитопроводами расположены ферромагнитные вставки 13, отделенные от каждого из них гарантированным воздушным зазором 14. Торщл неподвижных магнитопроводов имеют скос величина которого равна толщине вращающихс  магнитопроводов 3.

Дл  обеспечени  механической прочности роторна  1 и статорна  2 части преобразовател  залиты компаундом 15, например эпоксидной смолой.

Статорна  2 и роторна  1 части отделены друг от друга воздушны м зазором 16. .

На фиг. 2 приведены конструкции вращающегос  магнитопровода 3 с обмотками, неподвижный Н-образный магнитопровод 11 с измерительной обмоткой 12 в момент прохождени  магнитопровода 3 мимо магнитопровода 11 и показано соединение секций обмоток f

Секции 17 и 18, расположенные в окнах роторного магнитопровода 3, образуют модул ционную обмотку и соединены последовательно и встречно так, что создаваемые ими магнит ные потоки в секци х 17 и 18 направлены в среднем стержне 19 встречно. Свободные концы секций 17 и 18 подключаютс  к концам роторной обмотки 6, с11ужащей источником переменного тока (на фиг. 2 показано условно).

Секции 20 и 21, расположенные в тех же окнах роторного магнитопровода 3, образуют сигнальную обмотку, соединены последовательно и согласно а их свободные концы подключены к источнику преобразуемого посто нного сигнала, например, к термопаре 22.

Роторный магнитопровод 3 целесо образно выполн ть ишхтованным в виде набора пластин, изолированных друг от друга.

На фиг. 3 приведена электрическа  схема устройства. Секции 17 и 18

обмоток модул ции ( дл  удобства обозначены элементы только одного канала преобразовани  ) на всех вращающихс  магнитопроводах 3 соединены между собой последовательно и подключены к роторной обмотке 6 индуктивного токосъемника 23.

Измерительные обмотки 12 подклю чены к коммутатору 24, синхронизированному от датчика 25 скорости вращени  вала 4. Выход коммутатора 24 подключен к регистратору 26 ( их число может быть больше - на каждый вращающийс  магнитопровод 3 свой

регистрато1р ), например светлучевому осциллограмму или самописцу.

Преобразователь работает следующим образом рассматриваетс  работа одного канала преобразовани  .

Роторна  часть 1 преббраз вател 

к располагаетс  на проходной части вала 4 и вращаетс  вместе с ним. Питание секций 17 и 18 модул ционной обмотки осуществл етс  с помощью индуктивного токосъемника 23 (позиции 5,6,8 и 9 на фиг. 1 от источника переменного тока (на фиг. 1 показан условно). Вращающиес  секции 20, 21 сигнальной обмотки подключены к источнику преобразуемого сигнала , например к термопаре 22, и по ним протекает посто нный ток, величин .а которого пропорциональна разности темпега тур между спа ми термопары 22.

Создаваемый этим током магнитный поток Ф (см. фиг. 2 ) при прохождении вращакмдегос  магнитопровода 3 миМО ферромагнитного сердечника замыкаетс  в основном по двум пут м - .

по самому вращакйцемус  магнитопроводу 3 (магнитный поток |)и через воздушный зазор 16 по неподвижному магнитопровоДу 11 (магнитный поток Ф1 Если магнитное состо ние роторного магнитопровода 3 неизменно, то из- ,

за наличи  воздушного зазора Ф . Однако, если амплитуда тока в секци х 17,18 модул ционной обмотки достаточно велика и магнитные потоки в секци х 17 и 18 довод т материал

вращающегос  магнитопровода 3 до насыщени  (в основном в самых узких местах J, то соотношение проводи мостей на пут х магнитных потоков ф и существенно мен етс . Ф

резко возрастает, а Ф - уменьшаетс .

Поскольку секции 17,18 запитаны переменным током, то изменение магнитного потока Ф от минимгэльного до максимального значени  происход т дважды за период.

Эти иэ1« енени  навод т в обмотке 12 ЗДС удвоенной частоты тока модул ции , амплитуда которой пропорционгшьна величине посто нного тока в секци х 20,21 сигнальной обмотки.

Скорость вращени  объекта (роторной части 1/ на величину этой ЭДС не вли ет, так как направление си,ловых линий магнитного пол , создаваемого роторными секци ми 20,21 сигнальной обмотки, параллельно расположению витков измерительной обмоки 12.

Благодар  встречному включению секций 17,18 модул ционной обмотки при равенстве их чисел витков помехи от модулирующего пол  (перва  и нечетные гармоники частоты тока модул ции ) в измерительной обмотке 12 минимальны.

Таким образом, при прохождении вращающегос  магнитопровода 3 мимо неподвижного магнитопровода 11 последние с обмотками образуют магнитомодул ционный токосъемник 1 .

Сигнёш с обмотки .12 ттбступает через комиутатрр 2.4 :(например, кольцевого тйпа-, синхронизированный от ,датчика 25 скорости вргшени , на регистратор 26.

Каждыйвращающийс  магнитопровод 3 при вращении последовательно об .ходит все неподвижные магнитопрово . ды 11, а коквиутатор 24 последовательно подключает ко входу регистраTOfya 26 соответствующую измерительную 0.6МОТКУ 12.

Таким образом, осуществл етс  однозначна  передача;сигналов посто нного тока с вргшающегос  объекта на неподвижный в виде си«1литуды переменного напр жени  удвоенной частот тока модул ции.

П1Ж необходимости получени  информации с каждого датчика 22 за один оборот последовательно коммутатор 24 может непрерывно подключать одиу и ту же измерительную обмотку 12 к регистратору 26 и информеди  с небольшими раэрыва ш на врем  перехода роторного магиитопррвод 3 от одного неподвижного магнитопровода 11 к другому может быть передана через каждый канал преобразовани .

Если за один оборот вала 4 достаточно получить информацию о величине посто нного сигнала в роторных секци х 20,21 сигнальных обмоток

один ра, то достаточно одного статорного магнитопровода 11 с измерительной обмоткой 12.

Датчик скорости вращени  25 может быть выполнен в виде одновибратора, выдающего управл ющие импульсы на коммутатор 24 в моменты прохождени  мимо него вращающихс  магнитопроводов 3.

В моменты перехода вращающегос  магнитопровода 3 от одного статорного магнитопровода 11 к другом магнитное сопротивление на пути магнитного потока Ф за счет введени  ферромагнитной вставки 13 и скоса торцов статорных магнитопроводов 11 увеличиваетс  незначительно, так как магнитный поток ф начинает замыкатьс  по следующему пути: статорный магнитопровод 11 - воздушный зазор 14 - ферромагнитна  вставка 13 - второй воздушный зазор 14 статорный магнитопровод 11. Поскольку величина воздушных .зазоров 14 выполн етс  минимальной, то и изменени  магнитного потока Ф при переходе от одного статорного магнитопровода 11 к другому существенно уменьшаютс .

Наилучшие результаты получаютс  при выполнении ферромагнитной вставки 13 в вид@.буквы П, повтор ющем сечение Н-образного статорного магнитопровода 11.

В макетнсми варианте устройства введение ферромагнитных вставок 13 позвол ет уменьшить амплитуду переходных процессов почти в 2 раза и уменьшить их длительность в 2-, 6 раза по сравнению с прототипом.

Дл  уменьшени  габаритов устройства в осевом направлении роторные и статсфные магиитопроводы с обмоткгими могут располагатьс  в одной плоскости с ИНДУКТИВНЫМ токосъемником (позиции 5, 6, 8 и 9 ). Предлагаемый преобразователь дл  бесконтактной передачи сигналов посто нного тока с вращгиоцегос  объекта позвол ет в небольшом объеме полу чить достаточно большое число каналов преобразовани  (10-12 на дигшетре 250 мм при ширине 30-35 VM). Допуски на изготовление элементов преобразовател  достаточно велики исборка не вызывает существенных затруднений ..

Сокращение амплитуды и, длительности переходных процессов в неподвижной обМотке 12 позвол ет повысить точностьпреобразовани ,

1Т1 I I ГТТ

Claims (1)

1. ' ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕСКОЕ ТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий роторную часть, состоящую из равномерно расположенных по окружности магнитопроводов, выполненных в виде набора пластин с двумя окнами, в которых расположены секции сигнальных обмоток, соединенные последовательно и согласно, и секции общ^Д обмотки модуляции, соединенные последовательно и встречно на каждом магнитопроводе, статорную * часть, состоящую из равномерно расположенных по окружности магнитопроведов, выполненных в виде Н-образных секторов с расположенными на средней их части измерительными обмотками, индуктивный токосъемник, роторная обмотка которого подключена к общей обмотке модуляции, коммутатор, к входам которого подключены измерительные обмотки, и датчик скорости вращения объекта, соединенный с коммутатором, о т лича юк и й с я тем, что, с •целью повышения точности преобразования, дополнительно введены ферромагнитные вставки, расположенные с гарантированным зазором между неподвижными Я-образными магнитопроводами, а торцевые части Н-образных магнитопроводов выполнены со скосом, величина которого равна толщине набора пластин роторного магнитопровода, и ферромагнитные вставки , выполнены в виде буквы П, повторяющей сечение Н-образного статорного магнитопровода.