SU1138652A1 - Преобразователь дл бесконтактной передачи медленно измен ющихс измерительных сигналов с вращающегос объекта - Google Patents

Abstract

l. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЖДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЬЕКТА, соде1икачий магнитопровод , имеющий два.неподвижных основани , соедин ющие их внутренний и внешний полые концентричные цилиндры и вращающуюс  мезвду неподвижными основани ми на валу.часть, а также модул ционную обмотку, расположенную между основани ми внутри внутреннего .концентричного цилиндра, и вращаю- щуюс  сигнальную обмотку, расположенную на вращающейс  части магнитопровода , причем плоскости витков модул ционной и измерительной обмоток перпендикул риы оси вращени  вала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него дополнительно введена ферромагнитна  шайба, расположенна  внутри полого концентричного цилиндра посередине между основани ми, измерительна  обмотка выполнена в виде двух секций, включенных последовательно и встречна, кажда  из KOTOIH IX расположена между стенкой одного из оснований и одной из стенок ферромагнитной , вращающа с  часть магнитопровода выполнена в виде кольца с выступами, а вращающа с  сигнальна  обмотка выполнена: в виде секций, расположенных на выступах роторной части JK соединенных между собой последова тельно и согласно. 8 2. Преобразователь по п.I, о т - л и чающийс  тем, что, с целью повьш1ени  чувствительности, дополнитель ное ферромагнитное кольцо 00 00 О) и каждый из выступов роторной части снабжены полюсными наконечника1«1. сд ю

Description

Изобретение относитс  к измерите ной технике и может быть использова но в энергомашиностроении дл  контр л  температуры роторов электрически машин, в авиадвигателестроении дл  контрол  температуры вращающихс  ч тей ГТД, а также в тех отрасл х промыпшенности, где.требуетс  измерение температуры вращающихс  часте машины при повышенных (до 300 - 350 ° С) температурах в месте расположени  токосъемного узла. Известны устройства дл  бесконтактной передачи измерительных сигналов с вращающихс  объектов, в которых в качестве передающего преобразовател  используютс  индуктивные или емкостные токосъемники, а на вращающемс  объекте расположен электронный блок преобразовани  посто нного (или медленно измен ющегос ) сигнала в переменньй сигнал l , Однако данные устройства обладаю узким диапазоном рабочих температур и сравнитёльнр большой погрешностью преобразовани . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  преобразователь дл  передачи медлен но измен ющихс  электрических сигналов с подвижного объекта на неподвижный , содержащий магнитопро- вод с измерительной, модул ционной и вращающейс  обмоткеа, при этом магнитопровод имеет два неподвижных основани , соедин ющие их внутренни и внешний полые концентричнь1е цилиндры и вращающуюс  между неподвиж ными основани ми на валу часть, а также модул ционную обмотку, расположенную между основани ми внутри внутреннего концентричного цилиндра и вршцающуюс  сигнальную обмотку, -расположенную на вращающейс  части магнитопровода, причем плоскости витков модул ционной и измерительной обмоток перпендикул рны оси вращени  вала C2l. Недостатком известного устрой- ства  вл етс  низка  точность преобразовани . Цель изобретени  - повьш ение точности и чувствительности преобра зовател , Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь дл  бесконтактной передачи медленно изме52 н ющихс  измерительных сигналов с вращающегос  объекта, содержащий магнитопровод, имеющий два неподвижных основани , соедин ющие их внутренний и внешний полые концентричные цилиндры и вращающуюс  между неподвижными основани ми на валу часть, а также модул ционную обмотку , расположенную между основани ми внутри внутреннего концентричного цилиндра, и вращающуюс  сигнальную обмотку, расположенную на вращающейс  части магнитопровода, причем плоскости витков модул ционной и измерительной обмоток перпендикул рны оси вращени  вала, дополнительно введена ферромагнитна  шайба, расположенна  внутри полого концентричного цилиндра посередине между основани ми , измерительна  обмотка выполнена JB виде двух секций, включенных последовательно и встречно, кажда  из которых расположена между стенкой одного из оснований и одной из стенок ферромагнитной шайбы, вращающа с  часть магнитопровода выполнена в виде кольцас выступами, а вращающа с  сигнальна  обмотка выполнена в виде секций, расположенных на выступах роторной части и соединенных между собой последовательно и согласно. Кроме того, дополнительное ферромагнитное кольцо и каждый из выступов роторной части снабжены полюсными наконечниками. На чертеже представлен предлагаемый преобразователь дл  бесконтактной передачи. Устройство содержит вал 1 с расположенной на нем роторной частью 2 магнитопровода, два неподвижных основани  3 и 4 магнитопровода, сое- диненных двум  полыми концентричными цилиндрами; первым внутренним 5 и вторым внешним 6, ферромагнитную шайбу 7 с полюсным наконечником 8, соединенную по наружному диаметру с первым внутренним цилиндром 5, а также вращающуюс  сигнальную 9, неподвижную измерительную 10 и неподвижную модул ционную 1 1 обмо.тки. Роторна  часть 2 магнитопровода состоит из вращающегос  кольца с выступами 12 и полюсными наконечниками 13. Вращающа с  сигн.чльна  обмотка 9 состоит из р да секций, {замотанных на выступы 12 и соединенных между собой последовательно и согласно. Измерительна  обмотка 10 состоит из двух одинаковых секций, расположенных по сторонам ферромагни1;ной шайбы 7 между основани ми 3 и 4 и соединенных между собой последова тельно и встречно. Модул ционна  обмотка 11 распо ложена ме оду полыми концентричными цилиндрами 5 и 6. Плоскости витков измерительной 10 и модул ционной 11 обмоток перпендикул рны оси вращени  вала преобразовател , .а плоскости витков вращающейс  сигнальной обмотки 9 параллельны оси. Дл  увеличени  чувствительности зазоры в магнитнрй цепи преобразова тел  в месте стыка неподвижных частей магнитопровода должны выполн тьс  максимально возможными, а полюсные наконечники 13 роторной части магнитопровода и наконечники ферромагнитной шайбы 7 должны иметь возможно больщую .площадь взаимного перекрыти , что обеспечивает увелич ние эффективной площади зазора межд роторной и статорной част ми магнит провода . Аналогично дл  увеличени  чувствительности преобразовател  необходимо стремитьс  к возможно большой площади перекрыти  боковых стенок роторной части 2 и неподвижных осно ваний 3 и 4 . Толщины стенок полых концентричных цилиндров 5 и 6 должны быть таковы, чтобы площади их сечений были равны, что обеспечивает их одновременное насыщение. При этом толщины стеною неподвижных основани 3 и 4 должны быть таковы, чтобы их материал не на;сьш1алс  магнитными потоками рассе ни  модул ционной обмотки 11. Ориентировочно толщина оснований 3 и 4 должна быть в 5-6 р больше толщины стенки полого ферромагнитного цилиндра 5. Наиболее эфc eктивнo преобразова- тель работает при симметричной магнитной цепи и одинаковом числе витк в секци х измерительной обмотки 10, В этом случае в выходном сигнале преобразовател  практически пблност отсутствуют сигналы первой гармоник и тока модул ции и сигнал неинформа тивной трансформаторной второй гармоники . Если ферромагнитна  шайба 7 смещена относительно оси симметрии преобразовател , то дл  получени  аналогичных параметров необходимо измен ть соответствзпощим образом числа витков в секци х измерительной обмотки 10.. Воздушные зазоры между вращающимис  и неподвижными част ми магнитопровода преобразовател  могут быть вьтолнены в пределах 0,15 - 0,2 мм, а при тщательной регулировке - до 0,1 мм. Преобразователь работает следую щим образом. При подключении вращающейс  сигнальной обмотки 9 к источнику медленно измен ющегос  измерительного сигнала (не показан), расположенного на вращающемс  объекте, например к термопаре, по вращающейс  обмотке 9 протекает соответствующий ток, создающий магнитный поток Ф . Этот магнитный поток замыкаетс  по магни- топроводу, как показано на чертеже. Поскольку значение магнитного потока Фо практически неизменно,, то . токосцепление его с витками секций измерительной обмотки 10 при отсутствии тока в модул ционной обмотке I1 не мен етс , и никака  ЭДС на измерительной обмотке 10 практически не наводитс . При подключении модул ционной обмотки 11 к источнику переменного тока модул ции с частотой f (не показан) в магнитной цепи по вл етс  переменный магнитный поток Фд, замыкакщийс  по пути, показанному на чертеже. При достаточно большом значении тока в модул ционной обмотке 11 полые ферромагнитные цилиндры 5 и 6 насыщаютс , и их магнитное сопротивление измен етс  из-за симметричности кривой намагничивани  материала магнитопровода с частотой 2f. С той же частотой происходит изменение магнитного потока от максимального о минимального значений, а значит и токосцеплени  его с витками измерительной обмотки 10. В результате обеих секци х измерительной обмотки 10 наводитс  ЭДС с частотой 2f, амплитуда которой однозначно соответствует току во вращающейс  сигнальой обмотке 9.

5

Поскольку секции неподвижной измерительной обмотки 10 включены встречно и последовательно, то ЭДС первой гармоники, наводимые потоками рассе ни  обмотки 11 модул ции, и высших нечетных гармоник равны по значению, направлены встречно и взаимно компенсируютс ., Аналогично компенсируютс  и ЭДС трансформаторной втррой гармоники, имеющей место из-за нелинейности кривой перемагни чивани  и при отсутствии преобразуемого медленно измен ющегос  измерительного сигнала. В то же врем  дл  информативной ЭДС второй гармо-

386526

НИКИ секции измерительной обмотки 10 включены.согласно (дл  магнитного пол ) и сигнал на них суммируетс . Таким образом, наводима  на неподвижной измерительной обмотке

ЭДС второй гармоники тока модул ции преобразовател  однозначно соответствует значению преобразуемого сиг- нала.

10 Предлагаемый преобразователь имеет малую погрешность преобразовани  по сравнению с известным. Эта погрешность при идеальной си№метрии конструкции преобразовател 

tS полностью отсутствует.

-А

Р

12

Claims (2)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащий магнитопровод, имеющий два·неподвижных основания, соединяющие их внутренний и внешний полые концентричные цилиндры и вращающуюся между неподвижными основаниями на валу.часть, а также модуляционную обмотку, расположенную между основаниями внутри внутреннего концентричного цилиндра, и вращающуюся сигнальную обмотку, расположенную на вращающейся части магнитопро вода, причем плоскости витков модуляционной и измерительной обмоток перпендикулярны оси вращения вала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введена ферромагнитная шайба, расположенная внутри полого концентричного цилиндра посередине между основаниями, измерительная обмотка выполнена в виде двух секций, включенных последовательно и встречно, каждая из которых расположена между стенкой одного из оснований и одной из стенок ферромагнитной шайбы, вращающаяся часть магнитопровода выполнена в виде кольца с выступами, а вращающаяся сигнальная обмотка выполнена: в виде секций, расположенных на выступах роторной части и Соединенных между собой последовательно и согласно,

2. Преобразователь по п.1, о тл и чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, дополнительное ферромагнитное кольцо и каждый из выступов роторной части снабжены полюсными наконечникам!.

SU ..,.1138652