Промышленность \ Основы автоматики и автоматизация производственных процессов

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу "Основи автоматики й автоматизація виробничих процесів", страница 7

За даними таблиці 3.1 побудувати графіки U2 ЭКСП = f(δ) для UП = 10В и    UП = 15В в тих же координатних осях, що і попередні графіки.

Порівняти графіки U2 ТЕОР = f(δ) і U2 ЭКСП = f(δ).

5. Контрольні питання

1) Призначення трансформаторних датчиків.

2) Принцип роботи трансформаторного датчика.

3) Пристрій простого і диференціального датчика.

4) Переваги диференціального трансформаторного датчика перед простим.

5) Вид статичних характеристик простого і диференціального трансформаторних датчиків.

6) Застосування трансформаторних датчиків.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

ДОСЛІДЖЕННЯ ФЕРРОДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

1. Феродинамічні перетворювачі

Феродинамічні перетворювачі є перетворювачами кутових переміщень у пропорційні значення е.д.с. перемінного струму.

Магнітна система перетворювача (рисунок 4.1), утворена магнитопроводом 1, башмаком 2, сердечником 3 і плунжером 4, має два повітряних зазори: кільцевий зазор 5 і регульований за допомогою плунжера 4 зазор 6.

Рисунок 4.1 - Схематичне зображення феродинамічного перетворювача ПФ

Обмотка збудження перетворювача WВ розміщена в котушці 7 і живеться перемінним струмом промислової частоти. Створюваний нею магнітний потік індукує е.д.с. в обмотці зсуву WСМ, намотаної поверх обмотки збудження, і в обмотці WР рамки 8 перетворювача.

          Обмотки рамки і зсуву перетворювача з'єднуються послідовно.

Принцип роботи датчика полягає в наступному. При подачі на обмотку збудження перемінного струму в магнитопроводу виникає магнітний потік. У повітряному зазорі, у якому переміщається рамка, створюється радіальний магнітний потік. У нейтральному положенні рамки NN магнітний потік не перетинає її площини і величина  е.д.с. що наводиться в ній дорівнює нулю. При повороті рамки на кут α від нейтрали в ній індукується величина е.д.с., пропорційна куту повороту.

Фаза е.д.с. що наводиться міняється на 180º при повороті рамки в одну чи іншу сторону від нейтралі.

Робочий кут повороту рамки складає 40º (по 20º від нейтралі в кожну сторону).

Вибір такого діапазону виміру обумовлений нелінійністю закону зміни е.д.с. при повороті рамки від нейтрали. Він має вид [2]:

,                     (4.1)

де ω - кутова частота;

      ψ - число потокозціпленій рамки;

      ВС - амплітудне значення середньої індукції в зазорі;

       l - активна довжина рамки;

       R - середній радіус рамки.

Але в зазначеному вище діапазоні можна прийняти:

тобто  характеристика буде лінійною.

На рисунку 4.2 а, приведені статичні характеристики датчика, що виражають залежність між кутом повороту рамки і вихідною напругою при нормальній напрузі збудження.

Рисунок 4.2 - Статичні характеристики феродинамічного перетворювача:

а) - вплив обмотки зсуву, включеної щодо обмотки рамки   (1 - відключена, 2 - згідно, 3 - зустрічно); б - вплив плунжера (1 - у нейтральному положенні, 2 - повернутий по годинній стрілці, 3 - повернутий проти годинній стрілки)

По осі абсцис відкладена величина кута повороту рамки від нейтрали в градусах, а по осі ординат - значення вихідної напруги датчика.

Характеристика 1 відноситься до датчиків без обмотки зсуву, вихідна напруга яких міняється від - 1,2 до +1,2 В при кутах повороту рамки від -20º до +20º відносно нейтрали.

Характеристика 2 відноситься до датчиків з вихідною напругою від 0 до 2,4В при повороті рамки на той же кут. У цих датчиках нульовому значенню э.д.с. відповідає положення рамки в одному з її крайніх положень, наприклад, при α, рівному -20º. Це досягається за рахунок підсумовування е.д.с. рамки з е.д.с. обмотки зсуву при згодному включенні обмоток.

Змінюючи підключення кінців обмотки зсуву, тобто  включаючи її зустрічно з обмоткою рамки, можна одержати нульове значення сумарної е.д.с. при іншім крайнім положенні рамки (характеристика 3).

При повороті плунжера змінюється величина повітряного зазору, тобто  змінюється опір магнітного ланцюга й індуктивність у зазорі. Отже, згідно (4.1), при тому самому куті повороту в рамці індукується е.д.с. іншої величини (точки В и С, рисунок 4.2 б).

          Нелінійність характеристик датчика в межах робочого кута повороту не перевищує ±0,4%.

Феродинамічні датчики використовуються для перетворення кутових механічних переміщень в електричний сигнал, наприклад, як  вихідні датчики приладів для виміру  чи тиску витрати. Крім того, їх застосовують для реалізації математичних операцій, наприклад, у підсумовуючих, множно-ділильних блоках.

2. Опис лабораторного стенда

Зовнішній вигляд лабораторного стенда для дослідження феродинамічного перетворювача приведений на рисунку 4.3. На лицьовій панелі встановлені:

1) Феродинамічний перетворювач ПФ, що має покажчик зі шкалою, і виведений назовні регулятор положення плунжера УПП.

2) Вольтметр PV з перемикачем меж для виміру вихідного сигналу перетворювача.

3) Вторинний прилад феродинамічної системи ВФС для реєстрації вихідного сигналу перетворювача.

4) Тумблер S1 для включення живлення стенда з запобіжником і індикаторною лампою.

5) Тумблер S2 для підключення обмотки зсуву до обмотки рамки.

6) Тумблер S3 для включення обмотки зсуву "згідно" чи "зустрічно" з обмоткою рамки.

7) Тумблер S4 для підключення до виходу перетворювача вторинного приладу.

Принципова електрична схема лабораторного стенда приведена на рисунку 4.4. У роботі досліджується промисловий феродинамічний перетворювач типу ПФ3, у якому додатково забезпечена можливість зміни підключення обмотки зсуву і її виключення зі схеми.

3. Дослідження основної схеми феродинамічного перетворювача

1) Тумблер S2 установити в положення "Р".

2) Регулятором УПП установити плунжер у середнє (нейтральне) положення.

3) Тумблер S4 установити в положення "1".

Скачать файл