Преобразователь для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта

 

l. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЖДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЬЕКТА, соде1икачий магнитопровод , имеющий два.неподвижных основания, соединяющие их внутренний и внешний полые концентричные цилиндры и вращающуюся мезвду неподвижными основаниями на валу.часть, а также модуляционную обмотку, расположенную между основаниями внутри внутреннего .концентричного цилиндра, и вращающуюся сигнальную обмотку, расположенную на вращающейся части магнитопровода , причем плоскости витков модуляционной и измерительной обмоток перпендикуляриы 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 встречна, каждая из KOTOIH IX расположена между стенкой одного из оснований и одной из стенок ферромагнитной , вращающаяся часть магнитопровода выполнена в виде кольца с выступами, а вращающаяся сигнальная 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 чающийся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности, дополнитель ное ферромагнитное кольцо 00 00 О) и каждый из выступов роторной части снабжены полюсными наконечника1«1. сд ю

!

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ONINIM

PECfMiJIMH

agl И!) 4 (51) G 01 D 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И Of ÍÐbIÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н aBTOPCKOMV СЗИДВТЕЛЬСТВМ р.л".

1 ч ! м ., (21) 3570161/24-21 (22) 24. 03. 83. (46) 07102.85. Бюлi (72) В.Б.Малешин, В.Г.Гусев и М.П.Иванов (71) УФимский ордена Ленина авиационньй институт им.Орджоникидзе (53) 621.317.3(088.8) (56) 1.Богатенко И.M. Контроль температуры электрических машин. Киев, "Техника", 1975.

2, Авторское свидетельство СССР

У 904003, кл. G 01 0 5/12, 1982. (54)(57)1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯ10ЩИХСЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ВРАЩА10ЩЕГОСЯ ОБЬЕКТА, содержащий магнитопровод, имеющий два.неподвижных основания, соединяющие их внутренний и внешний полые концентричные цилиндры и вращающуюся между неподвижными основаниями на вану. часть, а также модуляционную обмотку, расположенную между основаниями внутри внутреннего ,концентричного цилиндра, и вращающуюся сигнальную обмотку, расположенную на вращающейся части магнитопровода, причем плоскости витков модуляционной и измерительной обмоток. перпендикулярны осн вращения вала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введена ферромагнитная шаиба, 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 е

- кольца с выступами, а вращающаяся сигнальная обмотка выполнена. в виде секций, расположенных на вйступах роторной части и соединенных между собой последовательно и согласно. р

2. Преобразователь но п.1, о тл и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в дополнитель1ное ферромагнитное кольцо ф„ ) и каждый as выступов роторной части Q() снабжены полюсными наконечниками.

1138652

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в энергомашиностроении для контроля температуры роторов электрических машин, в авиадвигателестроении для контроля температуры вращающихся частей ГТД, а также в тех отраслях промышленности, где.требуется измерение температуры вращающихся частей машины при повышенных (до 300—

1О

350 С) температурах в месте распоо ложения токосъемного узла.

Известны устройства для бесконтактной передачи измерительных сигналов с вращающихся объектов, в которых в качестве передающего преобразователя используются индуктивные или емкостные токосъемники, а на вращающемся объекте расположен электронный блок преобразования 20 постоянного (или медленно изменяющегося) сигнала в переменный сигнал (11.

Однако данные устройства обладают узким диапазоном рабочих температур и сравнительно большой погрешностью преобразования..

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь для передачи медлен- 30 но изменяющихся электрических сигналов с подвижного объекта на неподвижный, содержащий магнитопровод с измерительной, модуляционной и вращающейся обмоткам»», при этом магнитопровод имеет два неподвижных основания, соединякнцие их внутренний и внешний поль»е концентрнчнь»е цилиндры и вращающуюся между неподвижными основаниями на валу часть, а »О также модуляционную обмотку, расположенную между основаниями внутри внутреннего концентричного цилиндра, и вращающуюся сигнальную обмотку, расположенную на вращающейся части магнитопровода, причем плоскости витков модуляционной и измерительной обмоток перпендикулярны оси вращения вала 7„23.

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности преобразователя. 55

Поставленная цель достигается тем, что в 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 магнитопровода, причем плоскости витков модуляционной и измерительной обмоток перпендикулярны оси вращения вала, дополнительно введена ферромагнитная шайба, расположенная внутри полого концентричного цилиндра посередине между основаниями, измерительная обмотка выпол-.. нена 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.

Кроме того, дополнительное ферромагнитное кольцо и каждый из выступов роторной части снабжены полюсными наконечниками.

На чертеже представлен предлагаемый преобразователь для бесконтактной передачи.

Устройство содержит вал l с расположенной на нем роторной частью 2 магнитопровода, два неподвижных основания 3 и 4 магнитопровода, сое диненных двумя 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 вращающуюся сигнальную 9, неподвижную измерительную 10 и неподвижную модуляционную 11 обмо.тки.

Роторная часть 2 магнитопрсвода состоит иэ вращающегося кольца с выступами 12 и поль сными наконечниками 13.

Вращающаяся сигнальная обмотка 9 состоит иэ ряда секций, нлмотан»»ых

1138652 4 моники. Если ферромагнитная шайба 7 смещена относительно оси симметрии преобразователя, то для получения аналогичных параметров необходимо изменять соответствующим образом числа витков в секциях измерительной обмотки 10.

Воздушные зазоры между вращающи- . мися и неподвижными частями магнито-!

0 провода преобразователя могут быть выполнены в пределах 0,15 — 0,2 мм, а при тщательной регулировке - до

0,1 мм.

Преобразователь работает следую-!

5 щим образом.

При подключении вращающейся сигнальной обмотки 9 к источнику медленно изменяющегося измерительного сигнала (не показан), расположенного на вращающемся объекте, например к термопаре, по вращающейся обмотке

9 протекает соответствующий ток, создающий магнитный поток ф . Этот магнитный поток замыкается по магни.топроводу, как показано на чертеже.

Поскольку значение магнитного потока Ф практически неизменно,. то токосцепление его с витками секций измерительной обмотки 10 при отсутствии тока в модуляционной обмотке

11 не меняется, и никакая ЭДС на измерительной обмотке 10 практически не наводится.

3 на выступы 12 и соединенных между собой последовательно и согласно.

Измерительная обмотка 10 состоит из двух одинаковых секциИ, расположенных по сторонам ферромагнитной шайбы 7 между основаниями 3 и 4 и соединенных между собой последовательно и встречно.

Модуляционная обмотка 11 расположена между полыми концентричнцми цилиндрами 5 и 6.

Плоскости витков измерительной

10 и модуляционной 11 обмоток перпендикулярны оси вращения вала преобразователя, а плоскости витков вращающейся сигнальной обмотки 9 параллельны оси.

Для увеличения чувствительности зазоры в магнитной .цепи преобразователя в месте стыка неподвижных частей магнитопровода должны выполняться максимально возможными, а полюсные наконечники 13 роторной части магнитопровода и наконечники 8 ферромагнитной шайбы 7 должны иметь возможно большую, площадь взаимного перекрытия, что обеспечивает увеличе" ние эффективной площади зазора между роторной и статорной частями магнитопровода.

Аналогично для увеличения чувствительности преобразователя необходимо стремиться к возможно большой площади перекрытия боковых стенок роторной части 2 и неподвижных оснований 3 и 4

Толщины стенок полых концентричных цилиндров 5 и 6 должны быть таковы, чтобы площади их сечений были равны, что обеспечивает их 4О одновременное насыщение. При этом толщины стенок неподвижных оснований

3 и 4 должны быть таковы, чтобы их материал не насыщался магнитными потоками рассеяния модуляционной обмотки !l. .Ориентировочно толщина оснований 3 и 4 должна быть в 5-6 раз больше толщины стенки полого ферромагнитного цилиндра 5.

Наиболее эффективно преобразова-. тель работает при симметричной магнитной цепи и одинаковом числе витков в секциях измерительной обмотки !О.

В этом случае в выходном сигнале преобразователя практически полностью55 отсутствуют сигналы первой гармоники и тока модуляции и сигнал неинформа: тивной трансформаторной второй гарПри подключении модуляционной обмотки 11 к источнику переменного тока модуляции с частотой f {не показан) в магнитной цепи появляется переменный магнитный поток Ф„, замыкающийся по пути, показанному на чертеже.

При достаточно большом значении тока в модуляционной обмотке 11 полые ферромагнитные цилиндры 5 и 6 насыщаются, и их магнитное сопротив-. ление изменяется из-эа симметричности кривой намагничивания материала магнитопровода с частотой 2f. С той же частотой происходит изменение магнитного потока 1 от максимального до минимального значений, а значит и токосцепления его с витками измерительной обмотки 10. В результате в обеих секциях измерительной обмотки 10 наводится ЭДС с частотой 2f амплитуда которой однозначно соответствует току во вращающейся сигнальной обмотке 9. 1138652

Составитель В,,Скоробогатова

Редактор С,Саенко. Техред С.Йовжий Корректор М.Леонтюк

Заказ 10675/30 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Поскольку секции неподвижной измерительной обмотки 10 включены встречно и последовательно, то ЭДС первой гармоники, наводимые потоками рассеяния обмотки 11 модуляции, и высших нечетных гармоник равны по значению, направлены встречно и взаимно компенсируются., Аналогично компенсируются и ЭДС трансформаторной втррой гармоники, имеющей место из-за нелинейности кривой перемагничнвания и при отсутствии преобразуемого медленно изменяющегося измерительного сигнала. В то же время для информативной ЭДС второй гармоники секции измерительной обмотки !О включены. согласно (для магнитного поля) и сигнал на них суммнруется, Таким образом, наводимая на неподвижной измерительной обмотке

ЭДС второй гармоники тока модуляции преобразователя однозначно соответствует значению преобразуемого сит нала. !

0 Предлагаемый преобразователь имеет малую погрешность преобразования по сравнению с известным.

Эта погрешность при идеальной симметрии конструкции преобразователя !

5 полностью отсутствует,