Стенд для испытаний электромагнита
СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 Н 49/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪ|ТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689731/07 (22) 11.05.89 (46) 23.04.91. Бюл. № 15 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А. С. Важенин (53) 621.318.3.004.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТА (57) Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и предназначено для контроля параметров электромагнитов (ЭМ). Цель изобретения расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых ЭМ и повышение точности измерений, достигается за счет применения универсальной аналоговой вычислительной схемы (АВС), реализованной на
Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и, предназначено для контроля параметров электромагнитов (ЭМ).
Цель — расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых электромагнитов и повышение точности измерений.
На чертеже представлена структурная схема стенда.
Стенд содержит источник питания 1, трехобмоточный дифференцирующий трансформатор (ТДТ) 2, датчик напряжения
3, раэностный усилитель 4, блоки перемножения 5 и 6, датчик тока 7, дифференцирующий усилитель 8, суммирующий усилитель 9, „„5U„„1644249 А1 стандартных высокоточных микросхемах. Вычисление электромагнитного усилия осуществляется по формуле
I I р <- < U + (0 — 2 Я I ) . | гэм =.< — с1т, где О, о ч
U, i i v, 8 — напряжение, производная на| . | пряжения, ток, производная тока, скорость и активное сопротивление обмотки электромагнита соответственно. Для замедления переходного процесса при снятии статических тяговых характетистик применен дроссель с постоянной индуктивностью, во много раз превышающей индуктивность электромагнита. Отме <енные особенности позволяют существенно повысить производительность труда и точность измерений, проводить испытания любых ЭМ, получить статические и динамические тяговые характеристики, оценить уровень вихревых токов и определить время срабатывания ЭМ. 1 ил. блок деления 10, датчик скорости 11 и интеграторы 12, 13.
Трехобмоточный дифференцирующий трансформатор имеет магнитную проводимость, существенно превышающую максимальную магнитную проводимость исследуемого ЭМ. При этом одна из первичных обмоток, включаемая в силовую (токовую) цепь, выполнена маловитковой, а вторая — многовитковой, с числом витков не менее 100.
Многовитковая первичная обмотка используется при определении статических тяговых характеристик, выполняя роль пускового реактора, затягивающего переходный процесс в электрической цепи.
1644249
Вторичная обмотка ТДТ является источником информации о производной тока..
Магнитная система ТДТ выполнена ненасыщенной. Наличие информации о производной тока позволяет дополнительно (при необходимости) определить время срабатыв.ания ЭМ.
Корпус исследуемого электромагнита
14 механически связан с неподвижной системой стенда, а его шток (якорь) — с подвижной системой датчика скорости 11, Выход источника питания 1 соединен с входом (с одной из первичных обмоток) трехобмоточного дифференцирующего трансформатора 2. Вторичная (измерительная) обмотка трансформатора соединена с первым входом блока перемножения 5. Последовательно с силовой обмоткой трансформатора включены датчик тока 7 и обмотка исследуемого электромагнита 14, Параллельно обмотке ЭМ подключены датчик напряжения 3 и вход дифференцирующего усилителя 8. Выход датчика напряжения соединен с первым входом разностного усилителя 4, Выход датчика тока соединен с вторым входом разностного усилителя и первым входом блока перемножения 6. Выход разностного усилителя 4 соединен с вторым входом блока перемножения 5, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя 9, второй вход которого соединен с выходом блока перемножения 6, вход которого соединен с выходом дифференцирующего усилителя 8,.
Выход суммирующего усилителя 9 соединен с первым входом блока деления 10, Первый выход датчика скорости 11 соединен с входом интегратора 12, а второй — с вторым входом блока деления 10, выход которого соединен с входом интегратора 13.
В стенде аналоговая вычислительная схема (АВС) определяет электромагнитное усилие не по формуле
Fýì=0,5 (i — — ф — ), (1) х 3x . справедливой лишь для небольшой группы электромагнитов с ненасыщенной магнитной системой, а по универсальной формуле
t I
iU + U — 2Ri о ч где 0, О, i, i, 8, ч — напряжение, производ! ная напряжения, ток; производная тока, активное сопротивление обмотки ЭМ и скорость соответственно.
Выражение (2) получено из условия постоянства активного сопротивления;
Уравнение (2) универсально и справедливо для любого электромеханического преобразователя и позволяет определить
45
55 ной магнитной системой и существенно (в
20 электромагнитное, усилие с высокой точностью, используя стандартныевысокоточные электронные устройства.
Стенд работает следующим образом.
Исследуемый электромагнит крепится на установочной плите, а его шток механически соединяется с подвижной системой датчика скорости 11, При снятии статических характеристик в токовую цепь электромагнита включается многовитковая первичная обмотка трансформатора 2, при исследовании динамических характеристик — маловитковая.
Под действием силы тяжести от массы подвижных частей электромагнита и датчика скорости шток (якорь) электромагнита ус,тановится в положение, соответствующее максимальному рабочему воздушному зазору. После этого устанавливаются нулевые значения напряжения на выходах всех элек-. тронных преобразователей (блоков). Затем устанавливается нужное значение напряжения на выходе источника питания и включается электромагнит. Изменение перемещения, скорости, тока и электромагнитной силы визуализуется посредством запоминающего осциллографа или документируется с помощью графопостроителя или цифропечатающего устройства. При достижении якорем стопа электромагнит отключается конечным выключателем (на схеме не показан) и шток (якорь) возвращается в исходное положение.
B случае необходимости осуществляется тарировка (определяется масштаб) статической тяговой характеристики электромагнита посредством калибровочных масс, присоединяемых к механическому выходу электромагнита.
Если в качестве датчика скорости использовать магнитоэлектрический преобразователь, то при резистивном датчике тока и электронном датчике производной напряжения возможно определение электромагнитной силы с погрешностью, не превышающей 1...27;, Таким образом, введение в структурную схему стенда датчиков тока, напряжения, производной напряжения, скорости и специальной аналоговой вычислительной схемы позволяет определить статические и динамические характеристики электромагнитов как с насыщенной, так и ненасыщен3 — 5 раз) повысить точность вычисления электромагнитного усилия.
Все это позволяет предлагаемый стенд использовать не только для исследований электромагнитов, но и для оперативного
1644249 м®
Составитель Д.Тарасов
Техред M.Mîðãåíòàë
Корректор Л.Пилипенко
Редактор О.Стенина
Заказ 1464 Тираж 354 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 контроля их качества в процессе производства.
Формула изобретения
Стент для испытаний электромагнита, содержащий источник питания, два блока 5 перемножения, два усилителя, два интегратора, трансформатор, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых электромагнитов и 10 повышения точности измерений, в него введены разностный усилитель, датчик напряжения, датчик тока, датчик скорости, блок деления, в качестве трансформатора использован трехобмоточный дифференциру- 15 ющий трансформатор (ТДТ) в качестве первого усилителя выбран дифференцирующий усилитель, а в качестве второго усилителя использован суммирующий усилитель, при этом выход источника питания соеди- 20 нен с входом ТДТ, первый выход которого соединен с входом датчика тока, а второй выход соединен с первым входом первого блока перемножения, второй вход которого соединен с выходом разностного усилителя, первый выход датчика тока соединен с входом дифференцирующего усилителя, с выводами для подключения обмотки испытываемого электромагнита и с входом датчика напряжения, выход которого соединен с первым входом разностного усилителя, второй вход которого соединен с первым входом второго перемножителя и с вторым выходом датчика тока, выход дифференцирующего усилителя соединен с вторым входом второго блока перемножения, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого подсоединен к выходу первого-блока перемножения, выход суммирующего усилителя соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с входом первого интегратора, причем датчик скорости установлен с возможностью кинематической связи с штоком испытываемого электромагнита, при этом выход датчика скорости соединен с входом второго интегратора и вторым входом блока деления.
