Бесконтактный датчик скорости вращения

 

Союз Советских

Соцнапыстических

Респубпик

r»i733472 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.06.77 (21) 2492751)18 10 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет (51)M. Кл .

G 01 P 3/46

3Ъсударственны1 камнтет

СССР на делам нэебретеннй и етнрытнй

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 25.01.80 (53) УД1(621.З13 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Жуловян, Г. А. Шаншуров, A. В. Дулин и А. Ф. Шевченко (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано в системах автоматического управления тихоходного электропривода, В настоящее время в системах регулирования широко применяются тахогенераторы посто5 янного тока (1) и (21,содержащие синхронные генераторы с датчиком положения ротора и электронной обработкой выходных сигналов с целью модуляции и фазированного выпрямления для

10 получения сигналов постоянного тока, пропорциональных низким скоростям вращения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство (3), содержащее синхронный редукторный генератор

ФГ

15 с датчиком положения ротора и преобразователь, выполненный в виде модуляторов, опорного генератора и фазочувствительного выпрямителя, подключенного к датчику положения ротора.

К недостаткам известного устройства следует отнести повышенные пульсации при низкой скорости вращения, снижающие точность измерения скорости

Целью изобретения является повышение точности измерения в зоне низких скоростей вращения.

Поставленная цель достигается тем, что первые входы модуляторов подключены к фазам синхронного генератора, вторые входы — к источнику опорного напряжения, а выходы— к фазам поворотного трансформатора, к выходной обмотке которого подключена нагрузка, На фиг. 1 представлена схема соединения элементов бесконтактного датчика скорости вращения; на фиг. 2 и 3 — формы кривых напряжений, поступающие на модулятор; на фиг. 4 и 5 — формы кривых напряжений на выходе модулятора и поворотного трансформатора, т.е. на выходе датчика.

Бесконтактный датчик скорости вращения реализуется (фиг. 1) на базе синхронного. генератора 1 с электромагнитной редукцией частоты вращения, представляющего собой синхронную электрическую машину с беэобмоточным зубчатым ротором, имеющую, например, аксиальное возбуждение. Обмотка воэбужления подключена к источнику питания 2 постоянного то711472

3 ка. Двухфазная выходная обмотка синхронного генератора подсоединяется к первому входу модулятора 3; а на второй вход модулятора 3 подается напряжение от стабилизированного генератора частоты 4. Входная двухфазная обмотка поворотного трансформатора 5 с электромагнитной редукцией частоты, например. с аксиальной выходной обмоткой подключена к выходу модулятора. Коэффициент электромагнитной редукции, обеспечиваемый числом зубцов безоб- 10 моточного ротора, поворотного трансформатора 4 равен коэффициенту редукции синхронного генератора 1. Выходная аксиальная обмотка поворотного трансформатора работает на нагрузку 6. Валы синхронного генератора и 15 поворотного трансформатора 7 жестко связаны.

Чаще всего целесообразнее синхронный генератор и поворотный трансформатор располагать на общем валу.

Устройство работает следующим образом. э0

В зависимости от величины скорости врагцения вала датчика 7 в выходной обмотке синхронного генератора 1 полем возбуждения от токов, "созданных иеточником питания 2, индуктируется ЭДС определенной амплитуды и час- 25 тоты.. э2ЖНЬ

Uф =- E „=4,44% ф z ц, а йЮМ=) З0

Оф .=- Ee 4,44 аэфв и е где Оф, и О, — напряжение на первой и второй фазе синхронного генератора;

Е „> и Е,р, — ЭДС фаз синхронного генератора;

> 0з — эффективное число витков выходной обмотки синхронного генератора;

Фб — магнитный поток обмотки

40 возбуждения;

n — частота вращения вала датчика;

Z, — число, зубцов безобмоточного ротора, По фазе выходные напряжения сдвинуты на я/2 (фиг. 2). Напряжение U,, вырабатываемое стабилизированным генератором 4 (фиг.3) имеет частоту Х,, большую чем частота синхрон ного генератора 1 f, = Z,n примерно на одиндва порядка. Указаннъ>е напряжения подаются на модулятор 3, на выходе которого получим напря>кения Ол„и О„>,, сдвинутые по фазе относительно низкочастотной составляющей на

»/2, а фаза в>исокочастотной составляющей этих наири>келий совпадает.

При литании двухфазной обмотки поворотного трансформатора 5 напряжениями О>, и

Опь образуется ма> нитное иоле, вращаю>несся с гастотой f, И пульсирующее с частотой f,, Так как ротор поворотного трансформатора 5 и синхронного генератора 1 вращаются с одной и той же частотой, а коэффициент электромагнитной редукции обеих электрических машин одинаковый, в выходной обмотке поворотного трансформатора 5 будет индуцировать 3JlC только высокочастотная составляющая потока.

Напряжение О„„,„(фиг. 5) будет изменяться с частотой стабилизированного генератора 4, а величина будет определяться амплитудой скорости вращения вала 7

U„,„Кн Фь 2, n ° f„ где К>.> — коэффициент, опрепеляемый геомет- рией и обмоточными. данными синхронного генератора 1 и поворотного трансформатора 5.

Бесконтактный датчик скорости вращения обеспечивает постоянство частоты на выходе, линейную зависимость величины (амплитуды, действующего значения) выходного напряжения U îò скорости врашения вала. Линейвых ность выходной характеристики закладывается принципом действия устройства. Синхронный генератор 1 с электромагнитной редукцией частоты обладает высокой крутизной выходного напряжения (3/об/мин) и тем больи>ей, чем больше число зубцов безобмоточного ротора

2,. Применение в устройстве поворотного транс форматора с электромагнитной редукцией позволяет в значительной мере повысить чувствительность, а соответственно, и точность датчика, при измерении в области малых частот вращения. Чувствительность датчика возрастает и по той причине, что питание поворотного трансформатора осуществляется от источника повышенной частоты.

Таким образом, применение бесконтактного датчика скорости вращения в электроприводе позволит повысить чувствительность и точность измерения в зоне малых частот врашения.

Сказанное определяет и возможность расширения области измерения в сторону малых частот врашения. Датчик подобного типа найдет применение в тихоходном электроприводе, а также в прецизионных системах автоматического управления.

Формула изобретения

Бесконтактный датчик скорости вращения, содержащий m-фазный редукторный синхронный генератор, подключенный к источнику возбуждения, m-фазный редукторный поворотный трансформатор, ротор которого жестко связан с ротором генератора, источник опорного напряжения и m-модуляторов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения в зоне низких скоростей. пер711472 кл кл

Составитель E. Швецов

Техред Н.Ковалева

Тираж 1019

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

Корректор М, Шароши

Редактор Л. Бибер

Подписное

Заказ 9001/31

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вые входы модуляторов подключены к фазам синхронного генератора, вторые вхолы — к источнику опорного напряжения, а выходы— к фазам поворотного трансформатора, к выходной обмотке которого подключена нагрузка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Н" 55 (».1, кл. G 01 P 3/46, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР М 4134, .4.

G 01 P 3/46, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР N 432389, G 01 P 3/46, 1971 (прототип).