Автоматический компенсатор
Союз Советскик
Социалистических
Республик ii 741160
Ф г (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 16.11.76 (21) 2421оуу/18 2g с присоединением заявки ¹ а 01 Н 17/00
Государстеенный комитет (23) Приоритет (5З) >Н< 621ЗЧ8. .694 (088.8) по делам изобретекий и открытий
Опубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22
Дата опубликования описания 15.06.80 (72) Авторы изобретения
Ф. Ш. Муфазалов, Н. А.Axpapos, А. М.Пугин, В. П. Солодовников и A. А. Хоботнев
Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР
Изобретение относится к информационноизмерительной технике, а именно к устройствам измерения электрических сигналов постоянного тока компенсационным методом, и может быть использовано в автоматических системах измерения тока.
Известно устройство, содержащее магнитопровод, на полюсах которого размещены обмотки возбуждения, полюса выполнены с отверстиями для управляющих обмоток. В одной из частей
IO каждого расщепленного полюса с управляющей обмоткой установлен поворотный постоянный магнит, связанный через редуктор с валом ротора, вал ротора через редуктор связан с блоком регистрации (1) .
Ä35
Конструкция представляет собой реверсивный двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Особенность заключается в том, что полюс управляемой фазы устоит из двух вставок, изготовленных из материала с высокой магнитной проницаемостью, в которых предусмотрены отверстия для управляющих обмоток постоянного тока, В двигателе сравниваются магнитные потоки, создаваемые управляющей обмоткой, через которую пропускается измеряемьй постоянный ток, и эталонным постоянным магнитом. Если между магнитными потоками управляющей обмотки и постоянного магнита нет заданного соответствия, то в рабочем зазоре двигателя возникает переменный магнитный поток, заставляющий вращаться ротор в сторону, обеспечивающую исключение рассогласования.
Недостатком устройства является сложность и нетехнологичность изготовления расщепленных полюсов, в которых должны быть помещены постоянные магниты на шарнире, а также сложность осуществления кинемап ческой связи каждого магнита с валом двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее компенсационный и исполнительный органы (к исполнительному органу относится электродвигатель переменного или постоянного тока с коллектором), выполненные в виде замкнутых магнитопроводов с обмотками возбуждения на геэлюсах (у компенсационного органа на боковьп стержнях выполнены модулирующие обмотки, 60 4
Работает устройство следующим образом. Когда измеряемое напряжение на полюсах равно нулю, полюса 2 создают вращающий момент, который приводит в движению подвижную обмотку 8 (устройство в этот момент работает как обычная машина постоянного тока), а она, в свою очередь, через редуктор 13 — подвижнь1й цилиндр и блок регистрации 14. Вращение будет происхоидть до тех пор, иока магнитные участки 11 цилиндра не займут положение между основными полюсами 2 и ферромагнитными сердечниками 6, в результате чего поток возбуждения замкнется через них по цепочке: полюс 2 — магнитный участок 11 подвижного цилиндра — ферромагнитный сердечник 6— магнитопровод 1 корпуса устройства — полюс 2.
Вращающий момент не будет создаваться и неметаплическ1м якорь остановится (такая конструкция якоря выбрана с целью уменьшения инерционности подвижной части, что увелип1вает точность устройства и понижает порог чувствительности, хотя возможно применение и обычной конструкции электрической машины постоянного тока). Блок регистрации 14 сделает отметку, соответствующую нулевому измеряемому напряжению. Схематически это можно изобразить следующим образом:
Cf thud = С1 о
Р -0 ф — >м. (=A х =Л Ф
z пал po roon -О ра но. где Ох — измеряемое напряжение на обмотках
S полюсов 4„
Фраб магнитныи поток ПРОнизывающий РО тор устройства;
Ф ц — постоянный магнитный поток, создаваемый полюсами 2;
M11ä.— электромагнитный вращающий мо4О мент, приводящий в движение якорь;
Мпол — электромагнитный вращающий момент, который создают 1IoJI10ch 2; ацнл — Угловое положение оси нефеРРОмагнитного участка, подвижного цнлинд45 ра относительно положения, при котором весь поток от полюсов 2 является рабочим (см. фиг. 1);
3 7411 выполняющие роль обмоток возбуждения), измерительную обмотку на Т-образном полюсе и
4 плоскую подвижную обмотку на компенсационном органе, подвижную обмотку — якорь электродвигателя, а также усилитель, подключенный к выходным обмоткам компенсационного органа и электродвигателю, редуктор, через который электродвигатель управляет положением плоской подвижной Обмотки и блока регистрации И.
По нри1пшпу действия устройство магнито- 1о модуляциожюе. В боковых стержнях магнитопро. вода имеются отверстия, через которые намотаны модулирующие обмотки, запитывающиеся перемен. ным током..Они создают магнитные потоки, которые замыкаются только по торцовым участ-1з кам магнитонровода. При этом ЗДС в других обмотках не наводится. Результирующий поток замыкается через боковые стержни и индукти-рует в выходной обмотке переменную ЭЛС, которая усиливается фазочувствительным усили- 2а телем и подается на реверсивньй двигатель, перемещающий плоскую подвижную обмотку до такого положения, при котором ЭДС на входе усилителя не станет равной нулю.
Однако известное устройство достаточно слож-25
Цель изобретения — упрощение конструкции.
Это дсстигается тем, что автоматический компенсатор, содержащий магнитопровод с полюсами, обмотки возбуждения, расположенные на полюсах, подвижную обмотку, обмотку измеряемого напряжения, редуктор и блок регистрации, магнитопровод, выполнен с дополнительными полюсами, размещенными друг против друга, и магнитными сердечниками, размещенными рядом с основными полюсами и через основной полюс, при этом коаксиально с якорем выполнен подвижный цилиндр с магнитными и немагнитными участками.
На фиг. 1 представлена конструкция авто-матического компенсатора; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема автоматического компенсирующего устройства.
Компенсатор содержит магнитопровод 1, полюса 2 с обмотками постоянного тока 3. На магнитопроводе 1 имеются также два полюса 4, размещенные на магнитопроводе друг против друга с обмоткой 5, подключенной к измеряе- % мому напряжению, и ферромагнитные сердечники б рядом с полюсами 2 и через полюс.
Коаксиально с неподвижным . ферромагнитным якорем 7 выполнен подвижный неметаллический якорь 8 с печатной (или выполненной каким-либо другим способом) обмоткой 9 на х поверхности, а также подвижный цилиндр И с магнитными 11 и немагнитными 12 участками. Выходной вал устройства через редуктор Х
13 связан с блоком регистрации 14, — угловое положение оси магнитного участка 11 подвижного цилиндра, при котором весь поток от полюсов
2 замыкается через них на ферромагнитный сердечник 6, определяется по допустимым потокам рассеивания; — координата пишущего механизма
- блока регистрации на диаграммной ленте; — начало отсчета, соответствующее нулевому измеряемому напряжению.. При появлении на зажимах обмотки 5 нолюсов 4 измеряемого напряжения U х 0 (причем полюса 4 размещены на магнитопроводе таким образом и обмотки 5 включень1 по отношению к обмоткам 3 полюсов 2 так, что созднот противоположный вращающий момент) появляется магнитный поток, проходящий через подвижный ,и неподвижный якоря, который создает вращающий момент,и подвижный ротор поворачивается и через редуктор меняет положение подвижного 1о цилиндра и блока регистрации (передаточное отношение редуктора выбирается достаточно большим, чтобы устранить погрешность от инерционности якоря, по отношению к блоку, регистрации может быть выбрано другое передаточное отношение, соответствующее ширине диаграммной ленты}. В результате изменяется положение магнитных участков 11 подвижного цилиндра и часть магнитного потока полюсов 2 будет проходить через под- zg вижный якорь и компенсирует мапп тный поток от полюсов 4, пропорциональный измеряемому напряжению. Подвижный якорь остановится, пишущий механизм блока регистрации займет положение, соответствующее изме- gg ряемому напряжению.
О. 6
Таким образом,,положение пишущего механизма однозначно определяется величиной. измеряемого сигнала, подаваемого на обмотки полюсов 4 (вход устройства).
Благодаря новой совокупности существенны признаков достигнуто уменьшение количества элементов автомапгческого компенсатора, что упрощает конструкцию.
Форма магнитопровода обеспечивает экраннрование от внешних полей и паводок. Отсутствие незакрепленных проводов и уменьшение числа элементов приводит к новышешпс надежности и ресурса. Существенно снижены габариты устройства, а также. вес и расход материалов.
Нет необходимости в источнике переменного тока, что важно при автономном питании аппаратуры от аккумуляторов и батарей, в частности в полевых условиях (в геологоразведке и нефтяной промышленности), устройство обладает повышенной искрой и взрывобезопасностью по сравнению с реохордными приборами.
Формула изобретения
Схематически это можно показать так: с лил=с л
t 0 раб= + 1 1рМ =1" 1г + 1" = ро5 = 30 где Фх — магнитный поток, создаваемый полюсами 4, пропорциональньш
̄— электромагнитный вращающий момент, создаваемый полюсами 4, пропорциональный измеряемому напряжению; к — угловое положение оси магнитных участков подвижного цилиндра, пропорциональное измеряемому напряже- 4П нию;
Х вЂ” координата пишущего механизма блока регистрации на диаграммной ленте в определенном масштабе, соответствующая измеряемому напряжению и проградуированная в единицах напряжения (тока) .
Автомапиеский компенсатор, содержащий магнитопровод с полюсами, обмотки возбуждения, расположештые на полюсах, подвижную обмотку, обмотку измеряемого напряжения, . редуктор и блок регистрации, о т л и ч а юшийся тем. что, с целью упрощеигя конструкции., магнитопровод выполнен с дополнительными IIKiiocRMH, размещенными друг против друга, и магнитными сердечниками, размещенными рядом с основными полюсами и через основной полюс. ирн этом коаксиально с якорем выполнен подвижный цилиндр с магнитными и немагнитными участками.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР F 239419, кл. G 01 R 17/00, 1965.
2. Зарипов M. Ф. Преобразователи с распре. деленными параметрами. М., "Энергия", 19б9, d. 125 (прототип).
