Многоканальное бесконтактное токосъемное устройство

 

(72) Авторы изобретения

И.Б. Власов, Ю.А.Кириллов, Е.С. Максимова, Н.M. -Ончуков

А Ф П (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ БЕСКОНТАКТНОЕ ТОКОСЬЕМНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к инфор мационно-измерительной технике и предназначено для передачи электри-. ческих сигналов от первичных измерительных преобразователей, расположенных на вращающихся объектах, к неподвижным вторичным преобразователям.

Известно многоканальное бесконтактное токосъемное устройство, со30 держащее вращающиеся трансформаторы, каждый из которых содержит магнитопровод, состоящий из двух цилиндрических чашек броневого типа с неподвижной обмоткой в виде двух одинаковых секций, размещенных симметрично относительно подвижной обмотки, размещенной на каркасе, основание которого расположено в зазоре между внут- ренними стенками чашек магнитопровода (1 1.

Недостатком данного Устройства является то, что для увеличения количества контролируемых параметров не2 обходимо увеличивать количество бес-1 контактных токосъемников, что увеличивает габариты (преимущественно длину) всего устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является многоканальное бесконтактное токосъемное устройство, содержащее и токосъемников,,выполненные на вращающихся трансформаторах, состоящих из расположенных в одной плоскости роторных и статорных колец, m нечетных секторов роторного кольца выполнены из немагнитного материа. ла, m четных содержат по одной обмотке, каждая из которых подключена ко входу соответствующего токосъемника (2).

Недостатком данного устройства является то, что достоверный контроль каждого параметра возможен лишь в течение 1/4 оборота ротора.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

3 91158

Эта цель достигается тем, что в многоканальное бесконтактное токосъемное устройство введены и коммутаторов и синхронизатор, выходы которого соединены с управляющими входами коммутаторов, выходы которых подключены к выходам устройства, 2m информационных входов — к статорным обмоткам статорных колец, выполненных в виде 2п1 равных незамкнутых 70 магнитопроводящих секторов, в каж" дом из которых расположена статорная обмотка, и разделенных экранами.

Коммутатор выполнен из 2m блоков ключей, каждый из k управляющих 15

Входов коммутатора соединен с р+1 входом (k+2p) блока ключей, первый информационный вход каждого из последующих блоков ключей соединен с третьим информационным входом каждого 20 из предыдущих блоков ключей и с -ым информационным входом коммутатора, второй информационный вход каждого блока ключей соединен с +1 информационным входом коммутатора, выходы 25 каждого из блоков -ключей подключены к соответствующим m выходам коммутатора, (m+1)-ые выходы блоков ключей соединены с (m+1) - выходом коммутато ра и с общей шиной, где = 7, 2,..., 30

2m, р = О, 1,2,...,(m-1), С- ряд нечетных чисел до чя - 1.

Причем соотношение длины окружности незамкнутого магнитопроводящего сектора и экрана статорного кольца больше единицы.

Блок ключей выполнен из в+2 клю. чей, первый управляющий вход блока ключей подключен к первым управляющим входам первого и второго ключей и к управляющему входу третьего ключа, второй управляющий вход блока ключей соединен со вторыми управляющими входами первого и второго ключей и к управляющему входу четвертого ключа, m-ый управляан,ий вход блока ключей подключен к m-ым управляющим входам первого и второго ключей и к управляющему входу соответствующего ключа, информационный вход первого ключа ,соединен с первым информационным входом блока ключей, второй информационный- вход которого подключен к выходу первого ключа и к информационному входу второго ключИ, выход которого соединен с m+7 выходом блока ключей, информационные входы 3,4,...,2+m ключей подключены к третьему информационному входу блока ключей, а выходы ключей соединены с соответствующими m информационными выходами блока ключей.

Блок ключей выполнен .из ключей и сумматора, каждый управляющий вход блока ключей подключен к m управляющему входу первого и второго ключей и сумматора, первый и третий информационные входы блока ключей соединены с информационными входами первого и второго ключей; выходы которых подключены к информационным входам сумматора, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими выходами блока ключей, второй информационный вход блока ключей подключен к соответствующему выходу блока ключей.

Синхронизатор и формирователь импульсов выполнен из статорного и роторного колец, состоящих из 2m секторов, один из секторов выполнен из магнитного материала, другие секторы — из немагнитного материала, каждый сектор статорного кольца состоит из экрана и незамкнутого магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, выходы которой подключены через формирователи импульсов к соответствующим выходам синхронизаторов, а соотношение длины магнитопровода и экрана в каждом секторе статорного кольца меньше единицы.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального бдсконтактного токосъемного устройства; на фиг. 2 " электрическая схема одного канала устройства; на фиг. 3 — пример разделения колец ротора и статора токосъемника íà 2m секторов и расположения в этих секторах магнитопроводов для случая m = 3; на фиг,4возможный вариант конструкции одного бесконтактного токосъемника; на фиг. 5 - структурная схема коммутатора, содержащая 2m блоков ключей; на фиг. 6 - структурная схема блока ключей, содержащая m+2 K e ; HG фиг. 7 — структурная схема блока ключей, содержащая два ключа и сумматор; на фиг. 8 - пример разделения колец ротора и статора на 2m секторов и расположения в этих секторах магнитопроводов для случая m = 3; на фиг. 9 - структурная схема устройства для случая m = 3; на фиг. 10 временная диаграмма работы устройства, изображенного на фиг. 9.

Многоканальное бесконтактное токосъемное устройство соде„жит многоканальный бесконтактный блок 1 токо- 5 съемников 2, блок 3 коммутации, состоящий из коммутаторов 4, синхронизатор 5, статорное кольцо 6 с экраном,I роторное кольцо 7, незамкнутые магнитопроводящие сектора 8, статорную обмотку 9, незамкнутые магнитопроводящие сектора 10, статорную обмотку 11, блоки 12 и 13 ключей, ключи 14 -20, сумматор 21, статорное кольцо 22 и роторное кольцо 23 сумматора, незамкнутый магнитопровод

24, роторную обмотку 25 и магнитопровод 26.

Устройство работает следующим образом (при числе контролируемых па- 20 раметров одним каналом равным 3).

Работой каждого коммутатора 4 одного канала в отдельности и одновременно всех коммутаторов управляет синхронизатор 5. При прохождении незамкнутого магнитопровода 26 ротора над обмоткой 25 сектора изменяется индуктивность обмотки 25 сектора. Это изменение индуктивности преобразуется Формирователем 27 в импульс длительностью, пропорциональной изменению индуктивности.

В результате в процессе вращения роторного кольца 23 с магнитопроводом 26 с каждого из 2m формирователей 27 импульсов, подключенным к соответствующим роторным обмоткам 25, за один оборот получается по одному импульсу, а в целом серия импульсов (фиг. 10, строки 1-6), разнесенных 4в во времени, которая и управляет ра ботой коммутаторов 4.

911586 6 дам блоков ключей и коммутатора, к примеру, по первому импульсу от син-, хронизатора ключ 16 подсоединяет пару обмоток к первому выходу блока ключей и коммутатора, по второму импульсу от синхронизатора ключ 17 под соединяет эту же пару обмоток ко вто рому выходу блока ключей и коммутатора и т.д.

В блоке 13 ключей (фиг. 7) ключи .19 и 20 открываются по соответствующим синхроимпульсам, подключая соответствующие обмотки ко входам сумматора 21, выходной сигнал с которого поступает на соответствующий выход блока ключей.

В коммутаторе 4 одного канала (фиг. 5) блоки ключей работают поочередно через один, подключая каждый раз к соответствующим выходам канала пары обмоток статорного кольца токосъемника, передающие информацию о соответствующем контролируемом параметре.

Работу всего устройства (фиг. 9) можно показать на временной диаграмме (фиг, 10).

Синхросерия из шести импульсов показана на фиг. 10 (строки 1-6).

В момент появления первого сийхроимпульса (фиг. 10, строка 1) работают .Е блоки ключей 12 (фиг. 10, строка 7), 12 (строка 9) и 125 (строка 11), подключая при этом соответственно к первому выходу канала пару статорных обмоток 9 и 9, передающих информацию (строка 13), ко второму выходу канала пару статорных обмоток 9 и 99 .передающих информацию (строка 14) и к третьему выходу канала пару ста-. торных обмоток 94 и 9, передающих информацию (строка 15).

Блоки 12 ключей (фиг. 6) предназначены для переключения статорных обмоток 9 токосъемников 2, причем ключи 14 и 15 производят переключе" ния в соответствующей паре обмоток, а именно ключ 14, открываясь по импульсу с синхронизатора 5, соединяет, например, конец первой обмотки с началом второй (формируя пару обмоток последовательно и согласно включен" ную), ключ 15 закрывается по этому же импульсу., при этом начало второй обмотки отключается от земли, ключи 16, 17 и 18 каждый по:своему синхроимпульсу подключают образованную пару обмоток к соответствующим выхо-.

В момент действия второго синхроимпульса (строка 2) работают блоки ключей 12 (строка 8), 124. (строка

10) и 12 (строка 12), подключая при этом соответственно к первому выходу канала пару. статорных обмоток 9 и

9g, передающих информацию (строка

13), ко второму выходу канала пару статорных обмоток 9> и 94, передающих информацию (строка 14) и к третьему выходу канала пару статорных об" моток 95. и 9, передающих информацию (строка 15).

По 3, 4, 5 и 6 синхроимпульсам работа устройства происходит аналоФ

1586 8

Формула изобретения

1, Иногоканальное бесконтактное токосъемное устройство, содержащее и токосъемников выполненные на вра> щающихся трансформаторах, состоящих из расположенных в одной плоскости роторных и статорных колец, m нечетных секторов роторного кольца выполнены из немагнитного материала, m четных содержат по одной обмотке, каждая из которых подключена ко входу соответствующего токосъемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены и коммутаторов и синхронизатор, выходы которого соединены с управляющими входами коммутаторов, выходы которых подключены к выходам устройства, 2m информационных входов - к статорным обмоткам статорных колец, выполненных в виде 2m равных незамкнутых магнитопроводящих секторов, в каждом из которых расположена статор.ная обмотка, и разделенных экранами, 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что коммутатор выполнен из 2m блоков ключей, каждый из k управляющих входов коммутатора соединен с р+1 входом (k+2p) блока ключей, первый информационный вход каждого из последующих блоков ключей соединен с третьим информационным входом каждого из предыдущих блоков ключей и с 1-ым информационным входом коммутатора, второй информационный вход каждого блока ключей соединен с (8+1) информационных входом коммутатора, выходы каждого из4блоков ключей подключены к соответствующим m выходам коммутатора, (m+1)-ые выходы блоков ключей соединены с (m+1) выходом коммутатора и общей шиной, где k = 1,2,..., 2m; р

55 ч а ю щ е е с я тем, что формирователь импульсов и синхронизатор вы1 91 гично и повторяется затем с первого синхроимпульса.

Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить количество контролируемых параметров m yam, так как каждая пара колец позволяет, разместить на них вращающихся трансформаторов, формируемых блоками ключей Ilo синхроимпульсам, при этом время контроля каждого параметра в сравнении с известным сохраняется.

l5

50 = 0,1,2,..., (m-I), с -ряд нечетных чисел до 4в - 1.

3. Устройстьо по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в нем то косъемное соотношение длины окружности незамкнутого магнитопроводящего сектора и экрана статорного кольца больше единицы.

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок ключей выполнен из m+2 ключей, первый управляющий вход блока ключей подклю- чен к первым управляющим входам первого и второго ключей и к управляющему входу третьего ключа, второй управляющий вход блока ключей соединен со вторыми управляющими входами первого и второго ключей и к управляющему входу четвертого ключа, m-ый управляющий вход блока ключей подключен к m-ым управляющим входам

nepBoro и второго ключей и к управляющему входу (2+m)-ãî ключа, информационный вход первого ключа соединен с первЫм информационным входом блока ключей,, второй информационный вход которого подключен к выходу первого ключа и к информационному входу второго ключа, выход которого соединен с m+1 выходом блока ключей, информационные входы 3,4,...,2+m ключей подключены к третьему информационному входу блока ключей, а выходы ключей соединены с соответствующими

m информационными выходами блока ключей °

5. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок ключей выполнен из ключей и сумматора, каждый управляющий вход блока ключей подключен к соответствущему управляющему входу первого и второго ключей и сумматора,,первый и третий инфор-, мационные входы блока ключей соединены с информационными входами перво" го и второго ключей, выходы которых подключены к информационным входам сумматора, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими выходами блока ключей, второй информационный вход блока ключей подключен к соответствующему выходу блока ключей.

6. Устройство по и. 1, о т л иполнены из статорного и роторного колец, состоящих из 2m секторов, (9 . 911586 10 один из секторов выполнен из магнит- каждом секторе статорного кольца ного материала, другие секторы - из меньше единицы. немагнитного материала, каждый сек.тор статорного кольца состоит из эк- Источники информации, рана и незамкнутого магнитопровода у принятые во внимание при экспертизе с расположенной на нем обмоткой, вы- 1. Авторское свидетельство СССР ходы которой подключены через форми- Ю 135533, кл: Н 01 F 40/00, 1953. рователи импульсов к соответствующим 2. Авторское. свидетельство СССР выходам синхронизатора, а соотноше- И 448476, кл. 6 11 В 5/52, 1968 ние длины магнитопровода и экрана в о (прототип), 911586

Составитель B. Андриевский

Техред A. Дч Корректор М. Коста

Редактор И. Тыкей

Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1135/44

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