Многополюсные преобразователи
4.6. МНОГОПОЛЮСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Ужесточение требований к точности ИР обусловило появление многополюсных преобразователей, созданных на базе индукционных микромашин путем увеличения числа пар полюсов ротора и статора. Амплитуда выходного напряжения такого преобразователя совершает полный период изменения за поворот ротора относительно статора на один полюс, а число периодов изменения за полный поворот ротора равно числу пар полюсов, т. e.
где р — число пар полюсов.
Так как эффект многопериодичности выходного сигнала создается не механическим путем (за счет редуктора), а электрическим, то устройства, реализующие этот принцип, называются преобразователями с электрической редукцией. Передаточное число такого редуктора определяется числом пар полюсов (ip = p). ИР на многополюсных преобразователях строят по принципу двухканальной системы отсчета, так как число устойчивых положений, как и при механическом редукторе, определяется передаточным отношением редуктора.
В ИР с электрической редукцией (рис. 53) в качестве датчика и приемника в канале ГО используются однополюсные преобразователи (p = 1), а в канале TO — многополюсные (p > 1). Датчики (аналогично и приемники) каналов ГО и TO связаны между собой одним валом и имеют одинаковую частоту вращения. Ho так как число пар полюсов различное, сигнал в канале TO будет изменяться в р раз чаще, чем в канале ГО. B остальном ИР работает аналогично двухканальному измерителю с механическим редуктором, но имеет явные преимущества: 1) отсутствие погрешности, обусловленной неточностью изготовления редуктора, и, как следствие, повышение точности передачи пропорционально числу пар полюсов; 2) отсутствие момента трения редуктора; 3) меньшая динамическая погрешность за счет снижения частоты вращения датчиков канала TO; 4) малое значение отношения минимального напряжения к крутизне, характеризующего уровень остаточного напряжения: для схем с однополюсными преобразователями при p = 1 UОСТ/k? = 3 ... 10, в многополюсной измерительной схеме при p > 1 UОСТ/k? = 0,3 ... 0,5.
Рис. 53. ИР с электрической редукцией Рис. 54. Многополюсной BT
В качестве многополюсных преобразователей широко применяются многополюсные BT, редуктосины, индуктосины. Эти устройства различаются конструктивно, принципом действия, технологией изготовления, но принцип электрической редукции заложен в каждом из них, что позволяет получить высокую точность преобразования.
Многополюсные BT (рис. 54, а) выполняются в виде тороидальных неявнополюсных ротора 1 и статора 2 с равномерно распределенными обмотками кольцевого типа. Сдвинутые по фазе на 90° относительно друг друга обмотки размещаются слоями: первый слой — обмотка синусная, второй — обмотка косинусная. Увеличение числа пар полюсов достигается за счет изменения направления намотки обмотки фазы (на рис. 54, б для простоты изображена только одна обмотка).
Кроме того, на практике находят применение BT, выполненные по трехобмоточной схеме: на роторе укладывается двухполюсная однофазная обмотка возбуждения, а две выходные обмотки получаются за счет специальной укладки обмотки фазы в пазах статора — так называемые синусные или косинусные распределенные обмотки.
При создании двухканальных систем ИР используют BT с различными конструктивными исполнениями: бескорпусная конструкция (рис. 54, а); крепление на одной оси однополюсного и многополюсного BT; встроенная конструкция (двухполюсной BT внутри многополюсного); размещение обмоток многополюсного BT с обмотками двухполюсного BT на одном магнитопроводе с использованием одних и тех же пазов.
Рис. 55, ИР на редуктосине
Многополюсные BT отличаются малым коэффициентом ослабления выходного сигнала, имеют погрешность не более 0,5 ... 1', но требуют наличия контактов при неограниченном угле поворота ротора. Перспективным является применение бесконтактных униполярных BT с тремя обмотками и зубцовым ротором.
Индукционные редуктосины относятся к бесконтактным синусно-косинусным поворотным трансформаторам с электрической редукцией. Конструктивно редуктосин состоит (рис. 55, а) из зубцового статора, на котором расположены как первичная 1, так и две вторичные 2, 3 выходные обмотки.
Ротор представляет собой зубчатое колесо, число зубцов которого находится в соотношении ѕ с числом зубцов статора. К первичной обмотке подводится напряжение питания. При повороте ротора на угол, равный одному зубцовому делению (один полюс), выходное напряжение на обмотке 2 пройдет полный период и будет изменяться по закону синуса, а на обмотке 3, сдвинутой на 90°, — по закону косинуса.
Редуктосины применяют в качестве измерителей рассогласования в СП, в которых вследствие требований высокой точности передачи угла не может быть использована механическая передача. В таком СП (рис. 55, б) канал TO строится на редуктосине TC2, работающем в синхронной передаче с однополюсным BT. 1 повороту редуктосина на одно зубцовое деление соответствует полный поворот ротора TE2 на 360°, что позволяет с большой точностью отсчитать угол поворота задающего вала. При повороте ротора редуктосина на 360° ротор TE2 повернется на Зб0р°, где р — передаточное отношение редуктора. Канал ГО построен на двухполюсных TC1 и TE1 и служит для обеспечения самосинхронизации. Работа двухканальной системы с редуктосином аналогична работе ИР, показанного на рис. 53, но имеет погрешность не более ± (5 ... 10)° при электрической редукции, равной 128 или 256. Дальнейшее увеличение точности ограничено погрешностью нарезания зубчатых колес и особенно колес ротора.
Следует также отметить такое преимущество редуктосинов перед BT, как отсутствие контактов.
Индуктосины — это преобразователи с многополюсными печатными проводниками (обмотками), радиально нанесенными на изоляционные диски. Благодаря отсутствию скользящих контактов повышается надежность преобразователей, а редукция до ip = 256 достигается при достаточно малых размерах за счет технологии нанесения печатных проводников. ИР на индуктосинах работают с погрешностью не более 1 ... 5", но имеют низкий выходной сигнал (2 ... 5 мВ), поэтому требования к усилителям весьма жесткие.
Дальнейшее увеличение точности может быть обеспечено с помощью магниторезистивных преобразователей, являющихся усовершенствованными индуктосинами.
Радиальные проводники в них выполнены из магниторезистивного полупроводникового состава, который меняет свою проводимость в зависимости от магнитного поля. При этом уменьшается влияние ряда технологических погрешностей, свойственных индуктосинам. Магниторезистивные преобразователи могут работать на постоянном токе, что существенно упрощает структуру их отсчетной части и приводит к повышению разрешающей способности и надежности преобразователя в целом. Магнитное поле может быть создано также с применением печатных обмоток, радиальные проводники которых выполнены в виде постоянных магнитов.
Высокоточные индуктосины и магниторезистивные преобразователи используют в основном в цифровых СП в качестве преобразователей непрерывного сигнала в дискретный. В связи с этим возникла необходимость в получении электрической редукции с передаточным отношением, кратным 2n, т. e. 32 (25), 64 (26), 128 (27), 256 (28). Основной трудностью при создании таких преобразователей является получение малых размеров, что обусловлено несовершенством технологии изготовления и сборки.
Назад | Содержание
| Вперед
