Индукционные преобразователи

⇐ ПредыдущаяСтр 25 из 26Следующая ⇒

Индукционные преобразователи основаны на использовании закона электромагнитной индукции, согласно которому ЭДС, индуктированная в катушке, имеющей v витков , где - скорость изменения магнитного потока, сцепленного с катушкой.

Рис. 4.1.26 Трехфазный индукционный тахометр

Рис. 4.1.27 Устройство дугостаторного тахогенератора: а – схема, б – общий вид

Индукционные преобразователи применяются для измерения скорости линейных и угловых перемещений.

Выходной сигнал индукционных преобразователей может быть проинтегрирован или продифференцирован во времени с помощью электрических интегрирующих или дифференцирующих устройств. После этих преобразований сигнал становится пропорциональным соответственно перемещению или ускорению. Поэтому индукционные преобразователи используются также для измерения линейных и угловых перемещений и ускорений.

Наибольшее применение индукционные преобразователи получили в приборах для измерения угловой скорости (тахометрах) и в приборах для измерения параметров вибрации, т.е. для измерения линейных и угловых перемещений и ускорений (в виброметрах и акселерометрах).

На рис. 4.1.23 показано устройство индукционного преобразователя для измерения скорости линейного перемещения, а также амплитуды перемещения и ускорения. Преобразователь представляет собой цилиндрическую катушку 1, перемещающуюся в кольцевом зазоре магнитопровода 2. Цилиндрический постоянный магнит 3 создает в кольцевом зазоре постоянное радиальное магнитное поле. Катушка при перемещении пересекает силовые линии магнитного поля, и в ней возникает ЭДС, пропорциональная скорости перемещения.

Тахометры – приборы для измерения частоты вращения. Широкое распространение находят тахометры, основанные на применении электромашинных генераторов постоянного тока (тахогенераторов), ЭДС которых пропорциональна частоте вращения ротора (рис. 4.1.24). Связь ротора тахогенератора с валом, частота вращения которого измеряется, осуществляется с помощью механической передачи. Для возбуждения генератора обычно применяются постоянные магниты. В качестве указывающих приборов используются магнитоэлектрические вольтметры, соединенные с генератором двухпроводными линиями. Шкалы приборов градуируются в оборотах в минуту. Изменение направления вращения вала изменяет полярность напряжения тахогенератора, что вызывает отклонение стрелки вольтметра в противоположную сторону. Таким образом, тахометр определяет не только значение частоты вращения, но и направление вращения вала. Основной недостаток тахометров этого типа – наличие коллектора у тахогенераторов; за коллектором требуется большой уход. Тахометры по конструкции подразделяются на тахометры с неподвижным (рис. 4.1.24) и вращающимся (рис. 4.1.25) постоянным магнитом. Постоянный магнит соединен с валом, при вращении вала в алюминиевом диске 1 индуктируется вихревые токи, пропорциональные частоте вращения вала. Взаимодействие этих токов с магнитом вызывает появление вращающего момента, пропорционального частоте вращения, который стремится повернуть диск 1 вслед за магнитом. Вращающий момент уравновешивается противодействующим моментом пружины 3. Поворот указателя 2 зависит от соотношения создаваемых вращающего и противодействующего момента.

Трехфазные индукционные тахометры (рис. 4.1.26) имеют синхронный трехфазный генератор 1, механически соединенный с исследуемым валом, и синхронный двигатель 2, связанный с генератором трехпроводной линией. Частота выходного напряжения генератора пропорциональна измеряемой угловой скорости, поэтому частота вращения ротора двигателя также пропорциональна частоте вращения вала. При вращении постоянного магнита 3, закрепленного на валу двигателя 2, в алюминиевом диске 4 индуктируются вихревые токи, пропорциональные частоте вращения двигателя. Взаимодействие этих токов с магнитом вызывает появление вращающего момента, пропорционального частоте вращения, который стремится повернуть диск 4 вслед за магнитом. Вращающий момент уравновешивается противодействующим моментом пружины 5, так что отклонение подвижной части прибора пропорционально частоте вращения. При изменении направления вращения вала чередование фаз генератора, направление вращения двигателя и отклонения стрелки измерительного прибора также изменяются.

На рис. 4.1.27 представлена модификация индукционного тахогенератора, предназначенного для контроля частоты вращения валов, в частности гребных. Преобразователь этого тахометра является дугостаторный синхронный трехфазный генератор. Ротор генератора выполнен в виде стального разъемного обода 1, на котором равномерно расположены постоянные магниты 2. Внутренний диаметр обода равен диаметру вала, на котором он жестко закрепляется. В отличие от обычных синхронных генераторов, статор которых представляет собой замкнутое кольцо, статор дугостаторных генераторов образует лишь часть кольца. Статор 3 закрепляется соосно с ротором на неподвижном основании; статор охватывает по дуге часть ротора. В пазах статора генератора уложена трехфазная обмотка, соединенная с измерительным устройством. Магниты ротора намагничены радиально с перемежающейся полярностью. Обмотка статора трехфазная, поэтому ЭДС, которые индуктируются в ней при вращении ротора, сдвинуты относительно друг друга на 120º так же, как в синхронном генераторе с цилиндрическим статором. Частота генерируемого напряжения пропорциональна измеряемой частоте вращения вала и числу пар полюсов ротора. В приборе используется такое же устройство, как и в индукционном трехфазном тахометре (рис. 4.1.26). Рассмотренный тахометр не имеет громоздких механических передач, ненадежных в эксплуатации и требующих специального ухода. Работает прибор бесшумно.

Все рассмотренные тахометры имеют преобразователи генераторного типа, и потому не требуется вспомогательный источник питания.

Рис. 4.1.28 Кристалл кварца (а) и пластинка (б), вырезанная из него

Рис. 4.1.29 Пьезоэлектрический преобразователь для измерения давления

Погрешности индукционных преобразователей определяются главным образом изменением магнитного поля с течением времени и при изменении температуры, а также температурными изменениями сопротивления обмотки.

Основные достоинства индукционных преобразователей заключаются в сравнительной простоте конструкции, надежности работы и высокой чувствительности. Недостаток – ограниченный частотный диапазон измеряемых величин.

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 21 22 23 242526 Следующая ⇒