Глава 2. Магнитоэлектрические и электродинамические датчики момента.

Вводные замечания.

В магнитоэлектрических датчиках вращающий момент создает­ся в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводников с током, находящихся в этом поле. При условии постоянства индукции магнита на всех участках пространства, которое занимает обмотка с током при её перемещении относительно магнита, величина вращающего момента не зависит от относительного положения обметки и магнита. Другими важными достоин­ствами является линейность характеристики преобразования, ста­бильность коэффициента передачи и очень малое значение кулево­го момента.

В электродинамических ДМ в отличие от магнитоэлектрических вместо постоянного магнита используется электромагнит.

Для увеличения магнитной проводимости и, в конечном счете, момента одну или обе обмотки, электродинамического Д.М. располагают на ферромагнитном магнитопроводе. Иначе говоря, электродинамические датчики применяются в виде ферродинамических.

Электрические Д.М. по сравнению с магнитоэлектрическими обладают тем достоинством, что могут работать и на переменном и на постоянном токе. В последнем случае величина момента зависит не только от значений токов в обмотках, но также и от относительного фазового сдвига этих токов.

По сравнению с магнитоэлектрическими, электродинамические Д.М. имеют существенный недостаток: при любой конструкции неизбежны токоподводы к обмотке ротора.

Кроме того, в электродинамических Д.М. трудно обеспечить малое значение нулевого момента в связи с нарушением правильной цилиндрической формы ротора из-за размещения обмотки. Эти Д.М. в гироприборах распространены мало.

2.1. Магнитоэлектрические д.М.

2.1.1. Схемы Д.М.

Наиболее распространенная в электроизмерительных приборах конструкция магнитоэлектрического преобразователя в виде наружного магнита и внутреннего цилиндрического керна-магнитопровода, в зазоре между которыми располагается поворотная обмотка - для гироприборов мало пригодна, т.к. требуются токоподводы. Поэтому в гироприборах используются Д.М. в виде конструкции, в которых обмотка с током является неподвижной, а магнит - подвижным (рис.1).

Рис. 1. Схема Д.М.

Наружный цилиндр, охватывающий катушку, является экраном, предохраняющим датчик от влияния внешних постоянных магнитных полей, например, от земного магнетизма. Кроме того, экран уменьшает сопротивление потоку постоянного магнита, что повышает индукцию в зазоре и, в конечном счете, увеличивает вращающий момент.

Очень важно, чтобы экран обладал малым собственным остаточным намагничиванием, т.к. наличие остаточного намагничивания экрана приводит к появлению ʺнулевогоʺ момента. Возможно использование вместо одной – двух обмоток, включенных по дифференциальной схеме (рис.2).

Рис.2. Вариант схемы ДМ.

Возможна схема ДМ, приведенная на рис.3.

Рис.3. Вариант схемы ДМ.

В схеме на рис.3 при равенстве токов в катушках магнит находится в равновесии.

С целью увеличения вращающего момента иногда увеличивают число пар полюсов (рис.4).

Рис.4 Схема ДМ с двумя парами полюсов.

С увеличением числа пар полюсов возрастает влияние поворота ротора на величину момента.