9 8 7 Рис. 3.7. Принципиальная схема дифференциально-трансформаторной системы дистанционной передачи (пояснения в тексте)

Принцип действия этой системы основан на компенсации разности трансформированных напряжений в катушках передаю­щего устройства 1 и приемного устройства 8. С изменением из­меряемого параметра меняется положение чувствительного эле­мента 3 и перемещается сердечник дифференциального транс­форматора 2. Вследствие изменения взаимоиндукции между первичной обмоткой возбуждения и двумя вторичными обмотка­ми, включенными навстречу друг другу, перемещение сердечника передающего устройства преобразуется в напряжение электриче­ского тока. Дифференциальное действие катушки основано на том, что перемещение сердечника в определенном направлении вызывает соответствующее изменение напряжения в одной из вторичных обмоток и обратное изменение напряжения в другой.

В систему входят три одинаковые катушки: дифференциаль­ный трансформатор передающего прибора 2, дифференциальный трансформатор приемного устройства 7 и дифференциальный трансформатор регулировки нуля (служащий для настройки сис­темы) 9, а также электронный усилитель 4 и двухфазный ревер­сивный асинхронный электродвигатель 5, приводящий в движе­ние с помощью профильного кулачка 6 сердечник катушки 7. С выходным валом реверсивного двигателя 5 соединена стрелка отсчетного устройства измерительного прибора. Первичные об­мотки катушек соединены последовательно и питаются перемен­ным током от силового трансформатора, установленного в блоке электронного усилителя 4. Вторичные обмотки включены встреч­но и подключены на вход электронного усилителя.

Когда сердечник катушки 2 находится в среднем (нейтраль­ном) положении, ЭДС, индуцируемые во вторичных обмотках Е_х и Е_г, равны и направлены навстречу друг другу. Это положение определяется равенством Д U_x = Е_х- Е_г.

Если сердечник катушки 7 тоже находится в среднем положе­нии, разность ЭДС во вторичных обмотках этой катушки Е₃ и £₄ также равна нулю: Д t/₂ = Е_ъ- = 0.

Из равенства следует, что при одинаковых параметрах кату­шек напряжение на входе в усилитель равно нулю и система на­ходится в покое. В этом случае сигнал разбаланса равен нулю и можно записать Д U= А С/, - АИ_г = 0.

При отклонении положения сердечника катушки 2 от ней­трального изменяется распределение магнитных потоков во вто­ричных обмотках. Следовательно, индуцируемые в них ЭДС не будут равны друг другу и в цепи возникнет ток, напряжение ко­торого определится выражением AU= AU_X - AU₂.

Величина этого напряжения является функцией перемещения сердечника катушки 2, а фаза зависит от направления отклоне­ния сердечника от среднего положения.

Сигнал разбаланса ДU подается на вход электронного усили­теля 4 и после усиления поступает на обмотку управления ревер­сивного двигателя 5, который с помощью кулачка 6 перемещает сердечник катушки 7 до тех пор, пока разность напряжений AU вновь не станет равной нулю. Одновременно с перемещением сердечника перемещается стрелка отсчетного устройства и перо пишущего механизма, связанные с реверсивным двигателем. Та­ким образом, каждому положению сердечника катушки 2 первич­ного прибора соответствует определенное положение сердечника катушки 7 вторичного прибора.

Основная погрешность дифференциально-трансформаторной системы при передаче на расстояние до 250 м составляет ±0,5+1,0%, а на расстояние до 1 км соответственно +2,5%.

Распространенной системой дистанционной передачи показа­ний измерительных средств на расстояние является реостатная (омическая) система, принцип действия которой основан на ис­пользовании реостатных датчиков и электроизмерительных при­боров в качестве измерительных устройств. Реостатные датчики применяются для преобразования сигналов, формируемых при перемещении чувствительных элементов преобразователей или измерительных приборов, в сигналы электрического напряжения или силы тока, подаваемые в линии связи или последующие преобразователи. Переменным параметром является активное проволочное или непроволочное сопротивление, распределенное линейно или по заданному закону на пути перемещения движка реостатного датчика или потенциометра.

Существует большое количество конструкций реостатных дат­чиков: каркасные, ленточные и др.

Недостатками реостатных датчиков являются применение сколь­зящих электрических контактов, необходимость больших примене­ний движков, что требует значительных усилий, а также большое влияние изменения сопротивления соединительных линий.

Находит применение индуктивная система дистанционной пере­дачи, которая функционирует по принципу самоуравновешивающе­гося моста переменного тока. Она состоит из двух электрических катушек, соединенных в мостовую схему. Каждая катушка содержит по две секции, представляющие собой соленоиды, внутри которых свободно перемещаются железные плунжеры-сердечники. Одна из катушек устанавливается в передающем устройстве, и ее сердечник связывается с любым из его движущихся элементов. Вторая катуш­ка устанавливается в приемном устройстве, и его сердечник, повто­ряя движение сердечника передающего устройства, приводит в дви­жение записывающий или показывающий механизм.

ПИП (датчики) требуют больших усилий для перестановки сердечника, что обуславливает их погрешность порядка ±2+2,5%. Расстояние между датчиками и прибором определяется предельно допустимым сопротивлением соединительных проводов, которое не должно быть более 3 Ом.

Большое применение имеют сельсинные системы передачи, ко­торые основаны на использовании сельсинов — небольших элек­трических машин переменного тока. Эти системы иногда называ­ют индукционными самосинхронизирующими системами пере­менного тока и состоят из двух электрически связанных друг с другом и совершенно одинаковых асинхронных машин. Одна из них является датчиком, а другая — приемником. Принципиальная электрическая* схема сельсинной системы дистанционной переда­чи представлена на рис. 3.8.

Из схемы видно, что однофазные обмотки статоров С сель­син-датчика СД и сельсин-приемника СП подключены к напря-

Рис. 3.8. Принципиальная электрическая схема сельсинной системы дистанци­онной передачи (пояснения в тексте)

жению питания с угловой частотой со, а трехфазные обмотки ро­торов Р обоих сельсинов соединены соответствующими линиями связи. Переменное напряжение питания создает в статорных об­мотках обоих сельсинов пульсирующие магнитные потоки, вели­чины которых определяются следующим выражением:

<I>_c=<I>_msinatf. (3.11)

Направления потоков совпадают с направлениями осей стар­товых обмоток. Потоки индуцируют в фазных обмотках роторов ЭДС, величины которых зависят от расположения их осей отно­сительно осей обмоток статоров. При одинаковом положении ро­торов сельсин-датчика и сельсин-приемника по отношению к со­ответствующим стартовым обмоткам, когда угол р равен углу а, эти ЭДС, индуцируемые в фазных обмотках 1-1', 2-2', 3-3', равны между собой по величине и противоположны по напряжению. Поэтому результирующие ЭДС в каждой паре соединенных меж­ду собой фазных обмоток равны нулю и ток в цепях роторов от­сутствует. В этом случае можно записать /, = /₂ = /₃ = 0.

Если в результате внешнего воздействия ротор сельсин-датчи­ка в какой-то момент повернется относительно ротора сель­син-приемника на некоторый угол 0, называемый углом рассо­гласования, то в соответствующих фазовых обмотках обоих рото­ров ЭДС не будут равны, так как в этом случае обмотки роторов занимают неодинаковое положение относительно осей обмоток роторов. При этом результирующие ЭДС в фазных обмотках ро­торов не будут равны нулю и в их цепях возникнут уравнитель­ные токи /,, /₂, i_y

Так как уравнительные токи, протекающие в соответствующих цепях датчика и приемника, имеют противоположные направле­ния, то и моменты, возникающие на их осях, действуют в про­тивоположных направлениях.

Таким образом, появившийся синхронизирующий момент на оси ротора сельсин-приемника стремится привести его в одина­ковое положение с положением ротора сельсин-датчика, т. е. при возникновении угла рассогласования синхронизирующий момент, появившийся на оси сельсин-приемника, стремится установить свой ротор в положение, при котором угол 0 равен нулю.