1. Датчики постоянного тока

1. Шунт

Шунт – самый распространенный датчик постоянного тока (комбинированное термостабилизированное сопротивление). Графическое изображение шунта представлено на рисунке 3.63а, где RS – его условное обозначение.

В соответствии с рисунком 3.63б, передаточная функция шунта

.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) шунта представлена на рисунке 3.63в.

U_ШН = 75мВ; I_ШН – от 1А до 7,5кА.

Частотная характеристика (ЛАЧХ) представлена на рисунке 3.63г.

Достоинства данного вида датчика тока:

- простота;

- точность.

Недостатки:

- низкий уровень выходного сигнала;

а) б)

в) г)

Рисунок 3.63

- гальваническая связь с силовой схемой.

2. Датчик тока на базе шунта с усилителями постоянного тока

Датчик тока на базе шунта с усилителями постоянного тока представлен на рисунке 3.64а, где принято обозначение – УПТ – усилитель постоянного тока.

Усилитель постоянного тока включает в себя:

- усилитель (разделительный трансформатор), выполняющий роль гальванической развязки;

• модулятор, преобразующий постоянный входной сигнал в переменный;

• демодулятор, работая симфазно с модулятором, выпрямляет усиленный сигнал и придает ему соответствующий знак (преобразование на частоте 1кГц 50 кГц).

а) б)

в) г)

Рисунок 3.64

Передаточная функция датчика тока

,

где К_Ш – коэффициент шунта;

К_удт – коэффициент усиления датчика тока;

К_дт – коэффициент датчика тока;

ВАХ и ЛАЧХ датчика тока представлены на рисунках 3.64б, в, соответственно. Насыщение ВАХ происходит либо за счет усилителя, либо от трансформатора.

Коэффициент усиления датчика тока

;

,

где U_{дт max} = 10В, I_max = (22,5) I_н.

, при I_шн = I_дн ;

.

Шунт используется для подключения к амперметру (см. рисунок 3.64г). Все амперметр – это милливольтметр со шкалой 75мВ, но проградуирован в токе.

3. Датчик, построенные на базе трансформатора переменного тока

Этот датчик применяется в схемах с ТП (см. рисунок 3.65а).

а)

I_d = 1,22I_ф ( = 0).

Передаточная функция датчика тока

;

.

Временные зависимости выходных напряжений и ЛАЧХ датчика тока представлены на рисунках 3.65б, в, соответственно.

б) в)

Рисунок 3.65

Такой датчик применяется в станочном приводе типа БПУ, ЭПУ.

Достоинства:

- сигнал гальванически развязан;

- высокий коэффициент усиления.

Недостаток: инерционность.

4. Датчик постоянного тока на базе магнитодиодов

Этот датчик измеряет ток косвенно по величине магнитного поля, которое создает протекающий по шине ток (см. рисунок 3.66).

R_RM = f(Ф).

Сам магниторезистор включается в цепь измерительного моста.

5. Датчик постоянного тока на основе элементов Холла

Датчик постоянного тока на основе элементов Холла представлен на рисунке 3.67.

Е_эХ = КI_истВ  250мВ при В до 0,7Тл.

У датчиков на базе магнитопроводов и элементов Холла отсутствует гальваническая связь с питающей сетью, а передаточная функция может быть представлена безынерционным звеном.

W_дт(p) = К_дт.

Рисунок 3.66 Рисунок 3.67

Применяется в мощных двигателях.

2. Датчики постоянного напряжения

   1. Потенциометрический делитель (рисунок 3.68)

Передаточная функция датчика напряжения

.

Недостаток: гальваническая связь с силовой схемой.

2. Датчик напряжения на потенциометрическом делителе и усилителе постоянного тока с гальванической развязкой (рисунок 3.69)

Рисунок 3.68 Рисунок 3.69

3. Датчики скорости

   1. Датчик скорости на базе тахогенератора постоянного тока

Рисунок 3.70

Датчик скорости на базе тахогенератора постоянного тока представлен на рисунке 3.70.

Е_тг = С_мФ = U_дс.

Если Ф = const, то Е_тг  .

Для стабилизации потока двигателя Ф_дв осуществляют:

а) магнитную систему ТГ делают насыщенной, т.е. рабочая точка лежит за коленом (см. рисунок 3.71);

Рисунок 3.71

б) питание цепи ОВ тахогенератора от источника стабилизированного тока (см. рисунок 3.72).

Рисунок 3.72

На рисунке 3.72 приняты обозначения: РТ – регулятор тока; ТП – тиристорный преобразователь.

в) применение ТГ с возбуждением от постоянных магнитов.

Передаточная функция датчика скорости в этом случае

.

Для ЭП с глубоким диапазоном регулирования 1:1000 и более ТГ должен иметь напряжение не менее 20В при 1000 об/мин.

.