![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Зарипов М.Ф. Автокомпенсационные регистраторы постоянного тока с бесконтактными компенсирующими элементами учеб. пособие
.pdfГ |
- |
ist - - |
/ |
|
Л А |
В |
А |
У . |
|
МЕТОДИКА |
РАСЧЕТА |
КОМПЕНСИРУШЕГО ЭЛЕМЕНТА |
5 5 -1 ВЫБОР И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ОПТИМИЗАЦИИ И ОПТИМАЛЬНЫХ СООТНОШЕНИЯ РАШЕРОВ МАПШОПРОВОІА
Несмотря на сравнительно частое применение магккто-
модуляционных преобразователей /*3 3 ,6 3 + 6 6 |
7 |
до сих |
пор не |
до конца разработана методика их. расчета. |
|
облегчит |
выбор |
Разработка таков методики значительно |
других элементов схемы автокоішенсации и расширит область при
менения магнитомодуляционного преобразователя.
В отличие от существующих способов разработки методи ки расчета [ 31, 67 J , новый способ дает возмоаность получе
ния оптимальных значений искомых величин с учетом конкретных условий эксплуатации нагяктомодуляционкого преобразователя
/*68 '* 70 Л
Поставленная задача решается путем выявления таких
противоречивых критериев оптимизации как минимальные габариты,
минимальный |
порог чувствительности |
и ѵл пениальная |
чувствитель |
||
ность. |
Решая систему уравнений, |
соответствующих |
перечислен- |
||
иым критериям., определяют оптішзльпне сос■ "ношения |
геоѵетг‘И "?с- |
||||
ких размеров. |
окна, эаниыаемсг: |
ебм етог |
|||
|
Для |
определения размеров |
|||
модуляции с |
синусоидальным током, |
иоходкм из Т О Г О , |
ИТО " Г Г - |
153
нитопровод |
элемента должен |
насыщаться |
напряженностью, не пре« |
|||||||
вышагщей по |
значению максимальную напряженность материала, |
|||||||||
|
В этом случае можно отметить1, что положительный полу- |
|||||||||
период напряженности увеличивает |
|
|
до максимума |
|||||||
практически |
в |
течение всего полупериода, а при отрицательном |
||||||||
полупериоде |
|
JS,ntn |
имеет минимальное значение', |
т . к . |
||||||
напряженность |
равна нулю, В этом случае можно записать |
|
||||||||
где |
Щ = |
|
|
- удельное |
* иг |
|
м & м * |
( 5 - 1 ) |
||
|
|
|
|
магнитное |
|
сопротивление |
на |
пути мо |
||
дулирующего |
потока. |
|
|
|
|
|
||||
|
Средняя длина пути модулирующего потока определяется |
|||||||||
из выражения: |
|
|
+ |
|
; |
|
< 5- 2 ) |
|||
- |
|
|
|
|
|
■ |
|
|||
|
п |
= |
Ц& ~г Oj 3 DMeu«i. |
г |
|
|
||||
где |
Д . |
|
|
|
|
с'учетом размещения о СУ |
||||
иотки модуляции крепежных деталей магнитокомпенсационного |
||||||||||
элемента. |
|
|
|
|
|
|
■ |
• |
|
|
лены |
Модулирующие ампервитки,кроме того^могут быть опреде |
|||||||||
из. выражения |
|
|
|
|
|
где |
S0H - площадь окна для |
обмотки модуляции |
|
sОМ'- у |
( 5 - 0 |
Kg - |
коэффициент |
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
который |
||
заполнения окна модулирующей обмотки, |
|||||||||||||
с учетом изоляции модулирующей обмотки |
и условия |
вращения п о д |
|||||||||||
в и ж н о й |
части элемента без |
трения |
об |
обмотки модуляции |
следует |
||||||||
принять равным |
= |
0 ,2 4- |
5 ,5 |
* |
|
~ |
Допустимая |
||||||
плотность |
модулирующего |
тока |
по |
нагреву. Из выражения ( 5-2 ) |
|||||||||
находится |
размер |
dg |
|
и после |
подстановки в |
(5-й) |
получим: |
||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
= |
полученное |
выражение |
для площади |
|
( 5 - 5 ) |
|||||
|
|
Подставим |
|
в |
|||||||||
выражении ( 5 -3 ) для ампервитков |
І н |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
^ 5 -6 ^ |
|||||||||
|
|
Ü h - j n K j M |
|
|
|
|
из |
полученного |
|
||||
|
|
Подставим |
TM W» |
|
|
выражения |
|||||||
в ( 5 - 1 ) |
и будем |
иметь |
квадратное |
уравнение, решал |
которое |
||||||||
можно |
|
определить |
размер |
|
Сер.м |
|
|
|
|
|
|
||
— |
|
|
-------b p -м |
4 |
& н ~ |
|
|
£zp-M I |
|
( 5“ 7 ) |
|||
<J M л I M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) So Ж |
3H„ \&sF z |
( 5-8 ) |
7 Т - і г * 7 П & ) ^ |
« |
*55
Из двух значений |
Äj-p./M |
выбираем то, которое |
||
лезит между |
О, |
U |
, |
|
|
|
|
Зная среднюю длину модулируетего потока можно найти,
исходя из выражения ( 5-? ) , внутренний диаметр подвияной части
С 5 -9 )
Ододует заметить, что необходимо добиться при эадан-
ной длине пути потока модуляции необходимее индукцию в любом сечении магнитопровода.
Кроме того, необходимо набрать сечение магнитопровода минимально •■ допусгашни о точки зрения механической прочности с
тем, чтобы оотавнть максимально возможное иеото обмоткам, рас положенным внутри подвижного магнитопровода.
Минимальная толщина стенки магнитопровода при условии постоян ства сечения стали на пути постоянного потока должна быть у
внешнего |
цилиндра.. |
|
чиной |
■ Исходя из технологических соображений задаемся вели*^ |
|
А, = 0 ,02 Лм . |
. При этой толщина стенки |
внутреннего подвижного цилиндра определяется из числового ра
венства площадей: '
^нт.поп ~ |
+ft&) hg,, |
С 5 -1 0 )
откуда |
f c * - |
+ 1f a a s r d f + J b h - H * ' ■ |
С 5 - И ) |
156
Толщина торцовых дисков магнитогтровода определяется из выражения
( 5-12 )
Толщина среднего подвижного диска должна быть вдвое
больше, |
чей |
Er |
|
и находится как |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Принимая для |
поДЕЯжпнх и неподвижных торцов |
Х>а,т.н |
|
|||||||
11 і0 ,9 9 |
( Дд - |
|
2 ,к |
|
) , |
|
0,995 |
( ^ |
- Я Й , ) |
и |
|
|
|
|
|||||||
ч = |
i,ozdH |
, |
|
толщину расширенного участка |
торцовой |
от |
||||
части магнитопровода |
принимаем равным |
й г |
и с |
учетом |
||||||
верстий |
для вывода |
концов измерительной, |
выходной |
и компенси |
||||||
рующей обмоток принимаем для |
s 4 £ г ~ О '^^ п .т .н |
|
||||||||
Длина внутренней части неподвижного торца определяется из |
|
|||||||||
выражения: |
|
|
|
|
|
|
|
( |
) |
|
|
£т%~ 0 , г ( і - М & п .т )' |
|
|
|
Общая площадь магнитопровода на пути модулирующего потока определяется из выражения-
+ ^{%-т, _ £т)h r + &i f г»,~ |
Ріт ■ |
( |
5-15 ) |
||
: Зная величину удельного магнитного сопротивления van- |
|||||
нитопровода |
J jv m |
, которое |
соотиетстлус? |
рсяиѵу |
насп- |
|
|
|
|
|
157
ценил маіяито провода максимальной, на практике используемойі напряженностью ЗИН , / ” 32J найдем значение индуктив ности модулирующей обмотки.
I S С.Т.М W ,М 7 |
С 5-16 ) |
а такие величину индуктивного сопротивления модулирующее обмотпі
Хм = сс І м . |
( |
j |
Для того, чтобы при синусоидальной поперечной иоду-,
ляции магнитная индукция была синусоидальной,необходимо моду лирующие обмотки выполнить таким образом, чтобы индуктивное сопротивление было значительно больше активного. Практически достаточно выбрать
При |
= |
( s + 10j R M . |
1 ' |
. ( 5 - I ß ) |
этой |
Цм ж В |
самоиндукции |
и модулирующее |
|
напряжение |
определяется из ( |
5 -1 ) |
|
|
UM= |
- ± - W M u>WM6 |
м ім . |
( 5-19 ) |
|
Л м |
|
|||
. |
|
|
|
|
Следует отметить, что полупроводниковые диоды необ ходимо выбирать так , чтобы ток чере.з последние был больше модулирующего тока ЙНЭМ, определяемого из выражения:
I a J b L . |
( 5-20 ) |
158
■ При неравенстве |
Fm. Ф Рц |
модулируемый рабо |
чий поток находитсяиз |
выражения |
|
|
<рр = f s . - |
J k |
АІх. Vfia |
|
С |
5-21 ) |
|||
|
ZjW |
» |
|
||||||
где |
iS |
|
- |
порог чувствительности |
элемента; |
|
|||
Zj4 |
|
||||||||
|
J |
пути |
|||||||
рабочего |
потока. |
- |
полное |
магнитное |
сопротивление |
на |
|||
|
ЭДС |
.индуктируемая в выгодной |
обистке |
и определя |
емая порогом чувствительности іТазочувствитольного усилителя
находится |
после |
несложной |
иатегатической обработки выражения |
||
( b - s j ß - c ) |
|
|
( 5_22 ) |
||
&Е6ых = |
Z Bjj^. |
|
- iC h |
||
где |
значения а |
я ß |
раскрывагтся нике |
уравнениями (^-53) |
|
и С |
5-55 |
) . |
|
|
|
Если исходить из того, что даже максимальный измеряе
мый ток не должен паеыщать сердечник С с целью уменьшения гистерезисной петли и, таким образом, уменьшения погрешности магнитной компенсации из-за остаточной индукгии) , то можно
воспользоваться следующим уравнением:
X * . Ѵс^с - у |
и |
S |
С 5-23 ) |
п і МЛ4С С. |
|||
----------------- 'Vf |
|
159
где Кд - зависит от площади гистерезисной петли. Для элек тротехнической стали типа ЭІ2 можно принять Кн = 0 , і ,
Следовательно, мы получаец выражение для числа витков изиерительной обио тки
W k _ Кн'Нтиc c « Ьр-пол , |
( 5 _ 2 4 ) |
Jc c .
Аипервитки компенсационной обиотки найдутся из условия равенства;
|
|
|
|
|
|
|
|
( 5-25 ) |
|
|
Значение тока компенсации выбирается исходя из условия |
||||||||
|
нагрева проводов, обеспечивавших при этой наделный изгиб и |
||||||||
|
упругость, |
|
при этой |
не |
выше |
|
(2 -f-3 |
) ^ l |
|
' |
Обычно плотность тока |
|
|
||||||
|
Максимально-вознойное сечение наматываемых проводов |
||||||||
|
зависит от максимального числа оборотов подвижной части", |
||||||||
|
технологии изготовления и диаметра |
подвижного |
цилиндрического |
||||||
|
магаитопровода. |
Обычно- |
S H |
= .( |
0 , 1л. - |
0 , 2 ) |
мм . |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Следовательно, |
витков |
( |
0 ,2 |
0 ,4 ) |
/ а / , а чис |
|||
|
ло одновременно |
наматываемых |
при стом |
определяется из |
|||||
|
( 5-24 ) |
K t |
|
|
|
|
|
|
|
|
Г * |
|
|
|
|
|
( 5-26 ) |
||
|
|
^Mtuce. |
|
|
|
|
|
||
|
Диаметры проводов обиотки модуляции, |
измерительной, |
160
компенсирующей и выходной обмоток определяются исходя из допустимой плотности тока
fifM« д |
а |
. ; |
С 5 -2 7 ) |
|
|
|
IиT j*T .’ |
( 5 -2 8 ) |
|
|
|
|
J « ‘S |
С 5 - 2 9 ) |
|
|
|
d iI*,.“ |
С |
5 -3 0 ) |
|
|
|
|
|
|
||
Напрядение источника питания постоянного тока най |
|
||||
дется из условия того , что индуктивности |
обметки компенсации |
|
|||
не долина влиять на величину кспенсаиии . |
|
|
|
||
Для этого необходимо, чтобы индуктивное г,опротив- |
|
||||
ление ее было на |
два порядка меньше активного |
|
|
||
yL = < ^ 4 |
= |
^ |
Rk |
5 -3 1 |
) |
( |
|||||
100 |
|
|
|||
Отсюда |
|
C-Ö V/ң ß'n о п • |
( |
5 -3 2 |
) |
/ 0 0 |
|
|
|
Следовательно, напряжение источника питания равно
Іб І
У*я Лс йк • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 5-33 ) |
|
|||||
В заключение |
следует |
проверить насколько площадь окна |
|||||||||||||||
о биотки |
, U |
k |
, |
W i^sc. |
|
|
|
достаточна для размещения |
|||||||||
последних: |
Ц Ь . |
|
x |
« . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
5-34 |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
<1Х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
о выос.' |
ОДыаС- • |
JjtWQg- |
. |
|
|
|
|
С |
5-35 |
) |
|||||||
|
|
|
|
^8в«*- ‘ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
|
Ама*;с.-Щ<ч' ;?£■ |
, |
заполнения |
|
С 5-36 ) |
|||||||||||
где |
|
|
|
- |
коэффициенты |
измерительной |
|||||||||||
и выходной обмотками |
площади |
их окон) |
значения их ыоино |
при |
|
||||||||||||
нять равными: |
Vgoc. = |
Кобызе.- |
0 ,5 |
* 0 ,6 . |
|
|
обмоткой, |
|
|||||||||
Кзк - коэффициент |
заполнения |
окна |
компенсирующей |
|
|||||||||||||
зависящей от ее |
упругих |
свойств, |
обычно |
К_„ |
= 0 , 1 |
* |
0 , 2 . |
|
|||||||||
Для нормальной работы |
|
компенсирующего элемента необ |
|
||||||||||||||
ходимо1, чтобы площадь |
|
окна |
S „ |
поп |
была несколько больше |
||||||||||||
или равна сумме |
площадей |
S 0 gызс+ . S o « . |
|
|
|
С |
5-37 |
) |
|||||||||
W o o |
^ |
S 0д. |
+ |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|