Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Зарипов М.Ф. Автокомпенсационные регистраторы постоянного тока с бесконтактными компенсирующими элементами учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.06 Mб
Скачать

Г

-

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

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.

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ