книги / Электрические аппараты. Общий курс

Для увеличения чувствительности желательно, чтобы материалы имели высокую проницаемость jbia и небольшую индукцию насыщения. Поэтому для таких датчиков ши­ роко применяется пермаллой.

С целью увеличения чувствительности магнитопровод не имеет зазоров. В некоторых случаях тонкая пластина пермаллоя с обмоткой приклеивается к детали так же, как тензодатчик [Л. 14-2].

Погрешности датчика вызываются колебаниями пи­ тающего напряжения (изменяются начальное значение (Ха и магнитоупругий эффект), температуры (изменяются сопротивление обмотки и магнитоупругий эффект) и маг­ нитоупругим гистерезисом.

Поэтому устройство с магнитоупругим датчиком дол­ жно питаться от стабилизированного источника питания. Для компенсации температурной погрешности в плечи моста включаются активный и компенсационный дат­ чики.

Погрешности за счет гистерезиса могут достигать4%. Для уменьшения этой погрешности выбирается матери: ал с узкой петлей гистерезиса. Напряженность магнит­ ного поля должна приближаться к напряженности насы­ щения. Максимальная механическая нагрузка не должна превышать 1/6— 1/7 предела упругости.

14-4. Индукционные датчики

В индукционных датчиках используются явления электромагнитной индукции. Если изменяется потокосцепление, связанное с проводником или катушкой, то в них возникает э. д. с. Этот принцип может быть реализован, если проводник движется в магнитном поле или провод­ ник неподвижен, а перемещается магнитное поле. В ка­ тушке э. д. с. индукции возникает также, если потокосцепление изменяется в результате изменения магнит­ ной проводимости.

Индукционные датчики используются как датчики скорости. Если использовать дифференцирующие и ин­ тегрирующие цепочки, то можно получить выходные ве­ личины, пропорциональные ускорению и перемещению.

Простейший датчик скорости линейного перемещения показан на рис. 14-11. На выходе датчика э. д. с. равна:

Е = kBlwVy

где k — коэффициент пропорциональности; В — индук­ ция, T; I — длина витка, м; w — число витков; и — ско­ рость, м/с. Чувствительность датчика 5 равна:

большой и сигнал уменьша­ ется в сотни раз [Л. 14-5]. Усилитель должен иметь боль­ шое входное сопротивление, так как он шунтирует кон­ денсатор.

Контроль частоты вращения осуществляется с по­ мощью датчиков в виде тахогенераторов и импульсных индукционных датчиков.

Тахогенератор постоянного тока представляет собой генератор малой мощности с возбуждением от постоян­ ных магнитов. Напряжение на выходе такого генератора пропорционально частоте вращения генератора

Е= kna

Сцелью повышения линейности характеристики дат­ чика сопротивление нагрузки должно быть возможно больше (уменьшается реакция якоря). Сопротивление между щетками и коллектором вносит погрешность в характеристику. При малой частоте вращения якоря п напряжение на выходе равно нулю. Характеристика уп­

ку /, питаемую от источника переменного тока частотой 400—500 Гц. Обмотка 2 неподвижна и повернута отно­ сительно обмотки 1 на 90°. Алюминиевый ротор 3 связан с валом, скорость которого контролируется.

При нарастании потока появляется первый импульс

импульса. Число импульсов в единицу времени счи­ тывается измерительным устройством. Большим досто­ инством такого датчика является высокая точность — она не зависит от качества выполнения системы, старе­ ния постоянного магнита, расстояния между валом и магнитом и других факторов. Источником погрешностей первых двух типов датчиков являются — старение маг­ нитов и изменение сопротивления обмоток под действием

Г л ав а п я т н а д ц а т а я

МУФТЫ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

15-1. Общие сведения

Для регулирования частоты вращения, вращающего момента на валу, соединения и разъединения ведущего и ведомого валов в настоящее время широко применяют-

Рис. 15-1. Индукционная муфта.

/ —якорь; 2 —индуктор; 3 —магнитная система; 4 —катушка возбуждения.

ся муфты с электрическим управлением. Эти муфты мож­ но разбить на три группы: индукционные, электростати­ ческие и электромагнитные.

И н д у к ц и о н н ы е м у ф т ы (рис. 15-1) по своему принципу действия сходны с асинхронным двигателем с

короткозамкнутым ротором. Приводной двигатель сое­ диняется с якорем 7, ведомый вал связан с индуктором 2. Катушка возбуждения 4 создает магнитный поток 3, пе­ ресекающий массивный якорь 1. При вращении якоря магнитное поле индуктора пересекает цилиндрическое тело якоря и в нем наводятся вихревые токи. Взаимодей­ ствие этих токов с магнитным полем создает силу, кото-

Рис. 15-2. Механические характеристики индукционной муфты при различном токе возбуждения.

■----——момент сопротивления (нагрузки);---------- характеристика муфты.

рая увлекает индуктор за якорем. К материалу якоря предъявляются следующие требования: для увеличения токов в нем необходимо увеличение электрической прово­ димости; для уменьшения магнитного сопротивления не­ обходима высокая магнитная проницаемость.

Регулируя ток возбуждения и меняя магнитное поле, можно плавно регулировать в широких пределах частоту вращения ведомого вала и передаваемый момент (рис. 15-2).

На этом рисунке / в — ток возбуждения, %;

Мс— момент сопротивления, % ;

М— момент муфты, %;

п— частота вращения, % относительно частоты вра­ щения при М с= 0 .

При изменении момента нагрузки, например при уве­ личении его, угловая скорость ведомой части муфты уменьшается. При этом возрастают скольжение и ток^в якоре муфты. Увеличение тока в якоре увеличивает мо­ мент, развиваемый муфтой.

Однако равновесие наступает при более низкой ча­ стоте вращения. Механические характеристики муфты в сильной степени зависят от нагрузки. Поэтому для ста­ билизации скорости применяются специальные регули­ рующие устройства [Л. 15-1].

Поскольку процессы, происходящие в такой муфте, больше тяготеют к процессам в электрических машинах, то здесь они не рассматриваются. Конструктивное испол­ нение индукционных муфт, теория их действия, схемы, стабилизирующие частоту вращения, подробно рассмот­ рены в [Л. 15-1 и 15-2].

Э л е к т р о с т а т и ч е с к и е м у ф т ы в качестве си­ лового элемента имеют конденсатор, у которого одна обкладка подвижна относительно другой. При подаче на­ пряжения на обкладки между ними возникает сила при­ тяжения, которую можно найти, воспользовавшись энер­ гетическим методом (§ 1-2):

муфты чаще всего применяются как тормоза [Л. 15-2]. Очень широкое применение получили э л е к т р о м а ­

г н и т н ы е м у ф т ы , использующие силы, возникающие между ферромагнитными телами, пронизываемыми маг­ нитным потоком (§ 5-6). Эти муфты удобны в эксплуа­ тации, имеют малые габариты и небольшое время сраба­ тывания, передают большие мощности на валу при срав­ нительно малой мощности управления. Рассмотрим три вида электромагнитных муфт: фрикционные, ферропорошковые и гистерезисные.

15-2. Электромагнитные фрикционные муфты

а) Принцип действия и основные параметры. Прос­ тейшая электромагнитная муфта представлена на рис. 15-3. Постоянное напряжение подводится к щеткам, скользящим по кольцам У, .соединенным с выводами об­ мотки 2. Обмотка имеет форму кольца прямоугольного

Рис. 15-3. Электромагнитная фрикционная муфта.

сечения и располагается в пазу магнитного корпуса 3. Подвижная часть муфты 5 имеет пазы <3, в которые вхо­ дят шлицы 6, и может перемещаться вдоль ведомого ва­ ла 10. В обесточенном состоянии пружина 9, упираясь в направляющую втулку 7, отодвигает подвижную часть вправо и поверхности трения (диски 4) не соприкасаются. Ведомый 10 и ведущий 11 валы разобщены.

При подаче управляющего напряжения возникают магнитный поток Ф и сила, притягивающая детали 3 и 5. При этом между дисками 4, жестко связанными с дета­ лями 3 и 5, возникает сила нажатия, обеспечивающая не­ обходимую силу трения.

На рис. 15-3 изображена поверхность трения. Эле­

где FJ— давление на поверхность трения, Па; krp— коэффициент трения;

R — текущий радиус поверхности, м.

Результирующий момент, развиваемый муфтой.

где $ = RBU/RU.

Коэффициенты трения для дисков из различных мате­

основе — сталь

Наиболее совершенными являются диски из металло­ керамики. Металлокерамика на медной основе состоит из 68% меди, 8% олова, 7% свинца, 6% графита, 4% крем­ ния и 7% железа. Составляющие в порошкообразном со­ стоянии прессуются при высоком давлении (сотни мега­ паскалей) и затем спекаются при температуре ’700— 800° С. Аналогично изготовляется металлокерамика на железной основе.

Металлокерамические материалы имеют высокое зна­ чение &Тр, высокую рабочую температуру (до 200° С), ра­ ботают плавно, без заеданий.