6. Вращающиеся трансформаторы

Трансформаторные датчики с входным сигналом в виде углового перемещения часто выполняют в виде электрических микромашин, называемых вращающимися трансформаторами ВТ. На статоре и роторе размещены по 2 взаимно перпендикулярных обмотках. Коэффициент взаимоиндукции статорных и роторных обмоток изменяется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота α. В зависимости от схемы соединения обмоток различают синусокосинусные вращающиеся трансформаторы СКВТ и линейные ВТ ЛВТ. Схема СКВТ:

Напряжение питания U1 подано на одну из обмоток статора. С роторных обмоток снимаются выходные сигналы U2 и U3, изменяющиеся соответственно по закону sin и cos в функции угла поворота ротора. Если роторные обмотки подключить к измерительным цепям, то по обмоткам пойдут токи нагрузки. Под влиянием токов нагрузки синусная и косинусная составляющая искажается. Для устранения этого выполняют операции симметрирования ВТ, заключающейся в подборе соответсвующих сопротивлений R1 первичное симметрирование, R2R3 вторичное симметрирование. Выходные напряжения СКВТ записываются в виде U2=KU1sinα, U3=KU1cosα, K- коэффициент пропорциональности зависит от соотношения витков обмоток, не зависит от угла поворота. Схема соединения ЛВТ:

Зависимость выходной напряжения от угла поворота: . Для малых углов α зависимость Uвых=f(α) принимает вид: , т.е. выходное напряжение линейно зависит от угла α. При соответсвующем выборе обмоточных данных в диапазоне α до 50 ° не превышает 0,05% относительно приведенная погрешность ЛВТ.

18. Электромеханические элементы

ЭМ- электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергии, которая осуществляется электродвигателями, основной элемент электроприводы рабочих машин. ЭМ могут работать в режиме генератора или двигателя. В режиме генератора, происходит преобразование механической в электрическую. Физический смысл этого процесса объясняется законом электромагнитной индукции: если внешние силы F воздействуют на помещенное поле в проводнике и перемещать его перпендикулярно вектору магнитной индукции В со скоростью V, то в проводнике будет наводится ЭДС E=BlV, l- активная длина проводника. Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление, то под действием ЭДС возникает ток. Т.о. проводник в магнитном проводнике возникает ток. В результате возникает действующая электромагнитная сила F_ЭМ=BlI, при равномерном движении проводника FV=EI, значения механической мощности затрачиваемой на перемещение проводника в магнитном поле. Справа электрическая мощность развиваемая в замкнутом контуре током I. Из равенства следует что электрическая мощность поступающая в проводник частично преобразуется в механическую, и частично расходуется на покрытие электрических потерь в проводнике. Следовательно проводники с током помещенные в магнитном поле можно рассматривать как электродвигатель.

26. Магнитные усилители

Работа магнитных усилителей основана на использовании свойств ферромагнитных материалов. Если по обмотке, расположенной на сердечнике из ферромагнитного материала, проходит электрический ток, то в сердечнике возникает магнитное поле. Это магнитное поле в сердечнике характеризуется напряженностью Н и магнитной индукцией В. Напряженность магнитного поля создается током, проходящим по обмотке, и выражается в амперах на метр (А/м). Магнитная индукция В увеличивается при возрастании напряженности Н и выражается в теслах (Тл). Кривая, характеризующая зависимость магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н, называется кривой намагничивания ферромагнитного материала. Максимальная индукция в сердечнике называется индукцией насыщения B_s, напряженность поля при этом равна H_s.

Максимальная мощность магнитных усилителей достигает сотен киловатт. Коэффициент усиления по мощности 100-ваттного магнитного усилителя при частоте питания 50 Гц обычно составляет 50-200. Для более мощных усилителей этот коэффициент увеличивается. КПД простейших нереверсивных магнитных усилителей обычно лежит в пределах от 0,6 до 0,98. Реверсивные магнитные усилители отличаются тем, что при изменении полярности входного сигнала (тока управления) изменяется полярность выходного сигнала (тока нагрузки). Реверсивные магнитные усилители могут питать нагрузку постоянного или переменного тока. В последнем случае в зависимости от полярности тока управления изменяется на 180° фаза выходного напряжения

в нереверсивных (однотактных) магнитных усилителях при Iу = 0 через нагрузку проходит ток холостого хода I_хх, для уменьшения которого используют, например, смещение.