|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Выходная ЭДС е этих преобразователей, называемых индукционными, пропорциональна изменению магнитного потока dO/dt, сцепляющегося с витками w катушки, движущейся в постоянном магнитном поле. Изменение постоянного магнитного потока может быть достигнуто и при неподвижной обмотке путем изменения магнитного сопротивления цепи тем или иным способом. 9.2. ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Индуктивные преобразователи нашли широкое распространение в датчиках различных механических величин, измеряемая величина которых предварительно преобразуется в перемещение. Конструкции индуктивных преобразователей перемещений весьма разнообразны, однако все они сводятся в основном к четырем разновидностям: преобразователи с переменной длиной воздушного зазора, преобразователи плунжерного типа; зубчатые преобразователи и преобразователи с распределенными параметрами. Преобразователи с переменной длиной воздушного зазора. Преобразователи этого типа (рис. 9.1, а, б) в основном находят применение для преобразования малых перемещений и других механических величин (сил, давлений и т. п.), предварительно преобразованных в перемещения. Полное электрическое сопротивление преобразователя, схематично изображенного на рис. 9.1,а, можно записать в следующем виде: где R - сопротивление обмотки постоянному току. Поскольку полное магнитное сопротивление носит комплексный характер, то где Rf, - магнитное сопротивление воздушного зазора. Учитывая, что Rf, = б/poS, Z = R + jaw-1-, (9.1) + /Xm где 6 - длина воздушного зазора; ро = 4я.10 " г/м - магнитная проницаемость воздуха; s - площадь воздушного зазора. Рис. 9.1. Индуктивные преобразователи с переменной длиной воздушного зазора   Из выражения (9.1) следует, что полное сопротивление преобразователя нелинейно зависит от величины воздушного зазора 6. Пренебрегая сопротивлением обмотки постоянному току, для относительного изменения сопротивления преобразователя, вызванного относительным изменением длины воздушного зазора, получим Д2 ее (1+66)+/ (9.2) R6 Яб где бб = Дб/б - относительное изменение длины воздушного зазора; R(, - начальное магнитное сопротивление воздушного зазора. При Еб « 1 (9.3) EZ = - Из выражения (9.3) следует, что при весьма малых относительных изменениях воздушного зазора, т. е. при весьма малых перемещениях якоря, зависимость = / (e) оказывается практически линейной. При проектировании преобразователя заданная величина погрешности линейности является основным ограничением диапазона входных перемещений. Нелинейность можно оценить, разложив выражение (9.2) в ряд. Пренебрегая для упрощения выкладок потерями в стали, преобразуем (9.2) следующим образом: £6 66 \-i Раскладывая второй сомножитель Ее/(l+ -§-)«!. получим в степенной ряд при Ez = - £6 Rb L £6 R Rb R6 + R6 J (9.4) Полученное выражение содержит линейный член Остальные слагаемые ряда г/ N2 Rm R6 характеризуют отклонение функции преобразования от линейной. Отсюда относительная погрешность линейности будет равна £6 (9.5) Для заданной из формулы (9.5) можно найти допустимое значение Eg. Так, если 7„ = 1 ?6, то Eg 1 % при RJR{, С 1- Теоретически, поскольку Аб = Ееб, расширения интервала абсолютных значений входных перемещений при неизменном Eg можно добиться, увеличивая начальную длину воздушного зазора б. Однако при этом нарушается пропорциональность мелоду магнитным сопротивлением зазора и его длиной. Это нарушение имеет место вследствие увеличения распора силовых линий у краев зазора и соизмеримости утечек магнитного потока через боковые поверхности магнитопровода с потоком, проходящим через торцовые поверхности зазора. Поэтому, как показано в работе 1131], увеличение начального зазора до значений, более чем в 2-3 раза превышающих его ширину, нецелесообразно, так как приводит лишь к незначительному увеличению магнитного сопротивления Rl,. Возможность увеличения ширины зазора, а следовательно, и магнитопровода ограничена, как правило, требованиями к массе или размерам преобразователя. Поэтому иногда бывает целесообразным делать скошенные полюса, что позволяет без увеличения размеров преобразователя увеличить ширину зазора. Таким образом, проектирование преобразователя целесообразно начинать с выбора геометрических параметров магнитной цепи исходя из общих требований к массе или размерам. В результате такого выбора оказываются известными длины, параметры и площади поперечных сечений всех однородных стальных участков магнитопровода. По значению наименьшей стороны сечения а участка магнитопровода, смежного с воздушным зазором, определяют верхнее значение длины воздушного зазора б, = (2-3)а, а затем из соображений линейности функции преобразования находят интервал измеряемых перемещений Аб = Ебб,. Если требуется измерять знакопеременные (относительно исходного положения) перемещения, то начальный зазор б устанавливают равным 6g/2; тогда интервал измеряемых перемещений определяется как дАб/2. Магнитные сопротивления стальных участков магнитной цепи, если отсутствует поверхностный эффект, определяют по формуле 7 - iL L;- (9.6) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [ 69 ] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 |