книги / Применение постоянных магнитов в электромеханических системах
..pdf- з г -
Р ис.2. Модификация 2 МЭО
что на внешней поверхности магнитопровода б установлены дополни тельные магниты 7, которые создают необходимый градиент распреде ления магнитного поля в радиальном направлении, чтобы компенсиро вать уводящий момент от изменения плеча приложёния электромагнит ных сил при смешении подвижной пасти.
Модификация 3 МЭО (рис.З) конструктивно отличается от рас смотренных выше формой замыкающего магнитопровода. Магнитная сисстема подвижной части такой опоры состоит из четырех независимых, частей, каждая из которых включает в себя секторный П-обраэный магнитопровод 4 , на котором устанавливаются верхний 5 и нижний б постоянные магниты. Такая конфигурация магнитной системы позволяет обеспечить независимое создание электромагнитных сил по осям X ,
У и 2 , а также существенно уменьшить.влияние полей рассеяния на точностные характеристики МЭО центрирования.
Магнитопроводы магнитных систем всех трех модификаций МЭО выполнены из сплава 50Н (его характерные особенности: повышенная индукция насыпенил 1,5 Тл, а также максимальная проницаемость -
Рис.З, Модификация 3 МЭО
С!ч$69 до 0,119 Т л *м /А [21), а постоянные магниты т йе сплава ['ЛК*- ?6. Необходимость применения сплава ПЛК-78 в МЭО центрирова
ния :'обусловлена |
большим значением магнитной |
энергии ( Щпах = |
||||
* 4>,5 кДж/м3 ), |
хорошей темгературной С сС3 |
« -0 ,1 5 ^Ю-3 |
||||
И в^менной |
стабильностью[зЗ* Кроме того, |
реализовать |
в МЭО |
|||
фяд Специальных требований - уводящиймомент но |
белое |
8 |
ё1 0 “^®Н*11» |
|||
стабильность |
уводящего момента не хуже-8в10“ ^ |
Н*м за |
100 ч - |
|||
йогно только |
с |
магнитами кс сплава ПЛК-78, |
так |
как этот |
сплав |
позволяет проводить частичное размагничивание от, ;лы;ых магнитов до определенного магнитного состояния с погрешностью не более
I -2^ и получать высокую степень симметрии магнитной системы.. Данная работа ставила своей целью экспериментальное исследо
вание |
параметров |
стабильности |
характеристик и погрешностей дат |
|||||||
чиков |
сил и момента МЭО центрирования по следующей программе: |
|||||||||
- |
определение силовых характеристик ДС у , ДС2 |
и мсыекгных |
||||||||
характеристик при токах в обмотках |
управления 1уПр |
я 0-50 мА; |
||||||||
|
подбор |
компенсационных резисторов к у , |
шунтированием |
|||||||
катушки управления ДСу , ДС2 , |
момент которой совпадает по направ-. |
|||||||||
лению с уводящиг моментом, что |
позволяет |
свести |
к минимуму уво |
|||||||
дящий момент, |
создаваемый ДСу |
, ДС2. |
|
|
|
|
|
|||
- |
определение крутизны родящего момента ДСУ |
ДС2 по пе |
||||||||
ремещению при |
1угр в 0-50 мА, |
смещениях по |
осям АХ =АУ=А2= |
|||||||
в ^ 0,05 мм и углозых перемещениях а |
= - 12°; |
|
ДС2 |
|||||||
- |
определение стабильности уводящего момента ДСу* |
|||||||||
при температурных воздействиях и 1 уПр - |
0,1 -2 |
мА; |
|
|
||||||
- |
определение влияния внешних магнитных полей (переменных и |
|||||||||
постоянных) |
на уводящий момент Дру , ДС2 |
при токах в |
обмотках |
|||||||
управления |
I тр = |
0-й мА: |
|
|
|
|
|
|
||
- |
измерение распределения |
магнитного поля в |
зазоре МЭО |
преобразователями Холла (тип ПХЭ 660 1183)
Параметры и характеристики МЭО центрирования при токах в об мотках от 2 до 50 мА определялись с помощью моментомера ЦД.1-70. При этом подвижная часть опор закреплялась на коромысле моменто мера, угол отклонения (момент) фиксировался ответным оптическим устройством. При токах от нуля до 2 мА использовался измеритель нестабильности крутизны (ИНЮ моментов* построенный на дифферен циальном (разностном) методе измерения моментов эталонной и иссле дуемойопор. Этот микромоментомер содержит подвеску на аксиальных
растяжках,два посадочных места для |
эталонной и испытуемой опор| |
Два координатных стола, преобразователь некомпенсации фотоэлек |
|
трического типа, а сам компенсатор |
выполнен магнитоэлектрич^кюл^ |
с двумя постоянными магнитами. Потэог чувствительности ИпК при изме рении моментов не превышает а для ПД^А—70 - Х’ КГ^Н'м. Исследовались по три образца каждой модификации подвижной части МЭО; при этом статор, на котором расположены Ьбмсткп управления ДСу , ДС2 и ДД оставался неизменным'.
Для определения <зависимости нестабильности уьодщ его момег
та МЭО от температурных воздействий нами разработано приспособ ление: цилиндрический корпус, на внутрэнней стороне которого'за креплены по. четь-ре пары нагревател? ных резисторов типа ПЭВ-10 номиналом 8?- Ом ^погрешностью * Ъ% и медных катушек термсдат- чик-оэ. И катушки; и резисторы соединены последовательно. Кру тизна характеристики термодатчика (зависимости сопротивлении от температуры внутри приспособления, куда помещались исследуемые
опоры)составила 0,768 Эм/°С. При исследования:: вводился усредне ний коэффициент нестабильности уводящего момента при изменении температуры
|
*т * к 2-тйР* |
|
|
|
где Мм? - |
п |
1-1 йЬс |
|
|
значение |
уводящего момента I -г о |
испытания, Н*м; |
л - |
|
количество |
испытаний; Дё^ ^'Ь^^'Ьанр ■» |
“ изменение |
темпе |
ратуры й температура знутри приспособления, для проведения данных испытаний: Ё0Нр - температура окружающей среды. Это обусловлено тем, итс к системе терморегулирования поиборов, в которых исполь
зуются исследуэ?лыэ опоры,предъявляются высокие требования по точ ности поддержания температуры внутри корпуса прибора (* 0,1 ^ ) . Чувствительность же контрольно-измерительной аппаратуры позволяет
получить достоверные результаты |
по нестабильности уводящего мо |
мента только при перегреве Дё •* |
10-15 °С. Коэффициент ЛУ для |
первой и второй модификаций МЭО |
составляет 0 ,8 -1 < Г ^ Н*м/°С, а |
третьей - 1 ,7 ‘ Ю ”10 Нлм/°С, При |
этом зависимость Мущ ={(ДЁ) |
(рис.4) нелинейная, близка к зависимости магнитной проницаемости сплава 5СЯ от температуры при нагреве[2 ].
Распределение магнитного поля в радиальном направлении под внешними магнитами полюсов магнитных систем МЭО приведено на рис .5
(при экспериментах преобразователь Холла, |
магнитна)? чувствитель |
|||||||||
ность |
которого |
при токе 1упр |
- 50 мА. |
равна 50 В/Тл, находил |
||||||
ся на расстоянии 0,5 мм от поверхности |
магнитов), а в аксиальном - |
|||||||||
на рис.6. Среднее значение магнитной индукции для первой моди |
||||||||||
фикации МЭО составило |
ВСр = 0Д475 |
Тл, |
второй - 0,183 Тл, тре |
|||||||
тьей |
0,193 |
Тл, а разброс |
Вср от |
полюса к полюсу достигает |
||||||
3* для второй модификации МЭО и 7% для первой и третьей. |
||||||||||
|
Зависимости Муа ~ / (Н) МЭО при токе |
в обмотке управления |
||||||||
ДО у (ДО^ ) 1упр — 0.635 |
мА и воздействии |
внешнего постоянного |
||||||||
магнитного поля вдоль |
осей |
У |
и 2. |
и представлены на рис.7а, а |
||||||
вдоль |
оси |
X |
- на рис.76. На рис.4-7 |
номера кривых соответствуют |
||||||
модификациям 1 ,2 ,3 МЭО. |
Влияния'переменного магнитного поля |
на точностные |
характеристи |
|
|
|
|
|||||
ки МЭО центрирования |
обна |
|
|
|
|
|||||
ружить не удалось. Следова |
|
|
|
|
||||||
тельно, |
можно утверждать, |
|
|
|
|
|||||
что уводгдкй момент - ре |
|
|
|
|
||||||
зультат |
воздействия |
пере |
|
|
|
|
||||
менного магнитного |
поля |
|
|
|
|
|||||
( Нвн - |
3 ,4 |
А/см, |
/г |
= |
|
|
|
|
||
е 50-400 Гц) - меньше чу |
|
|
|
|
||||||
вствительности |
применяемой |
|
|
|
|
|||||
контрольно-изгерительной |
|
|
|
|
||||||
аппаратуры, |
т . е . Мув < |
|
|
|
|
|||||
< М |
0 ' 1 0 'Н-м. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Другие |
характеристики |
|
|
|
|
||||
л паролетры исследованных |
|
|
|
|
||||||
МЭО |
центрирования приве |
|
|
|
|
|||||
дены |
в т |
а |
б |
л |
и |
ц е |
. ___________________________________ |
|||
По результатам работы можно |
О |
Ю |
20 |
30 Дё°,0 |
||||||
сделать |
следующие выводы:. |
Рис.4 . о^яу.ъшост:ъ Муд=-{(3$)п? и |
||||||||
|
1) |
характеристики Мур- |
~^(1ут)Датчиков сил и М- %упр = 3^35 мА
-ШуПр) датчика момента моди фикации 3 МЭО по сравнению с аналогичными характеристики моди
фикаций |
2,1 более приемлемы; |
|
2) |
внешнее постоянное магнитное поле оказывает наибольшее |
|
воздействие на МЭО модификации 2 (уводящий момент, возпикаший |
|
|
при этом |
, в 3 раза больше уводящего момента МЭО модификации 1 |
и |
в 27 раз |
больше момента МЭО модификации 2, что объясняется эк |
ранирующим действием внешнего цилиндрического полого магнитопро-
вода I |
(см.рис Л ;2) в магнитных системах МЭО модификаций X и 2 ); |
|
3 ) |
влияния переменного магнитного поля на характеристики всех |
|
модификаций МЭО |
обнаружить не удалось; |
|
4) |
влияние |
температуры на характеристик:: МЭО модификации 3 |
более значительно, чем на характеристики МЭО модификаций 1,2 |
(средний коэффициент нестабильности уводящего момента МЭО модифи кации 3 приблизительно в 2 раза больше аналогичного параметра МЭО модификаций’! , 2 ) . Предположительно, это связано с экранирующим дейстсием магнитол?овода Т, как и з случае 2;
Рис,7. зависимость МУ0= НН) МЭО
|
|
|
Параметр |
|
|
Модификация МЭО |
|
|||
|
|
|
|
|
I |
2 |
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Крутизна^хе^адтеристули Р = Т ( 1 уПр ) |
0,7848 |
1,0326 |
1,1275 |
|||||||
Крутиэча характеристики М |
- / ( 1 , . „ п )- |
0,С02 |
0,0025 |
0,0027 |
||||||
Дд, Н-к/А |
|
|
|
|
упр' |
|
|
|
||
С^поотиздекие |
коупенсаци" |
го |
4,175 |
7,65 |
27 |
|||||
резистора. кСм |
|
|
|
|
|
|
||||
Крутизна |
уводящего |
момента ДСу(ДС2) |
|
|
|
|||||
I Т ‘1 |
*м/мкм, при |
г |
= 9,61‘10'^Н и |
|
|
|
||||
смешении |
направления действия силы |
1 |
8 |
7 |
||||||
вдоль |
16 |
|||||||||
перпендикулярном направлению дей100 |
16 |
9 |
||||||||
стви |
илы |
|
|
|
|
|4 |
7 |
4 |
||
.. по |
оси МЗО |
|
|
|
|
|||||
Крутизна узодячего момента ДСу( ДС2 \ 13 |
12,5 |
3 |
||||||||
Л О “^Н*м/угл.с,п?и ^ =9,61*10_и,Н |
|
|
|
|||||||
|и угловом |
смещении |
|
|
|
|
|
||||
Уводящий мсмек-т ДСу(ДС2) ДО^Н -м , |
|
|
|
|||||||
при воздействии внешнего постоян |
|
|
|
|||||||
ного магнитного поля(Я^ / 7 |
=10^А/м) |
44 |
5 |
137 ■ |
||||||
по ос.-'м У, 1 |
|
|
|
|||||||
по |
ос’4 |
X |
|
|
|
|
5 |
4,2 |
54 |
|
Уводящий момент ДСуСДО^), |
Ю ^Н -м , |
|
|
|
||||||
при I |
уПр |
= 40 мА и линейных пере |
|
|
|
|||||
мещениях У |
2 |
= -0,05 |
мм |
|
|
|
||||
без Яком |
|
|
|
|
75 |
28 |
17,5 |
|||
с |
& ном |
|
|
|
|
16 |
3,5 |
3,2 |
||
Активные |
|
сзггэотивленил, Ом, об |
|
|
|
|||||
моток |
управления 1430 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|" первая секция |
|
114,5 |
114,5 |
114,5 |
||||
ДС^ |
*: вторая |
секция |
|
115,7 |
115,7 |
115,7 |
||||
|
|
1 общее |
|
|
|
230,2 |
230,2 |
230,2 |
||
|
|
Г первая секция |
|
1X3,5 |
113,5 |
113,5 |
||||
ДСу |
|
вторая |
секция |
|
113,4 |
И З ',4 |
1X3,4 |
|||
да |
|
общее |
|
|
|
226,9 |
226,9 |
226,9 |
||
|
|
|
|
|
|
24,8 |
24,8 |
24,8 |
5) подбор сопротивления компенсационного резистора Якок шун тированием обмоток упрагления датчиков сил. момент которых совпа дает по направлению с уломентом узодгщ:_м, возникающим из-за геоме трической несимметрхи, обусловленной погрешностями изготовления и конотрукт /12ньо.!и особенностями м гиктных систем исследуемых опор,
а также из-за неоднородности и несимметрии г-нешних полей магнитов, (частичная размагничиванием отдельных магнитоз из сглаза Пал-78 ложно, добиться нужного магнитного состояния с погрешкост к» нэ ху ке 1 -2^ ), позволяет уменьшить уводящий мз:.--з:-:т МЭО модификации I
п 4,7 |
раза, модификации 2 - в 8 раз, модификации 2 - в 5,5 раз. |
|
Магнитная и геометрический кеепмметрии индивидуальны для :-:а:я |
||
д о - |
модификации г'ЗО, |
что и вызывает различнее уменьшение уз едя |
щего момента. |
|
|
|
В С43 отмечается, |
что один иг способов снижения уводящего мо |
мента и псаьпения его |
стабильности в йсЭО центрирования чувстви |
тельного эле?дента поплавкового прибора состоит в создании констсуккпии МЭ0; обеспечивающей силу радиального направления без танген циальной состазлящей. Вариант такой конструкции [5 3 представлен на рис.8 . Данная опора центрирования содержит постоянные магниты
ты I з ‘ виде кольцевых секторов, намагниченных в тангенциальном направлении. Каждая пара магнитов намагничена встречно. Соседние одноименные полюса магнитов I соединены магнит'.проводами 7, вы полненными также з виде кольцевых секторов. Между соседними пара ми магнитов I остаэяекк зазоры, в которых расположены проводники активных частей обмоток 3,6 радиального и 2 осевого центрирова ния. Поверхности полюсов магнитов I соседних пар, оброеенных к радиальным зазорам, имеет разную полярность и расположены в пло скостях,. проходящих через ось центрирования. Секторные магнито- "прозоды 7 замкнуты между собой кольцевым могнитопров-^ м 5 «ерез воздушный зазор, в котором находятся проводники активных частей
обмотки |
4 |
углового центрирования. Проводники активных частей об |
|
моток 3 |
,6 |
располагаются параллельно, а обмоток 2 |
- перпендикуляр |
но оси центрирования. Проводники лобовых частей |
обмоток 2 .3 ,4 ,6 |
выполнены в виде частей окружное!ей, соосных с ось» центрирова ния. Радиальные обмотки 3,6 при протекании по ним постоянного то ка взаимодействуют с полем магнитов I и создают электромагнитную силу в направлении осей 2 . У соответственно. Подвижная часть опоры центрирования, состоящая из постоянных магнитов I , магнитопроводов 5,7, крепится к ротору, а неподвижная - устанавливается
- 100 -
на статоре поплавкового прибора.
Рис.8. Новое техническое решение |
МЭО центрирования |
|
Конструкция МЭО (ри с.8) центрйровани:; |
отличается от модифи |
|
каций 1 ,2 ,3 |
исследованных МЭО тем, что постоянные магниты накат' |
ничены э тангенциальном направлении; проводники активных частей обмоток осевого и .радиального центрирования расположены в радиаль ных зазорах, а заыыкапцие магнитопроводы удалены от обмоток ради
ального и осевого центрирования. |
Все это |
обеспечивает создание |
электромагнитной силы радиального |
и осевого центрирования без тай' |
|
генциальной составляющей, которая |
является |
основной причиной |