книги / Основы автоматики
..pdf“агатный поток, компенсирующий продольную ооставляюцую Фр1 . Поэтому продольная составляющая практически не изменяет вели чину суммарного магнитного потока, создаваемого токами статора и ротора, он остаетоя таким хе, как и при отсутствии нагрузки. Поперечная составляющая потока ротора Фр(^ не наводит
ток в обмотке отатора. Она ничем не компенсируется и поэтому изменяет магнитное поле. Магнитное поле изменяется по величи не у направлению в зависимости от угла поворота ротора, так как от угла поворота ротора зависит Фр|} . Поэтому нарушает ся синусоидальная зависимость напряжения на роторной обмотке от угла поворота.
Чем больше нагрузка, тем больше величина поперечной со ставляющей потока Фр^ , тем больше зависимость напряжения на роторной обмотке от угла поворота отклоняется от оинуоондальной.
Компенсация поперечной составляющей потока ротора дости гается симметрированием ВТ.
П е р в и ч н о е о и м м е т р и р о в а н и е . В цепь второй отаторной обмотки вклкяают сопротивление, равное внут реннему сопротивлению источнику питания (ри с.б .7 ). При малом внутреннем сопротивлении иоточника питания (малом по сравнению
и. и,
рис.б .7. Схема первичного |
Рис.6 .8 . Схема вторичного симмет- |
симметрирования ВТ |
рирования ВТ |
со входным сопротивлением ВТ) вторая обмотка статора замыка ется накоротко.
Магнитная ооь второй отаторной обмотки совпадает о направ лением поперечной составляющей потока ротора . Под ее влия нием во второй статорной обмотке ваведетоя ток, который созда ет магнитный поток, компенсирующий поперечную составляющую по
тока ротора. |
|
|
|
В т о р и ч н о е |
с и м м е т р и р о в а н и е |
(рис.6.8). |
|
Г цепь |
второй роторной |
обмотки включают сопротивление |
Z0 , |
равное |
сопротивлению нагрузки 1Н. Можно показать, что попереч |
||
ные составляющие потоков роторных обмоток равны по величине и противоположны по направлению. Поэтому они компенсируют друг друга.
В зависимости от назначения и охемы соединения обмоток вращающиеоя трансформаторы подразделяют на оинуоно-косинуоные вращающиеся траноформаторы (СКВТ), линейные вращающиеоя транс форматоры (ЛВТ), масштабные вращающиеоя траноформаторы (МВТ). По величине статической ошибки вращающиеоя трансформато
ры подразделяют на ВТ 0 класса точнооти, I класса точности,
Пкласса точности и Шкласса точнооти.
Втабл.6.1 приведены допустимые отатические ошибки ВТ раз личного класса точнооти.
Т а б л и ц а 6.1
Клаоо |
точности |
0 |
I |
П |
ш |
Допустимая |
отатическая ошибка |
+4' |
+8" |
+16' |
±гг! |
Статическую ошибку ВТ определяют следующим образом. Уста навливают положение ротора, при котором на одной из его обмо ток напряжения равно нулю. Поворачивают ротор яа 180°. Если напряжение на роторной обмотке ВТ не равно нулю, то ротор по ворачивают на дополнительный угол. Дополнительный угол, на ко торый нужно довернуть ротор, чтобы напряжен® на роторной об мотке стало равным нулю, называется отатичеокой ошибкой ВТ.
I«Использование СКВТ в начеотве прэобпяаователя координат
Координаты вектора Z в оистеме координат ХОУ связаны с координатами этого же вектора в системе координат Х'О'У' , по вернутой относительно сиотемы координат ХОУ на угол с(, сле дующим образом (рио.6.9):
X 1 = X C 0 S d + у s in d ; |
(6 .7 ) |
|
у '- у cosd -xslnd .
Т ис,6 .9 . К определению координат вектора в системах координат, повернутых друг относительно друга на угол d
Для выполнения математических действий в соответствии о формулами (6 .7) удобно использовать СКВТ. Для этой цели на статорные обмотки СКВТ подавгоя напряжения, пропорциональные координатам х и у (рио.6.10):
|
|
Ux = кх |
Uy = ку |
|
|
|
Напряжения |
на |
роторных обмотках пропорциональны |
х' и у' . |
|||
Действительно, |
в обмотке |
Х'Х' |
магнитным потоком обмотки XX |
|||
наводитоя напряжение, равное |
кт11х cos d |
, и магнитным по |
||||
током обмотки |
УУ |
напряжение, равное кт |
sinot |
. Поэтому |
||
суммарное напряжение на |
обмотке Х'Х' |
|
|
|||
Ux, = kT(Ux cos d + 1}^sind) = к kT(,xcosd+у sin d) |
(6.8) |
|
Аналогично
Решение задачи преобразова ния координат необходимо, напри мер, в системе управления раке той. Сигналы, снимаемые с гиро прибора, пропорциональны углам отклонения ракеты относительно ооей 0Yr гироскопической системы координат XrOYr ( рис. б ИХ
На рули ракеты должны пода ваться оигналы, пропорциональные углам отклонения ракеты относи тельно ооей 0Хр и OYp системы ко ординат Xp0Yp , связанной с кор пусом ракеты. Для правильного распределения оигналов, снима емых о гироприбора, между ка-
Р и о .б .И . Гироскопическая и ракетная системы координат
налами управления ракетой наиболее удобно использовать пре образователь координат на СКВТ.
2. Использование СКВТ в качестве датчика угла рассогласования
Схема включения СКВТ при использовании их в качестве дат чика угла рассогласования изображена на рис.б.12. Принцип дей ствия датчика угла рассогласования на ВТ такой же, как у дат чика угла рассогласования на сельсинах (см.§ З Л ). Вторая об мотка статора СКВТ-датчика закорочена для компенсации попереч ной составляющей магнитного потока (первичное симметрирование).
ВТ-датчик |
ВТ-приемник |
Рис.6.12. Схема датчика угла рассогласования на ВТ
Покажем, что при малых углах рассогласования напряжение на выходе СКВТ-приемника пропорционально углу рассогласования
С = t)f - i)z |
. Для простоты будем считать, что коэффициент |
трансформации |
kT= I . Напряжения на роторных обмотках СКВТ- |
датчика |
|
Напряжение на выходе СКВТ-приемника |
|
|
||||||||
U |
= U costf -U sintУ= U(sintfcostf - |
cost) slnij,) = |
||||||||
Вых |
у |
2 |
X |
2 |
СN |
|
1 |
2 |
1 |
2' |
|
|
|
- |
uc sin(ij-i)z)= |
i/cslntj. |
(6 .II) |
||||
При налом угле |
рассогласования |
si пт} ~ |
поэтому |
|||||||
|
|
|
|
|
& |
^ |
W - |
|
(6.12) |
|
|
|
|
|
|
Вых |
|
|
|
||
Ошибка датчика угла рассогласова ния на СКВТ значительно меньше, чем на оельоинах. Так, при использовании ВТ нулевого класса точнооти ошибка со ставляет всего лишь 4 утл.мин (см.
табл.6 .1 ). Это позволяет во многих слу чаях при использовании в оледящих си стемах в качестве датчика угла рассо гласования СКВТ обходиться одвоотсчетннми следящими системами.
3. Использование вращавшихся трансфор маторов в качеотве датчика угла. Ли нейные врашашиеоя транойорматоры
Вращающийся трансформатор можно использовать в качестве датчика угла. При малых углах поворота ротора напря
|
жение |
на роторной |
обмотке |
USblx = |
|||
|
s |
kTU |
s L n d ~ |
kTUmd . При углах пово |
|||
Рис.6.13. Линейный |
рота |
| d I « |
14° |
величина |
отклонения |
||
вращающийся транс |
напряжения от линейного закона не пре |
||||||
форматор: |
|||||||
восходит 1%. |
|
|
|
||||
а) охема ЛВТ; б) упро |
|
|
|
||||
щенное изображение ЛВТ |
Для расширения линейной зоны ис |
||||||
|
пользуют специальную схему соединения |
||||||
обмоток ВТ (рис.6 .13). В |
этом случае ВТ называют линейным вра- |
||||||
щающимоя трансформатором |
(ЛВТ). |
|
|
|
|||
Можно показать, что выходное напряжение ЛВТ следующим об |
|||||||
разом завиоит от угла |
поворота ротора: |
|
|
||||
|
|
|
SLfl о( |
|
|
(6.13) |
|
|
Utb ,X |
= 1 + kTcosd U„ |
|
|
|||
При коэффициенте трансформации кт- 0,565 величина откло нения характеристики UBblx= f ( d ) от линейного закона не пре восходит 1° в диапазоне углов +60°.
Для простоты на некоторых охемах мы будем изображать ЛВТ, кан показано на рио.б.13,б.
Изображение вращавшихся трансформаторов на электричеоких охемах
п
Рио,6 .14 .Изображение ВТ |
Рис.6 .15 .Пример изображения на |
на электрических охемах |
электричеоких охемах датчика |
|
угла рассогласования на ВТ |
На электричесних схемах вращающиеся трансформаторы изобра жают, как показано на рио.6.14 На рис.6.15 приведен пример изо бражения на электрической схеме датчика угла рассогласования на ВТ.
§ 6 .4 . РАСШИФРОВЫВАЮЩИЕ СЛЕДЯЩИЕ СИСТЕМЫ
Расшифровывающие оледящие системы предназначены для пре образования электрических величин (напряжения, сопротивления и т .д .) в линейное или угловое перемещение.
На рио.6.16 изображена блок-схема расшифровывающей сле дящей системы, предназначенной для преобразования напряжения в угол поворота вала. Рассмотрим работу этой системы. На вход
усилителя |
поступает |
напряжение рассогласования Д U , равное |
|
разности |
входного напряжения 11вх и напряжения |
иду , снимаемого |
|
с датчика угла ДУ: |
^U=Ugx ~UAy |
|
|
|
|
(6.14) |
|
Напряжение рассогласования через усилитель подается на двигатель Д. Двигатель через редуктор поворачивает датчик угла
ДУ в сторону уменьшения рассогласования. Направление враще ния двигателя определяется знакоы или фазой напрявения рао- * согласования. По окончании переходных процессов при отсутствии
Рис.6.16. Расшифровывающая оледящая система
момента нагрузки на оои двигателя напряжение 1}д , подаваемое на двигатель Д, а следовательно, и напряжение рассогласования равны нулю:
Рис.6.17. Расшифровывающая оледящая сиотема для преобразования сопротивления в линейное перемещение
Из уравнения (6.15) оледуат, что угол поворота вала датчик% угла d пряно пропорционален входнону напряжению:
* - т - и»
л ду
Точнооть расснотреиной расшифровывающей следящей системы определяется точностью датчика угла и напряжением трогания Двигателя.
На рио.6.17 изображена схема расшифровывающей следящей системы, предназначенной для преобразования сопротивления в линейное перемещение. Сигнал на вход усилителя не поступает, воли коотик находится в равновесии. В положении равновесия произведение сопротивлений противоположных плеч моста равны:
Rx Ri = R, Ry =R,kyH |
(6.17) |
Отсюда |
|
/ R |
(6.18) |
H = T ^ ~ ^ RX |
|
Из формулы (6.18) видно, что величина перемещения ползун |
|
ка потенциометра у прямо пропорциональна величине |
сопротив |
ления Rx . |
|
§ 6 .5 . СУММИРУЮТ УСТРОЙСТВА. МЕТОДЫ СУММИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
В автоматических оистемах наиболее часто приходится ре шать задачу суммирования углов поворота валиков и задачу сум мирования электрических напряжений.
Углы поворотов валиков можно суммировать посредством сельсиниых передач (§ 3.4) с помощью механичеоких диф ференциалов (рис.б .18).
Механические дифференциа лы используются для сум мирования углов поворо та валиков, еоли послед ние расположены близко друг от друга.
Рио.6.19. Схема суммирования углов поворота валиков
Для получения оуммы |
углов поворота валиков |
в виде угла по |
ворота какого-то одного |
валика можно поотупить |
следующим об |
разом (рис.6Л 9): углы |
поворота валиков преобравуютоя в на |
|
пряжения, которые затем суммируютоя; суммарное |
напряжение |
о |
|
помощью расшифровывающей следящей |
сиотемы преобразуется в |
угол |
|
поворота. С помощью такого метода |
суммирования |
можно отга |
|
дывать углы поворота валиков, расположенных на значительном удалении друг от друга.
В § 4.3 было показано, что для решения задачи суммиро вания можно использовать магнитный усилитель. Достоинством его является то, что он одновременно с решением задачи суммирова ния усиливает по мощности суммарный сигнал.
I . Последовательная схема суммирования напряжений
При поснедовательной схеме суммирования лоточники сумми руемых напряжений соединяются последовательно (рис.6 .20).
Ток нагрузки
I , - |
V и |
|
ft ик |
(6.19) |
|
|
Н=1 |
где UK - напряжение А-го источника при отключенной нагрузке Rik - внутреннее сопротивление А -го источника напряжения RH- сопротивление нагрузки.
Напряжение на нагрузке