Электромашинный кольцевой датчик угла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 174 19) Ы 1)5 Н 02 199 ННЫЙ КОЛЪЦЕВО зпа 1+в соваЧых = КЧ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(71) Московский авиационный технологический институт им. К,Э.Циолковского(56) Хрущев В.В. Электрические машины автоматических устройств. - Л.: Энергия,1976, с, 256-257 и 362-364.Ба каное М. В Л ыска В,ААлексеевВ.В,Информационные микромашины следящих и счетно-решающих систем. - М,: Советское радио, 1977,Изобретение относится к измерительной технике, а именно к электромашинным кольцевым датчикам угла, выходное напряжение которых служит мерой угла поворота ротора,Известен линейный вращающийся трансформатор (Л ВТ), содержащий две взаимно перпендикулярные обмотки на статоре и две - на роторе, распределенные по синусоидальному закону. Расширение линейного диапазона обеспечивается последовательным соединением первичной (статора) и вторичной (ротора) обмоток Л ВТ. Применяют ЛВТ с первичным или вторичным симметрированием обмоток. Вь 1 ходное напряжение такого ЛВТ измеряется по за- кону где К - коэффициент пропорциональности;Ч - напряжение источника питания; 1(й ) -функция выходного напряжения,(54) ЭЛЕКТРОМАШИ И ДАТЧИК УГЛА57) Использование; изобретение относится к измерительной технике, электромашинным кольцевым датчикам угла. Сущность изобретения: электромашинный кольцевой датчик угла содержит статор с взаимно перпендикулярными обмотками (возбуждения и выходной) и ротор с короткозамкнутой обмоткой. В цепи обмоток статора и ротора последовательно включены дополнител ьные реактивные сопротивления. 1 ил,где а - угол поворота ротора; в - коэффициент, зависящий от параметров обмоток.Функция ЛВТ с точностью до 0,060% совпадает с линейной функцией в диапазоне измерения углаа + 60 О, если а = 0,536, Следовательно, для ЛВТ необходимо выбирать СКВТ с коэффициентом трансформации 0,536.Существенным недостатком ЛВТ является большое число обмоток и наличие скользящих электрических контактов, через которые обмотки ротора соединяются с внешней неподвижной частью электрической цепи, Наличие скользящих контактов снижает надежность и срок службы, а также увеличивает стоимость ЛВТ, так как они изготавливаются из сплавов, содержащих драгоценные металлы.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является бесконтактный индукционный синусный датчик с тремя синусоидально расположенными обмотками, две из которых взаимно перпендикулярно размещены на статоре, а обмотка ротора замкнута накоротко.Если полные сопротивления обмоток статора одинаковы (условия симметрии), то при подключении одной из обмоток статора к источнику переменного напряжения, выходное напряжение перпендикулярно ей обмотки статора будет изменяться по закону синуса двойного угла поворота ротора, т.е.(2) 1( а)=зп 2 а,Недостатком известного датчика является существенное отклонение синусоидальной зависимости от линейного закона, которая в середине диапазона а ч: 30 составля.ет 7,0%.Целью изобретения является повышение линейности функции выходного напряжения в заданном диапазоне углов поворота ротора.Указанная цель достигается тем, что в электромашинном кольцевом датчике угла, содержащем статор с взаимноперпендикулярными обмотками возбуждения и выходной ротор с короткозамкнутой обмоткой, в цепи обмоток статора и ротора последовательно включены дополнительные реактивные сопротивления.На чертеже изображена схема датчика угла, содержащего три синусоидально распределенные обмотки.Две из обмоток 1 и 2 взаимно перпендикулярно размещены на статоре, а обмотка ротора 3 замкнутаОднако из обмоток 1 статора подключена к источнику 4 переменного напряжения, а вторая 2 является выходной обмоткой. В цепи обмоток статора и ротора последовательно включены реактивные сопротивления 5-7.Датчик работает следующим образом.При подключении обмотки возбуждения к источнику переменного напряжения в датчике возникает пульсирующее магнитное поле,Если ось замкнутой обмотки ротора 3 перпендикулярна или совпадает с осью обмотки 1 возбуждения, то отсутствует поперечная составляющая магнитного поля, создающая ЭДС в выходной обмотке 2 и Чвых = О.Если в датчике нагружена симметрия первичных обмоток, т,е. полное сопротивление цепей обмоток 1 и 2 неодинаково, то синусоидальная функция (2) искажается ре акцией обмотки ротора 3.Тогда функция выходного напряжения обмотки 2 будет равназ 1 п 2 а 10 1 = - М соз 2 а Здесь для М знак (-) для углов поворота ротора а = 0- 45 О, а знак (+) для углов а а . 90 15 Знаки (+) и (-) перед М показывают, что подбором параметров обмоток можно обеспечить отрицательное и положительное значения коэффициента М, Это расширяет функциональные возможности устройства, 20 Например, при М = 0,5 функция (3) имеет в 26 раз меньше отклонение от линейного закона, чем синусная функция (2) в диапазоне угловф . 30При питании от источника с частотой 25 400 Гц и выше индуктивные сопротивления обмоток на несколько порядков выше активных и последними можно пренебрегать.Значение коэффициента М, оптимальное для выбранного диапазона углов а 30 связано с параметрами цепей обмоток датчика зависимостью Х 1хв 23 х 2хГп 132, 22 2 ) 35 х 1 хв 23+фщ 1,3 - 2 х 1х 2хз где хп 1 - сопротивление взаимной индукции обмоток 1 и 2 статора и ротора 3;х 1, х 2, хз - полное реактивное сопротив ление обмоток;х - собственное сопротивление обмотКИ;Х=Х +Хн, хн- внешнее сопротивление. Коэффициент М зависит от хн и чисел 45 витков обмотки.При симметрии первичных обмоток 1 и 2 числитель 1 (М = 0) и1(а )=з 1 п 2 а, 50Если в обмотках 1 возбуждения и ротоРа 3 Нвт ВНЕШНИХ СОПРОтИВЛЕНИй, т.Е. Хн 1 = хнз = 0 и обмотки статора идентичны х 1 = х 2то 551742948 где р = -- относительная величинал 1 хн 2х 2внешнего сопротивления;2Л -- ,- - коэффициент, харакх 1 хЗтеризующий рассеяние магнитного потока, не зависит от чисел витков обмоток 1 и 2,Если выходная обмотка 2 разомкнута ( н 2= ) то10 Л М = я - . (5)где коэффициент М в равной мере 20И РЗ, т,Е. ОтХн 1 И ХнЗ.ера определим согласно (5) отивление в цепи обмотки 1 когда обмотка ротора замкну(хнз = О). В этом случае ф = 25Хн 1Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Производственно-издательск В этом случае зависит от ф 1Для прим внешнее сопр возбуждения, та накоротко Л +05( М В датчиках обычно Я 0,9 и М 0,5, поэтому согласно (5) в цепь обмотки возбуждения следует включать емкостное сопро 1тивление хПо сравнению с известным предлагаемый датчик обладает следующими преимуществами: позволяет уменьшить отклонение функции выходного напряжения от линейного закона ротора, что обеспечивает повышение точности измерений угла поворота ротора.формул а изобретен и я Электромашинный кольцевой датчик угла, содержащий статор с двумя взаимно перпендикулярными обмотками и ротор скороткозамкнутой обмоткой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения линейности функции выходного напряжения в заданном диапазоне углов поворота ротора, в цепи обмоток статора и ротора последовательно включены дополнительные реактивные сопротивления.