Автоматический компенсатор

Союз Советски кСоциалистическихРеспублик 1 и 741160 ФМщ.694(088.8) по делам изобретекий и открытийУфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР Изобретение относится к информационно- измерительной технике, а именно к устройствам измерения электрических сигналов постоянного тока компенсационным методом, и может быть использовано в автоматических системах измерения тока.Известно устройство, содержащее магнитопровод, на полюсах которого размещены обмотки возбуждения, полюса выполнены с отверстиями для управляющих обмоток. В одной из частей каждого расщепленного полюса с управляющей обмоткой установлен поворотный постоянный магнит, связанный через редуктор с валом ротора, вал ротора через редуктор связан с блоком регистрации 1.15Конструкция представляет собой реверсивный двухфазный асинхронный двигатель с коротко- замкнутым ротором. Особенность заключается в том, что полюс управляемой фазы состоит из двух вставок, изготовленных из материала с вы" сокой магнитной проницаемостью, в которых предусмотрены отверстия для управляющих обмоток постоянного тока, В двигателе сравниваются магнитные потоки, создаваемые управляющей обмоткой, через которую пропускается измеряемый постоянный ток, и эталонным постоянным магнитом. Если между магнитными потоками управляющей обмотки и постоянного магнита нет заданного соответствия, то в рабочем зазоре двигателя возникает переменный магнитный поток, заставляющий вращаться ротор в сторону, обеспечивающую исключение рассогласоНедостатком устройства является сложность и нетехнологичность изготовления расщепленных полюсов, в которых должны быть помещены постоянные магниты на шарнире, а также сложность осуществления кинемапщеской связикаждого магнита с валом двигателя.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее компенсационный и исполнительный органы (к исполнительному органу относится элект. родвигатель переменного или постоянного тока с коллектором), выполненные в виде замкнутых магнитопроводов с обмотками возбуждения на полюсах (у компенсационного органа на боковьп стержнях выполнены модулирующие обмотки,60 4Работает устройство следующим образом. Когда измеряемое напряжение на полюсах равно нулю, полюса 2 создают вращающий момент, кото. рый приводит в движению подвижную обмотку 8 (устройство в этот момент работает какобычная машина постоянного тока), а она, в свою очередь, через редуктор 13 - подвижный цилиндр и блок регистрации 14. Вращение будет происхоидть до тех пор, нока магнит. ные участки 11 цилиндра не займут положение между основными полюсами 2 и ферромагнитными сердечниками 6, в результате чего поток возбуждения замкнется через них по цепочке: полюс 2 - магнитный участок 11 подвижного цилиндра - ферромагнитный сердечник б - магнитопровод 1 корпуса устройства - полюс 2, Вращающий момент не будет создаваться и неметаллическ 1 м якорь остановится (такая конструкция якоря выбрана с целью уменьшения инерционности подвижной части, что увелищвает точность устройства и понижает порог чувствительности, хотя возможно применение н обычной конструкции электрической машины постоянного тока). Блок регистрации 14 сделает отметку, соответствующую нулевому измеряемому напряжению. Схематически это можно изобразить следующим образом:СЦМ=СОУ =О- Ф -фм. =Я - х =Л -"Ф;г пол ро пол -0 ро но. рИ=0где О - измеряемое напряжение на обмотках5 полюсов 4Фраб магннтныи поток пРонизывающий РОтор устройства;Ф ц - постоянный магнитный поток, создаваемый полюсами 2;Мраб, - электромагнитный вращающий мо 4 о мент, приводящий в движение якорь;Мпол - электромагнитный вращающий момент,который создают полюса 2;йцнл - угловое положение оси неферромагнитного участка, подвижного цнлинд.45 ра относительно положения, при котором весь поток от полюсов 2 является рабочим (см, фиг. 1); 3 7411 выполняющие роль обмоток возбуждения), измерительную обмотку на Т-образном полюсе и плоскую подвижную обмотку на компенсацион. ном органе, подвижную обмотку - якорь электродвигателя, а также усилитель, подключенный к выходным обмоткам компенсационного Органа и электродвигателю, редуктор, через который электродв 1 патель управляет положением плоской подвижной обмотки и блока регистрации И.По нри 1 пчпу действия устройство магнито модуляцио 1 п 1 ое, В боковых стержнях магнитопро вода имеются отверстия, через которые намотаны модулирующие обмотки, запитывающиеся перемен ным током.,Они создают магнитные потоки, которые замыкаются только по торцовым участ. 1 э кам магнитанровода, При этом ЗДС в других обмотках не наводится, Результирующий поток замыкается через боковые стержни и индуктирует в выходной обмотке переменную ЭЛС, которая усиливается фазочувствительным усилн- зО телем и подается на реверсивньй двигатель, перемещающий плоскую подвижную Обмотку до такого положения, при котором ЭДС на входе усилителя не станет равной нулю.Однако известное устройство достаточно сложЦель изобретения - упрощение конструкции.Это достигается тем, что автоматическийкомпенсатор, содержащий магнитопровод с полюсами, обмотки возбуждения, расположенныена полюсах, подвижную обмотку, обмоткуизмеряемого напряжения, редуктор и блокрегистрации, магнитопровод, выполнен с допол.нительными полюсами, размещенными друг против друга, и магнитными сердечниками, размещенными рядом с основными полюсами ичерез основной полюс, при этом коаксиальнос якорем выполнен подвижный цилиццр с магнитными и немагнитными участкаья 1.На фиг. 1 представлена конструкция авто- .матического компенсатора; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема автоматическогокомпенсирующего устройства.Компенсатор содержит магнитопровод 1, полюса 2 с обмотками постоянного тока 3. Намагнитопроводе 1 имеются также два полюса 4,размещенные на магнитопроводе друг противдруга с обмоткой 5, подключенной к измеряе- %мому напряжению, и ферромагнитные сердеч.ники б рядом с полюсами 2 и через полюс.Коаксиально с неподвижным . ферромагнитнымякорем 7 выполнен подвижный неметаллический якорь 8 с печатной (или выполненнойкаким-либо другим способом) обмоткой 9 на хповерхности, а также подвижный цилиндр Ис магнитными 11 и немагнитными 12 участками, Выходной вал устройства через редуктор Х13 связан с блоком регистрации 14, - угловое положение оси магнитногоучастка 11 подвижного цилиндра,при котором весь поток от полюсов2 замыкается через них на ферромагнитный сердечник б, определяетсяпо допустимым потокам рассеивания; - координата пишущего механизмаблока регистрации на диаграммнойленте;- начало отсчета, соответствующее нулевому измеряемому напряжению.. При появлении на зажимах обмотки 5 нолюсов 4 измеряемого напряжения О х О (причем полюса 4 размещены на магнитопроводе таким образом и обмотки 5 включены по отношешпо к обмоткам 3 полюсов 2 так, что создают про. тивоположный вращающий момент) появляется магнитный поток, проходящий через подвижный ,и неподвижный якоря, который создает вращающий момент,и подвижный ротор поворачивается и через редуктор меняет положение подвижного 10 цилиндра и блока регистрации (передаточное отношение редуктора выбирается достаточно большим, чтобы устранить погрешность от инерционности якоря, по отношению к блоку, регистрации может быть выбрано друтое передаточное 1 з отношение, соответствующее ширине диаграммной ленты). В результате изменяется положение магнитных участков 11 подвижного цилиндра и часть магнитного потока полю.сов 2 будет проходить через под- щ вижный якорь и компенсирует мапщтный поток от полюсов 4, пропорциональный измеряемому напряжению. Подвижный якорь остановится, пишущий механизм блока регистрации займет положение, соответствующее изме ряемому напряжению. О. 6Таким образомположение пишущего мехавзма однозначно определяется величиной измеряемого сигнала, подаваемого на обмотки полюсов 4 (вход устройства).Благодаря новои совокупности существененпризнаков достигнуто уменьшение количестваэлементов автомапгческого компенсатора, чтоупрощает конструкцию,Форма магнитопровода обеспечивает экраннро. ванне от внешних полей и паводок. Отсутствие незакрепленных проводов и уменьшение числа элементов приводит к повышению надежности и ресурса. Существенно снижены габариты устройства, а также вес и расход материалов. Нет необходимости в источнике переменного тока, что важно при автономном питании аппаратуры от аккумуляторов и батарей, в частности в полевых условиях (в геологоразвед. ке и нефтяной промышленности), устройствообладает повышенной искрой и взрывобезопасностью по сравнению с реохордными приборами,Формула изобретенияСхематически этоможно показать так:с 1 цил=сх (1 фО фраб=ф ф 11 рае =1"1 г ффроа = 30 где Фх - магнитный поток, создаваемый полю.сами 4, пропорциональньшМ - электромагнитный врапающий момент,создаваемый полюсами 4, пропорциональный измеряемому напряжению;к - угловое положение оси магнитныхучастков подвижного цилиндра, пропорциональное измеряемому иапряже. 40нию;Х - координата пишущего механизма блока регистрации на диаграммной лентев определенном масштабе, соответствующая измеряемому напряжению ипроградуированная в единицах напряжения (тока) . Автомапиеский компенсатор, содержащиймагнитопровод с полюсами, обмотки возбужде.ния, расположешые на полюсах, подвижнуюобмотку, обмотку измеряемого напряженияредуктор и блок регистрации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощеик конструкции, зтагнитопровод выполнен с дополнительными полюсами, размещенными друг противдруга, и магнитными сердечниками, размещенными рядом с основными полюсами и черезосновной полюс, ирн этом коаксиально с якоремвыполнен подвижный цилиндр с магнитнымии немагнитными участками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. АВторское свидетельство СССР Иф 239419,кл. 6 01 Я 1700, 19 б 5,2. Зарипов М. Ф. Преобразователи с распределенными параметрами, М., "Энергия", 19 б 9,е. 125 (прототип).ИИПИ Заказ 3194/44 Тирамс 1019 7411 бО ал ППП "Патент", г, Ужгород ул, Проектная, 4 одписное