Преобразователь угол-фаза

мотка с выводами 5, 6, схематически представленные в виде меандров, радиальные участки которых представляют собой активные участки обмотки, уложенные, например, в пазы магнитопровода (не показаны). На статоре размещена синусная многополюсная обмотка, выполненная из и отдельных секций (на фиг, 1 и 2 из четырех секций) с соответствующими внешними выводами 7 - 14 и косинусная многополюсная обмотка, также выполненная из п секций с внешними выводами 15 - 22. К смежным секциям выходных синусной и косинусной обмоток статора 2 (фиг. 2) подключено п КС-цепей (на фиг. 2 показаны четыре цепи), первая из которых составлена из конденсатора 23 и резистора 24, вторая - из конденсатора 25 и резистора 26, третья - из конденсатора 27 и резистора 28 и четвертая - из конденсатора 29 и резистора 30. При этом конденсаторы и резисторы образуют с секциями синусной и косинусной обмоток мостовые схемы, одна из диагоналей которых образует выходы КС-цепей. Входные синусная и косинусная обмотки ротора 1 (выводы 3 - 6) подключены к источнику 31 двухфазного напряжения. Выходы КС-цепей подключены к первым входам стабилизаторов напряжения 32 - 35, ко вторым входам которых подключен выход задатчика 36 уровня стабилизируемого напряжения. Выходы всех стабилизаторов соединены последовательно и образуют выход преобразователя угол-фаза.При подаче двухфазного напряжения на обмотки роторав воздушном зазоре между ротором и статором образуется вращающееся магнитное поле. При этом с секций выходной синусной обмотки статора сни- мается напряжение, фаза которого р з 1 п при идеальном выполнении преобразователя, равенстве и ортгональности составляющих двухфазного питающего напряжения изменяется по законуч з 1 п =а р,где а - угол поворота ротора, р - число пар полюсов обмотки ротора (коэффициент электрической редукции преобразователя, для фиг. 1 р = 16),С секции выходной косинусной обмоткистатора снимается напряжение, фаза которого асов изменяется по закону9 сов = ар + -ф.йНа фиг. 3 а векторами ОА и и ОВобозначены соответственно выходные напряжения секций синусной и косинусной выходных обмоток для частного значения а Суммарное выходное напряжение при последовательном соединении смежных секций обмоток представлено вектором ОС. Для реального преобразователя угол-фаза вследствие неравенства и неортогональности составляющих питающего двухфазного напря На фиг. 4 а проиллюстрирована причинапоявления длиннопериодной погрешности преобразователя. Векторы ОС, и ОСдвух суммированных с помощью КС-цепей напряжений диаметрально противоположных секций выходных обмоток (например, обмоток с выводами 7, 8 л 15, 16 и 11, 12, 19, 20) сдвинуты на одинаковые, но противоположные по знаку углы Ьр, и Ьрд. ЗЗ Данные фазовые сдвиги обусловлены, например, неравномерностью нанесения полюсов обмоток ротора вследствие эксцентриситета, допущенного при установке заготовки ротора на станок для нарезания шли Оцов магнитопровода. При равномерном воздушном зазоре между ротором и статором суммирование векторов ОС, и ОС определяет идеальное положение вектора ОСз выходного напряжения, Это положение соответствует также условию щ == О, ког да полюса нанесены равномерно. Смешениестатора, например, из-за эксцентриситета установки приводит к тому, что воздушный зазор в месте расположения обмоток с выводами 7, 8; 15, 16 увеличивается, а в месте расположения обмоток с выводами5 о11, 12, 19, 20 уменьшается. Вследствие этого вектор ОС , уменьшается до ОС а вектор ОС увеличивается до ОС. Суммирование таких векторов дает вектор ОСз, который сдвинут относительно идеального вектора И ОС з на величину погрешности Ьт 4, изменяющейся с периодом оборота ротора. 5 1 О 15 зо 25 жения, неравенства коэффициентов трансформации и неортогональности обмоток выходные напряжения секций синусной и косинусной обмоток, обозначенные векторами ОА и ОВ, сдвигаются на, равные, но противоположные по знаку углы ЬрА и Ьре, при этом амплитуды данных напряжений оказываются неравными (ОВ ОА) . Суммарное напряжение, обозначенное вектором ОС, в этом случае оказывается сдвинутым по фазе относительно идеального вектора ОС на величину погрешности Ьр которая изменяется 2 р раз при повороте ротора на угол а= 2 л. Однако, если векторы ОА и ОВ сложить, предварительно повернув их соответственно на углы и (фиг, Зб), то погрешность сдвига по1 Г ф фазе Ьсуммарного напряжения, обозначенного вектором ОСф, относительно идеального вектора будет по сравнению с погрешностью Ь ,величиной второго порядка малости (Ьф Ьр,) при малых исходных углах Ьуи Ьо,Таким образом практически исключается зависящая от угла поворота ротора погрешность, обусловленная несимметрией обмоток и питающего двухфазного напряжения. Поворот векторов на углы - - и - и суммирование произвоЧ 7Ф 4дится с помощью КС-цепи. На рис. 4 б показана векторная диаграмма, иллюстрирующая действие стабилиза 7345063торов напряжения 32 и 34, стабилизирующих векторы напряжений ОС, и ОС на одинаковом заданном от задатчика уровне ОС = ОС. При этом суммирование их путем последовательного соединения выходов стабилизаторов дает вектор ОС, совпадающий с идеальным вектором ОС, т. е. для данного случая Ьр= О.Степень компенсации длиннопериодной погрешности зависит от принятого числа п секций обмоток преобразователя. Так, при п = 4 длиннопериодная погрешность уменьшается в 5 раз, при и = 6 - в 10 раз, при п = 8 - в 20 раз. Таким образом, для эффективного снижения длиннопериодной погрешности на практике достаточно пользоваться числом п = 6. Например, современные многополюсные преобразователи угол-фаза обладают длиннопериодной погрешностью 5 угл. сек, при дефектах изготовления и монтажа порядка 0,01 мм. При использовании предложенной схемы с п.= 6 их длиннопериодная погрешность будет составлять 0,5 угл.сек. Использование п -.4 - 8 нецелесообразно, так как приводит к усложнению схемы ввиду увеличения числа КС-цепей стабилизаторов напряжения и выводных концов обмоток. Существенным преимуществом предложенного преобразователя угол-фаза является также уменьшение погрешностей, обусловленных нерабочими смещениями ротора и статора вследствие деформации объекта, в котором установлен преобразователь. Это повышает стабильность работы преобразователя.В качестве стабилизаторов напряжения могут быть использованы, например, усилители с регулируемым от источника (задатчика) постоянного напряжения коэффициентом усиления.Таким образом, предложенный преобразователь угол-фаза позволяет на порядок уменьшить одну из определяющих погрешностей многополюсных преобразователей угла поворота вала - длиннопериодную погрешность, обусловленную дефектами изго 6товления, монтажа и нерабочими смещениями в процессе эксплуатации. Выходная информация преобразователя представлена фазовым сдвигом выходного напряжения, пропорциональным углу поворота ротора к коэффициенту электрической редукции, что позволяет применить для кодирования угла поворота стандартные частотомеры в режиме измерения временного интервала.Форму,га изобретенияПреобразователь угол-фаза, содержащий многополюсный синусно-коси нусный врагцающийся трансформатор, синусная и косинусная входные обмотки которого под ключены к источнику двухфазного напряжения, а синусная и косинусная выходные обмотки выполнены из секций, один вывод каждой секции синуслой выходной обмотки соединен с первым входом соответствующего стабилизатора напряжения, один выход каждой секции косинусной выходной обмотки соединен с общей шиной, ко вторым входам стабилизаторов напряжения подключен выход задатчика уровня напряжения, выходы стабилизаторов напряжения соединены по- И следовательно, отличающийся тем, что, сцелью повышения точности преобразователя, в него введены КС-цепи, одни концы конденсатора и резистора каждой КС-цепи подключены к выводам соответствующей секции синусной выходной обмотки, другие концы - к выводам соответствующей секции косинусной выходной обмотки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе з 1. Ахметжанов А. А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., Энергия 1975, с. 67 - 68.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Хо 2539816/18 - 24 от 28.10,77, по которой принято положительное решение 1 про О тотип)./Сос ехр Вигула ректо пнсно ственного комитета СССРбретений и откритий- 35, Раушская наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная 113035,Филиал ПП едактор Т. Орловскаяаказ 2153/46ЦНИИП вигель И. Назаркд К. Шуфрнчж 801.ир И Государ делам из Москва, Ж П Патент