Лекция 8

Трансформаторные преобразователи (продолжение)

К преобразователям с постоянным магнитным сопротивлением и подвижной обмоткой относятся ферродинамические трансформа­торные преобразователи и вращающиеся трансформаторы.

Схема ферродинамического преобразователя угла поворота приве­дена на рис. 4.28, в.

Рис.4.28.в)

Он состоит из П-образного магнитопровода 1 с полюсными наконечниками 2. На магнитопроводе помещена обмот­ка возбуждения. Вторичная подвижная обмотка помещена меж­ду полюсными наконечниками. Внутри обмотки для уменьшения магнитного сопротивления вставляется цилиндрический ферромагнит­ный сердечник 3. Воздушный зазор между сердечником и полюсными наконечниками одинаков, также одинакова в воздушном зазоре и маг­нитная индукция.

Обмотка включается в цепь переменного напряжения, имеюще­го частоту , и создает магнитный поток. Часть его проходит через обмотку и наводит в ней ЭДС . При повороте обмотки наведенная ЭДС изменяется.

Согласно закону Кирхгофа напряжение , приложенное к первич­ной обмотке , равно

(4.126)

где — ЭДС самоиндукции;

— магнитный поток, создаваемый

обмоткой ;

— ее активное сопротивление.

Если это сопротивление пренебрежимо мало и напряжение урав­новешивается ЭДС , то

(4.127)

Часть этого потока проходит через вторичную обмотку

(4.128)

где

- угол поворота рамки (рис. 4.28, в) и наводит в ней ЭДС

(4.129)

Отсюда видно, что ЭДС вторичной обмотки пропорциональна уг­лу

Схемы включения трансформаторных преобразователей. Вторичное напряжение трансформаторного преобразователя может быть измере­но любым вольтметром переменного тока с соответствующим преде­лом измерения (рис. 4.29,а).

Рис. 4.29,а)

Эта схема отличается простотой, но при­меняется редко, поскольку напряжение и, следовательно, показа­ния прибора зависят от первичного напряжения . Кроме того, напря­жение зависит от выходного сопротивления преобразователя . Выходное напряжение

(4.130)

где — выходная ЭДС преобразователя; ток, потребляемый

вольтметром.

С изменением температуры, частоты питающего напряжения и по другим причинам выходное сопротивление может изменяться. Это при­водит к погрешности. Погрешность может возникнуть также и вслед­ствие изменения параметров линии связи между преобразователем и вольтметром. Очевидно, что погрешность уменьшается с уменьшением тока, потребляемого вольтметром.

Лучшими метрологическими характеристиками обладает схема, показанная на рис. 4.29,б.

рис. 4.29,б

Здесь вторичным преобразователем служит ферродинамический измерительный механизм, отличающийся от обыч­ных механизмов этой системы тем, что у него нет пружины, создаю­щей противодействующий момент. Обмотка возбуждения w₁ питает­ся тем же напряжением, что и обмотка первичного трансформаторно­го преобразователя. Обычно это напряжение промышленной сети. Из­меряемое напряжение подводится к подвижной рамке .

Вращающий момент ферродинамического механизма пропорциона­лен току , протекающему в рамке , и направлен так, чтобы его уменьшать. Вращающий момент стремится повернуть рамку . Она поворачивается и устанавливается в таком положении, когда ее ЭДС , определяемая выражением (4.129), уравновесит выходную ЭДС первичного преобразователя. Показания прибора, построенного по этой схеме, мало зависят от питающего напряжения и его частоты, по­скольку при их изменении одинаково изменяются как выходная ЭДС первичного преобразователя, так и ЭДС ферродинамического ме­ханизма .

В рассуждениях, приведенных выше, пренебрегают моментом тре­ния ферродинамического механизма. Вследствие трения показание при­бора может установиться, когда вращающий момент сравняется с мо­ментом трения. При этом по рамке будет течь некоторый остаточный ток и показания прибора будут содержать погрешность. Поскольку остаточный ток зависит от сопротивлений выходной цепи преобра­зователя, то показания прибора в некоторой степени также зависят от этого сопротивления, однако эта зависимость меньше, чем для пре­дыдущей схемы.

Еще меньшую погрешность имеют автоматические компенсаторы. Принципиальная схема одного из них приведена на рис. 4.29,в.

рис. 4.29,в.

Он вклю­чает в себя усилитель переменного тока, ферродинамический преоб­разователь угла ФП и реверсивный двигатель РД, Вал последнего через редуктор связан с подвижной обмоткой ферродинамического преоб­разователя и с устройствами отсчета, регистрации и регулирования из­меряемой величины.

На вход усилителя подается разность ЭДС первичного преобразова­теля и компенсирующей ЭДС, которая создается ферродинамическим преобразователем. Усиленное напряжение приводит во вра­щение ротор реверсивного двигателя, и изменяется. Разность может быть либо в фазе, либо в противофазе с напряжением сети . В зависимости от фазы ротор вращается в ту или иную сторону таким образом, чтобы при изменении разность уменьшалась. Ротор, а вместе с ним и указатель прибора останавливаются, когда

Автоматический компенсатор (рис. 4.29, в) имеет погрешность зна­чительно меньшую, чем приборы, описанные выше. Класс точности приборов этого типа обычно не хуже 0,5.

Погрешность трансформаторных преобразователей. Причины погреш­ностей трансформаторных преобразователей с изменяющимся маг­нитным сопротивлением аналогичны причинам погрешностей индук­тивных преобразователей. Аналогичны также методы их уменьшения. Аддитивные погрешности значительно уменьшаются при использова­нии дифференциальных преобразователей.

Все трансформаторные преобразователи имеют также специфиче­ские причины погрешности, обусловленные протеканием тока во вто­ричных обмотках и изменением их сопротивления. Это мультиплика­тивные погрешности, уменьшающиеся с уменьшением тока, потребля­емого вторичным преобразователем. Погрешность отсутствует при измерении ЭДС первичного преобразователя компенсационным мето­дом с помощью автоматического компенсатора.

Изменение температуры преобразователя вызывает изменение ЭДС

. При увеличении температуры возрастает активное сопротивле­ние первичных обмоток и полное их сопротивление. Это уменьшает первичный ток и ЭДС .

Дата добавления: 2014-01-03