Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Октября 2012 в 18:48, реферат
Целью данного реферата является изложение читателю основных и самых распространённых и испытанных временем и производством видов датчиков, а так же осмысление степени важности этих элементов в современной автоматизации технологических процессов.
Оглавление
Аннотация………………………………………….…..……..…..3
Виды датчиков и их назначение………………..……………….5
Заключение……………………………….……………………..26
Список источников……………………………………………..27
Рис.19. Схема вращающегося трансформатора.
Конструктивно
вращающийся трансформатор
На статоре и роторе ВТ помещаются по две обмотки, сдвинутые в пространстве под углом 90° . Магнитные оси этих обмоток взаимно перпендикулярны. Одна из обмоток статора является обмоткой возбуждения и питается от однофазной сети переменного тока. Если при этом ротор ВТ повернуть на угол a, то ЭДС, наводимые в обмотках ротора, будут пропорциональны синусу и косинусу угла поворота:
где Е1,Е2- действующие значение ЭДС в обмотке ротора; Еmax- максимальное значение ЭДС в обмотке ротора (при совпадении осей обмоток ротора и статора).
Максимальное значение ЭДС (
где U- напряжение возбуждения ВТ;
vр- число витков в обмотке ротора;
vс- число витков в обмотке статора;
К- коэффициент трансформации ВТ.
Следовательно, напряжение, снимаемые
с синусной и косинусной
Вращающиеся трансформаторы применяются в автоматике очень широко как датчики угловых величин, а так же как функциональные элементы аналоговых счетно-решающих устройств. Они применяются при решении тригонометрических задач, связанных с вычислением параметров треугольников и преобразованием координат.
Далее приведены некоторые
Первая задача. Преобразование полярных координат точки А в прямоугольные (определение катетов х и у прямоугольного треугольника по гипотенузе D и углу a).
Формулы преобразования координат для прямоугольного треугольника в этом случае имеют вид:
Чтобы решить эту задачу с помощью ВТ, необходимо ротор ВТ повернуть на угол a, а на обмотку возбуждения статора подать напряжение, пропорциональное D:
Тогда напряжение, снимаемые с синусной и косинусной обмоток ротора ВТ, включенных по схеме, приведенной на рис. 20, будут:
Рис.20. Д – двигатель: У – усилитель.
Вторая задача. Преобразование прямоугольных координат точки А в полярные (определение гипотенузы D и угла a по катетам y и x).
В этом случае на взаимно
перпендикулярные обмотки
где К – коэффициент трансформации ВТ.
В результате воздействия этих двух напряжений на обмотках ротора ВТ возникнут напряжения, определяемые выражениями
U1=KUy sin a + KUx cos a; U2=KUy cos a - KUx sin a
Угол a определяется следующим образом. Ротор ВТ следует поворачивать вручную до тех пор, пока напряжение U2 не станет равным нулю. Тогда
Откуда
Таким образом, угол a будет соответствовать искомому углу только в том случае, если при повороте ротора ВТ на этот угол напряжение U2 будет равно нулю. Указанную операцию можно механизировать: ротор ВТ поворачивать не вручную, а автоматически электродвигателем, управляемым через усилитель напряжением U2. Двигатель будет поворачивать вал ротора ВТ до тех пор, пока напряжение U2 не станет равным нулю.
Гипотенуза D треугольника определяется из уравнения:
или
Схема обеспечивает автоматическую выработку искомых величин a и D. При этом a вырабатывается в виде угла поворота, а D – в виде напряжения U1.
Кроме рассмотренных двух схем включения ВТ в автоматике и вычислительной технике широко применяются ВТ, работающие в линейном режиме – линейные вращающиеся трансформаторы (ЛВТ), масштабные вращающиеся трансформаторы (МВТ) и ВТ, работающие в качестве фазовращателей.
Рис.21. Некоторые схемы включения ВТ: б – в линейном режиме; в – в масштабном режиме.
Напряжение на выходе ВТ, включенных по этим схемам, пропорционально углу поворота ротора ВТ в диапазоне 0-60° и соответствует выражению
Где Uвх – входное напряжение; Uвых – выходное напряжение;
k1,k2 – коэффициенты пропорциональности (k1=0,5¸0,55); a - угол поворота ротора.
В этом случае:
Где k3- коэффициент пропорциональности, зависящий от угла поворота ротора ВТ.
Масштабные вращающиеся
Для получения более высокой точности работы ВТ применяются специальные схемы симметрирования, уменьшающие влияние поперечного поля (магнитного потока), создаваемого поперечной квадратурной обмоткой статора, на изменение выходного напряжения ВТ. Симметрирование осуществляется как со стороны первичной цепи ВТ – первичное симметрирование, так и со стороны вторичной цепи – вторичное симметрирование. Кроме того, существует двустороннее симметрирование. В этом случае достигается одновременно симметрирование как статорной, так и роторной цепи.
Вращающиеся трансформаторы
По назначению вращающиеся трансформаторы в схемах автоматики и вычислительной техники подразделяются на синусно-косинусные (СКВТ), линейные (ЛВТ), по строительные (ПВТ), масштабные (МВТ) и фазовращатели.
По габаритам ВТ делятся на семь групп – с ВТ-1 по ВТ-7 (с первого по седьмой габариты). Существуют так же специальные образцы вращающихся трансформаторов.
По характеру токосъема ВТ подразделяются на контактные и бесконтактные. У контактных ВТ токосъем с ротора осуществляется либо с помощью колец и щеток, либо с помощью спиральных пружин; у бесконтактных ВТ – за счет дополнительного трансформатора ротора.
Параметры ВТ в зависимости от их типа следующие:
Сопротивление холостого хода 250-4500 Ом; коэффициент трансформации 0,1-1; материал магнитопровода – электротехническая сталь или пермаллой.
По точности ВТ делятся на четыре класса в зависимости от максимальной погрешности воспроизводимой функции. Данные по классам точности приведены ниже.
Класс точности ВТ |
Максимальные ошибки, % |
Нулевой Первый Второй Третий |
£0,05 £0,1 £0,25 <0,25 |
В приведённом мной материале я подробно изложил принципы действия основных видов датчиков, используемых повсеместно и в различных отраслях. Из данной работы можно вынести мысль о необходимости подобных устройств, ввиду их разнообразия и универсальности, а так же о простоте их обслуживания .