Все в мире является энергией

РАЗДЕЛ 17 ФАЗОВРАЩАТЕЛИ И ДАТЧИКИ УГЛА

17.1. Фазовращатели индукционные

17.1.1. Классификация и основные показатели

Фазовращатели (ФВ) предназначены для преобразования информации об угловом положении вала в сдвиг фазы выходного напряжения.

Фазовращатель представляет собой самостоятельный вид электрической машины. Однако традиционно для указанной цели используются также ВТ, сельсины и индукто-сины.

По конструктивному исполнению ФВ аналогичны ВТ и представляют собой электрические машины неявнополюсного типа, на статоре и роторе которых обычно располагаются по две взаимноперпендику-лярные обмотки. Имеется также ряд типов трехобмоточных ФВ, а также ФВ совмещенной конструкции, с грубым и точным отсчетом на одном магнитопроводе.

Бесконтактные ФВ выполняются с одним или двумя кольцевыми трансформаторами.

Имеются двухфазные ФВ с вращающимся магнитным полем и однофазные ФВ с пульсирующим магнитным полем.

Далее приводятся значения точностных показателей для конкретных типов ФВ, построенных на основе одинарного RC-контура. С целью повышения точности ФВ применяют двойные и мостовые фазосдви-гающие ЛС-конгуры, что позволяет уменьшить погрешности однофазных ФВ в 2 —3 раза. Повышению точности однофазных ФВ способствует также включение между машиной и фазосдвигающим контуром развязы-

Таблица 17.1. Номинальные и рабочие частоты напряжения возбуждения ФВ

вающих усилителей. Уменьшить погрешности от неточности выполнения двухфазного источника питания удается путем двойного преобразования, т. е. выполнения так называемого ФВ с фильтром обратной последовательности, при этом к выходным обмоткам двухфазного ФВ подключают фазо-сдвигающий контур. При использовании ФВ в качестве датчиков преобразователей угол — фаза — код применяют и другие схемно-технические решения, направленные на повышение точности измерения угла.

Точностные возможности ФВ оцениваются фазовой погрешностью с учетом изменения температуры окружающей среды и напряжения возбуждения.

Фазовая погрешность определяется как полусумма абсолютных значений наибольших положительной и отрицательной погрешностей, представляющих собой разность между yi лом изменения фазы выходной ЭДС и углом поворота ротора в пределах одного оборота.

В зависимости от фазовой погрешности ФВ имеют следующие классы точности: 0,1'; 0,2'; 0,3'; 0,5'; Г; 2'; 3'; 5'; 10'; 20'; 30'; 60'; 120'; 300'; 600'. Классы точности 120', 300' и 600' устанавливаются только для ФВ с частотой напряжения возбуждения 400 кГц и выше.

Фазовращатели работают в широком диапазоне частот напряжения возбуждения, при этом номинальная частота питания и диапазон рабочих частот взаимосвязаны (табл. 17.1).

Номинальные коэффициенты трансформации ФВ в диапазонах рабочих частот, указанных в табл. 17.1, соответствуют ряду: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1.

17.1.2. Бесконтактные двухполюсные фазовращатели серии БИФ

Фазовращатели серии БИФ предназначены для работы как в режиме фазовращателя, так и в режиме СКВТ и трансформаторной дистанционной передачи. Фазовращатели серии БИФ представляют собой трехобмоточную машину. Обозначение выводов обмоток: возбуждения — 1, 2; синусной (выходной) — 3, 5 и косинусной (выходной) — 4, 6.

При построении ФВ с двухфазным питанием напряжение возбуждения подается на обмотки 3, 5 и 4, 6. При этом напряжение возбуждения должно быть не более 27 В при номинальных частотах. Выходная обмотка в этом случае будет 1, 2. Крепление ФВ — фланцевое с упорным буртиком. Режим работы — продолжительный.

Электрическая схема однофазного ФВ показана на рис. 17.1, а, габаритные и

Таблица 17.2. Параметры фазосдвигающего контура

Рис. 17.1. Электрические схемы ФВ: а — однофазный серии БИФ, 6 —БИФ-019; БИФ-0,25-1[ в режиме вариометра

Рис. 17.2. Габаритные и установочные размеры ФВ серии БИФ, БИФ-019, БИФ-0,25-И

установочные размеры — на рис. 17.2, параметры фазосдвигающего контура и основные технические данные ФВ серии БИФ — в табл. 17.2, 17.3.

Технические данные, общие для ФВ серии БИФ

Коэффициент несинусоидальности формы ■ напряжения возбуждения, %....... 2

Фазовая погрешность однофазного фазовращателя с одинарным ЛС-контуром, угл. мин:

класс 1........ +15

класс 2........ ±30

класс 3........ +60

Потребляемый гок при номинальной частоте напряжения возбуждения, А:

БИФ-112....... 0,08

остальных типов .... 0,1

Погрешность отображения синусной зависимости БИФ-112 на частоте 500 Гц при возбуждении напряжением 12 В, %..........±0,02-г 0,1

Погрешность следования в трансформаторной дистанционной передаче произвольно выбранных пар однотипных БИФ при номинальных частотах напряжения возбуждения, угл. мин........± 3 -г 25

Момент статического трения,

10~⁴Н-м........ 5

Частота вращения вала, об/мин 150

Максимально допустимая частота вращения вала, об/мин:

БИФ-112....... 4500

остальных типов .... 6000

Масса, кг........ 0,25

Условия эксплуатации ФВ серии БИФ

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц . . . До 2000

ускорение, м/с²..... 150

Ударные нагрузки, м/с² . . . 1500 Температура окружающей среды. °С......... -60^-85

Относительная влажность воздуха при температуре 35 °С, % 98 Гарантийная наработка, ч . . . 5000

17.1.3. Бесконтактные двухполюсные фазовращатели БИФ-019

Фазовращатель типа БИФ-019 представляет собой трехобмоточную машину. Обозначение выводов обмоток: возбуждения — 1, 2; синусной (выходной) — 3, 5 и косинусной (выходной) — 4, 5. Концы выходных обмоток соединены и выведены на общую клемму 5. Крепление ФВ — фланцевое с упорным буртиком. Режим работы — продолжительный.

Электрическая схема однофазного ФВ типа БИФ-019 показана на рис. 17.1,6, габаритные и установочные размеры — на рис. 17.2.

Таблица 17.4. Параметры фазосдвигающего контура ФВ типа БИФ-019

Технические данные ФВ типа БИФ-019

Напряжение возбуждения, В . . 15

Диапазон рабочих напряжений возбуждения, В...... 1 — 15

Частота напряжения возбуждения, кГц........ 150

Диапазон рабочих частот напряжения возбуждения, кГц 80 — 350

Коэффициент трансформации 0,79

Коэффициент несинусоидальности формы напряжения возбуждения, %....... 2

Фазовая погрешность, угл. мин + 30

Изменение фазовой погрешности при изменении температуры окружающей среды и при изменении напряжения возбуждения, угл. мин .... 15

Момент статического трения,

Н-м.......... 0,0005

Частота вращения вала, об/мин 150

Примечание. Сопротивление нагрузки

должно превышать удвоенное сопротивление фазо-

сдвигающего контура.

Условия эксплуатации ФВ типа БИФ-019

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... До 2000

ускорение, м/с²..... 150

Ударные нагрузки, м/с² . . . 1500 Температура окружающей среды, °С ......... -60+ +85

Относительная влажность воздуха при температуре 40 °С, % 98 Гарантийная наработка, ч . . 5000

17.1.4. Бесконтактные двухполюсные фазовращатели БИФ-025-Н

Фазовращатель БИФ-025-П предназначен для работы как в режиме ФВ, так и в режиме вариометра (прибора для плавного изменения индуктивности).

Фазовращатель БИФ-025-П представляет собой трехобмоточную машину. Обозначение выводов обмоток: возбуждения — 1,2; синусной (выходной) — 3, 4 и косинусной (выходной) — 5, 6.

Электрическая схема однофазного ФВ приведена на рис. 17.1, а с учетом поправки на электрическую схему этой машины. Параметры фазосдвигающего контура для частоты напряжения возбуждения 1500 кГц следующие: R_{ = 1,5 кОм; С= 68 пФ. Сопротивление фазосдвигающего контура, Ом, при работе ФВ в диапазоне рабочих частот напряжения возбуждения определяется по формуле

1

где С — емкость фазосдвигающего контура, пФ; f_H0M — номинальная частота, кГц; / — частота, на которой работает ФВ, кГц.

Электрическая схема включения БИФ-025-П в режиме вариометра представлена на рис. 17.1, в.

Крепление ФВ — фланцевое с упорным буртиком. Режим работы — продолжительный. Габаритные и установочные размеры даны на рис. 17.2.

Технические данные БИФ-025-П

Напряжение возбуждения, В . . 2

Диапазон рабочих напряжений возбуждения, В......0,01—5

Частота напряжения возбуждения, кГц........ 1500

Диапазон рабочих частот напряжения возбуждения, кГц . .400 — 3000

Коэффициент трансформации 0,5 Фазовая погрешность, угл. мин, для классов:

1.......... ±30

2.......... ±60

Индуктивность обмотки возбуждения, мкГн....... 15

Фазовая погрешность при изменении температуры окружающей среды, угл. мин ... ±60 Изменение коэффициента трансформации при изменении частоты напряжения возбуждения, %......... 15

Параметры БИФ-025-П в режиме вариометра: индуктивность, мкГн: максимальная .... 45

минимальная..... 10

температурный коэффициент индуктивности, 1/^&С . . 1,5 ■ 10~⁴ емкость обмоток относительно корпуса, пф ... 35 Момент статического трения,

Нм......... 0,0005

Частота вращения вала, об/мин 150 Масса, кг........ 0,1

Условия эксплуатации ФВ типа БИФ-025-П

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... До 2000

ускорение, м/с²..... 150

Ударные нагрузки, м/с² . . . 1500 Температура окружающей среды, °С ......... -60ч- +85

Относительная влажность воздуха при температуре 35 °С 98 Гарантийная наработка, ч . . . 10000

17.1.5. Двухотсчетные бескорпусные фазовращатели серии ИФМ

Фазовращатели этой серии представляют собой трехобмоточную машину, а ФВ типа ИФМ-2С — четырехобмоточную машину. Электрические схемы ФВ показаны на рис. 17.3. Обозначение выводов обмоток: возбуждения точного отсчета (ТО) — Cl, С2; возбуждения грубого отсчета (ГО) — С5, Сб; возбуждения ТО ИФМ-2С — PI, Р2; возбуждения ГО ИФМ-2С - Р5, Р6; квадратурной ТО — СЗ, С4; квадратурной ГО — С7, С8; квадратурной ТО ИФМ-2С-РЗ, Р4; квадратурной ГО ИФМ-2С - Р7,

Рис. 17.3. Электрические схемы ФВ серии

ИФМ: а-типа ИФМ-2С; б - типов ИФМ-ЗС, ИФМ-4С

Р8; выходной ТО — Р1, Р2\ выходной ГО — РЗ, Р4\ первой выходной ТО ИФМ-2С — Cl, C2; первой выходной ГО - ИФМ-2С -С5, С6; второй выходной ТО ИФМ-2С -СЗ, С4 и второй выходной ГО ИФМ-2С -С7, С8.

Грубый и точный отсчеты ФВ выполнены на общем магнитопроводе (совмещены), имеют по две входные обмотки и предназначены для работы в режиме вращающегося магнитного поля, при этом на ФВ подаются два равных ортогональных напряжения. Режим работы — продолжительный.

Значения фазовой погрешности ТО и ГО приведены в табл. 17.5.

Технические данные ФВ серии ИФМ

Напряжение возбуждения, В . . 8,5 Диапазон рабочих напряжений возбуждения, В........ 5 — 15

Частота напряжения возбуждения,

кГц........... 1,8

Диапазон рабочих частот напряжения возбуждения, кГц .... 1—2 Коэффициент трансформации . . 0,59 Потребляемый ток, мА:

ТО.......... 55

ГО ИФМ-2С....... 8

ГО остальных типов .... 5 Коэффициент электрической редукции ТО:

ИФМ-2С........ 8

ИФМ-ЗС........ 16

ИФМ-4С........ 32

Сопротивление нагрузки, кОм . . 5,1

Изменение фазовой погрешности после воздействия внешних факторов, угл. мин:

ТО..........0,5

ГО..........10,0

Условия эксплуатации ФВ серии ИФМ

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц . . . До 3000 ускорение, м/с²..... 150

Ударные нагрузки, м/с² . . . 750

Температура окружающей среды, "С.........-60 + +100

Относительная влажность воздуха при температуре 40 °С, % 98

Гарантийная наработка, ч:

ИФМ-2С....... 10000

остальных типов .... 25000

Таблица 17.5. Фазовая погрешность ТО и ГО

Таблица 17.6. Габаритные и установочные размеры, мм, и масса ФВ серии ИФМ

Габаритные и установочные размеры и масса ФВ серии ИФМ приведены в табл. 17.6.