Методика расчёта индуктивных преобразователей

Ниже будет рассмотрен приближенный расчет индуктивных преобразователей изображенных на рисунке 4, а.

При проектировании индуктивных преобразователей обычно заданными являются следующие параметры:

- предел измерения;

- допустимая степень нелинейности;

- габариты преобразователя;

- требуемая чувствительность;

- допустимое измерительное усилие.

Искомыми параметрами являются:

- передаточное отношение преобразователя ;

- ток и напряжение питания катушки преобразователя;

- число витков, диаметр провода катушки;

- измерительное усилие преобразователя;

- начальный зазор d₀ между якорем и неподвижной частью магнитопровода;

- геометрические параметры магнитной цепи преобразователя.

Принципиальная схема расчета строится на том, что по заданным габаритам преобразователя находятся все его параметры. В случае не соответствия полученного передаточного отношения или измерительного усилия заданному значению изыскиваются пути их приближения, исходя из разработанной принципиальной схемы. В других случаях принимается решение в создании дополнительных усилительных устройств.

Расчет начинают из принципиального построения магнитной цепи и обмоток преобразователя, исходя из заданных габаритов.

Как правило, останавливаются на дифференциальном преобразователе с П-образной, Ш-образной или цилиндрической (в осевом сечении также имеет Ш-образную форму) формой магнитной цепи.

В качестве материала для магнитной цепи при питании преобразователя напряжением с частотой 50 Гц рекомендуется применять:

- для Ш и П-образиых магнитопроводов – листовую сталь Э12, Э-21, Э-31, Э-41;

- для цилиндрических магнитопроводов – прутковую сталь типа Армко, СТ-10, Ст.35.

При погашенной частоте питания преобразователя применяют материалы, обладающие очень большими удельными электрическими сопротивлениями – это листовой хромистый или молибденовый пермаллой или прессованные сердечники, из окислов некоторых металлов так называемые ферриты.

По известной площади окна магнитопровода, предназначенного для размещения катушки, с учетом каркаса катушки, определяют количество витков W

, (3)

где f₀ - коэффициент заполнения выбирается по таблице 1 в зависимости от диаметра провода и вида изоляции;

Q – площадь, занимаемая обмоткой катушки, мм²;

d₁ - диаметр провода катушки преобразователя, мм.

Рекомендуется намотку катушек производить проводом высокого качества (марок ПЭЛШО, ПЭВ-2 и др.).

Сортамент эмалированных проводов приведен в таблице 2.

Таблица 1 – Коэффициент заполнения обмотки

Провод	ПЭЛ ПЭВ-1	ПЭВ-2	ПЭЛШО
f0	0,60	0,55	0,50

 

Таблица 2 – Сортамент эмалированных проводов

Диаметр провода по меди, мм	Сечение полого провода, мм2	Диаметр провода с изоляцией, мм
ПЭЛ	ВЭВ-1	ПЭВ-2	ПЭЛШО
0,05	0,00196	0,065	-	-	0,12
0,06	0,00288	0,075	0,085	0,09	0,13
0,07	0,00385	0,085	0,095	0,10	0,14
0,08	0,00502	0,095	0,108	0,11	0,15
0,09	0,00687	0,105	0,115	0,12	0,16
0,1	0,00785	0,12	0,125	0,13	0,175
0,11	0,00950	0,13	0,135	0,14	0,185
0,12	0,0113	0,14	0,145	0,15	0,195
0,13	0,0132	0,15	0,155	0,16	0,205
0,14	0,0158	0,16	0,165	0,17	0,215
0,15	0,0176	0,17	0,18	0,19	0,225
0,16	0,0201	0,18	0,19	0,20	0,235
0,17	0,0227	0,19	0,20	0,21	0,245
0,18	0,0254	0,20	0,21	0,22	0,255
0,19	0.0283	0,21	0,22	0,23	0,265
0,2	0,0314	0,225	0,23	0,24	0,29
0,2I	0,0346	0,235	0,24	0,25	0,30
0,23	0,0415	0,255	0,27	0,28	0,32
0,25	0,0440	0,275	0,29	0,30	0,34
0,27	0,0572	0,31	0,31	0,32	0,37
0,29	0,0660	0,33	| 0,33	0,34	0,39

 

Заданный предел измерения Δd и допустимая степень нелинейности характеристики преобразователя определяют такой конструктивный параметр, как начальный зазор d₀ между якорем и неподвижным сердечником катушки преобразователя, который выбирается из условия:

. (4)

В этом случае нелинейность характеристики у дифференциальных преобразователей до 1%, а у недифференциальных до 10%.

При конструировании магнитопровода, особенно из сплошной стали, необходимо учитывать, что при слишком большой ширине полюса a (рисунок 5) и малом зазоре d₀ магнитный поток под средней частью полюса практически проводить не будет, вследствие вытеснения потока к краям полюса. При увеличении зазора сопротивление его будет мало изменяться, так как увеличение d₀ будет сопровождаться увеличением фактической площади зазора S, что приводят к снижению чувствительности.

Поэтому рекомендуется:

. (5)

Для уменьшения влияния изменения характеристик магнитного материала на параметры катушек величину индукции в магнитопроводе выбирают такой, при которой магнитная проницаемость данного материала достигает минимального значения.

Для большинства магнитных материалов такое эффективное значение индукции В, Тл, лежит в пределах:

.(6)

Когда построена принципиальная схема магнитной цепи преобразователе, выбран начальный зазор, индукция в магнитопроводе, определено число витков и диаметр провода дальнейший расчет ведут по следующей схеме:

1. Определяется полное магнитное сопротивление магнитопровода , которое включает сопротивления воздушных зазо­ров я сопротивление стальной части магнитопровода.

2. По найденной величине , определяется полное электрическое сопротивление катушки преобразователя.

3. Определяется ток необходимый для получения выбранной магнитной индукции.

4. Проверяется катушка на допустимую плотность тока.
Рекомендуется, чтобы плотность тока j, А/мм² не превышала

. (7)

5.Определяется напряжение питания катушки.

6. Строится характеристика преобразователя , определяется его передаточное отношение.

7. Определяется измерительное усилие преобразователя.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: