Курсовая работа: Кольцевой индукционный датчик угла

Двухполюсные КИДУ выполняются как неявнополюсные электрические машины [1], имеющие равномерно распределенные пазы на статоре и роторе (рисунок 2.1). Пакеты статора и ротора набираются из листовой электротехнической стали или пермаллоя. Для получения однородных магнитных свойств применяется веерная сборка листов и скос паза ротора на одно зубцовое деление. В пазы статора и ротора укладываются по две взаимно перпендикулярные обмотки; закон распределения витков по пазам подбирается таким образом, чтобы коэффициент взаимоиндукции между обмотками статора и ротора изменялся по синусоидальному (косинусоидальному) закону от угла поворота ротора. Напряжение к обмоткам ротора подводится (снимается) с помощью контактных колец и щеток или с помощью контактных пружин; во втором случае угол поворота ротора ограничен.

На рисунке 2.1. обозначены:

1 – пакет статора; 2 – пакет ротора; 3 – корпус; 4 – крышки; 5 – подшипники; 6 – контактные кольца.

Рисунок 2.1 Принципиальная конструктивная схема КИДУ.

3. Принцип действия КИДУ

Датчик углапреобразует угол поворота a в два переменных напряжения, амплитуды которых пропорциональны соответственно sinaи cosa.

Рисунок 3.1 Электрическая схема

Рисунок 3.2 К принципу работы

Наиболее просто это преобразование реализуется с помощью двухполюсного четырехобмоточного ВТ. . Схема включения приведена на рисунок 3.1. Здесь f – обмотка возбуждения (field winding); k – квадратурная обмотка (killer winding); a – косинусная обмотка; б – синусная обмотка.

При рассмотрении основных режимов работы ВТ примем следующие допущения [3]:

1) коэффициенты взаимоиндукции между обмотками статора и ротора изменяются по синусоидальному (косинусоидальному) закону;

2) обмотки на статоре (роторе) электрически перпендикулярны;

3) потери в стали пренебрежимо малы;

4) собственные параметры обмоток статора и ротора попарноодинаковы и постоянны.

Такой ВТ называется идеализированным.

Наиболее простым является режим холостого хода Z_на =Z_нб =¥. При включении обмотки возбуждения в сеть переменного тока в расточке машины образуется переменный продольный магнитный поток Ф , ось которого совпадает с осью обмотки возбуждения. Этот поток индуктирует (рисунок 3.2):

э. д. с. в обмотке возбуждения

; (3.1)

э. д. с. в косинусной и синусной обмотках

(3.2)

Здесь и – эффективные значения витков обмотки возбуждения и вторичных обмоток; Е – действующее значение вторичной э. д. с, когда оси обмоток совпадают (a = 0).

Отношение называется коэффициентом трансформации.

Уравнение э. д. с. для обмотки возбуждения имеет вид

. (3.3)

Этому уравнению соответствует схема замещения, приведенная на рисунке 3.3. Вторичная обмотка показана для случая, когда ее ось совпадает с осью обмотки возбуждения.

Отношение