Главная Электромагнитные устройства



Напал 1

5 -J

е -1

Капал 2

г----

13 15

iz 1

Рис. 7.3. Структурная схема устройства на основе ЭММ

объекта и датчиков 7 обоих каналов сигналы датчиков равны нулю, электронные ключи 9 закрыты, ЭММ 5, 6 отключены и их ведомые полумуфты 12 не вращаются. При этом преобразователи 10 выдают «нулевые» электрические сигналы по каждому каналу.

При наклоне объекта относительно горизонта по обоим осям вместе с ним отклоняются датчики 7 обоих каналов. Сигнал датчика 7 каждого канала, находящийся в зависимости от направления наклона относительно горизонта в фазе или противофазе с опорным напряжением [/„п, поступает на фазовый детектор S и в зависимости от фазы сигнала открывает соответствующий электронный ключ 9. При этом включается соответствующая ЭММ 5 или 6, замыкающая кинематическую цепь устройства и передающая вращение от полумуфты 11 на ось датчика, возвращая его в горизонтальное положение и поворачивая вместе с ним ось преобразователя 10. При возврате датчика в горизонтальное положение сигнал с него уменьшается до нуля, ЭММ отключается, разрывая кинематическую цепь устройства; при этом ось преобразователя 10 оказывается повернутой на угол наклона объекта от плоскости горизонта и с преобразователя снимаются электрические сигналы, соответствующие углу наклона объекта.

В устройстве используется один нерегулируемый привод, общий на оба канала, вращающий ведущие полумуфты ЭММ. При отклонении объекта и связанных с ним датчиков от горизонтального положения включаются соответствующие ЭММ, замыкаются кинематические цепи ЭД - датчик, возвращающие датчики в горизонтальное положение. При подходе датчиков к горизонтальному положению ЭММ отключаются и разрывают кинематические цепи ЭД - датчик. При этом высокоскоростная инерционная ведущая часть привода отсоединяется от нпзкоскоростной ведомой части - от вала датчика и преобразователя. Ведомая часть имеет относительно малую частоту вращения и существенный



стат.-.ческий ."фмент и поэтому останавливается при незначительном выбеге без псрсколебаний.

Данное устройство на основе ЭММ, по сравнению с устройством на рис. 7.1, построенным по классической схеме построения следящих систем, позволяет: значительно (в несколько раз) повысить быстродействие отработки углов наклона объекта (из-за увеличения угловой скорости отработки углов наклона, исключения реверсирования следящего привода, отсоединения при останове инерционной высокоскоростной части привода) без снижения точности отработки углов наклона; упростить электромеханическую и электронную части устройства (в результате замены следящих приводов по каждому каналу одним нерегулируемым более простым и дешевым приводом, общим на оба канала); уменьшить 4HCj[o применяемых элементов, габаритные размеры, массу и стоимость устройства; повысить надежность устройства из-за функциональной простоты устройства и малого числа элементов.

В устройстве могут быть использованы порошковые или фрикционные ЭММ (см. гл. 9).

О. ЭЛЕКТРСМЛГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА В СИСТЕМАХ ЛЕВИТАЦИИ

Одним из видов левитации - свободного «парения», бесконтактного подвеса тел в локальном объеме пространства, является магнитный подвес (МП), сущность которого в том, что сила тяжести тела и действующие на него дестабилизирующие силы уравновешиваются силами, создаваемыми магнитными или электромагнитными полями; подвешенное тело не имеет механического контакта с опорами и, следовательно, отсутствует механическое трение. Это открывает широкие возможности использования МП в качестве прецизионных бесконтактных опор, для центрирования и устойчивого удерживания тел в состоянии левитации в самых разнообразных устройствах, приборах, машинах современной науки и техники:

контрольно-измерительной технике -в приборах измерения параметров движения (акселерометрах), автоматических весах, для бесконтактного подвеса прецизионных чувствительных элементов;

приборостроении-в устройствах или приборах для бесконтактного центрирования или удерживания массы во взвешенном состоянии, для подвески подвижной системы счетчиков электроэнергии, в прецизионных стабилизаторах электрического тока, расходомерах, плотномерах;

. электротехнике - в высокооборотных электрических машинах для комбинированного магнитного подвеса ротора, электрических машинах с электромагнитным подвесом ротора (магнитные подшипники), электрических машинах с шаровым ротором, электродвигателях-маховиках и маховичных накопителях энергии, электрических машинах с левитирующим дисковым ротором, электроприводах устройств перемещения по линейным или угловым координатам;

электромашиностроении - в гиродвигателях, гиростаёилизаторах для магнитной стабилизации ротора (осевой и радиальной);

машиностроении и приборостроении - в устройствах балансировки роторов и узлов приборов, ультрацентрнфугах, вакуумных насосах, трубокомпрессорах, аэродинамических трубах;

космической технике - в системах ориентации, переориентации и стабили-

il9C



зации космических аппаратов (КА) и орбитальных станций, например, в шаровых электродвигателях-маховиках, в гироскопах-гиродинах;

гироскопических приборах - в гироскопах, приборах, основанных на использовании гироскопического эффекта, для обеспечения минимального углового взаимодействия взаимно перемещающихся частей;

навигационных приборах, двигателях-маховиках;

транспортных средствах - для левитации наземного транспорта, в махович-ных ЭД;

металлургии - для бестигельной плавки сверхчистых металлов в вакууме или инертных средах;

научных исследованиях - при изучении аэрозольных систем, в приводах молекулярных вакуумных насосов и др.

Применение МП позволяет практически исключить механическое трение и износ в опорах; при этом не требуется смазка, что особенно важно для устройств, работающих в условиях глубокого вакуума и низких температур, отсутствует шум, достигается высокая безотказность, долговечность, сохраняемость.

При применении МП: в измерительных приборах существенно повышается точность измерений и чувствительность; гироскопических и навигационных приборах-уменьшается их погрешность; электротехнических устройствах, .электрических машинах, ЭД различных отраслей техники - повышаются допустимые частоты вращения, снижаются удельные потери, расширяются возможности регулирования.

Известны способы МП тел в магнитных, электромагнитных, электрических полях. В настоящее время наибольшее распространение получает МП в электромагнитных полях, создаваемых ЭМ самых различных исполнений.

Вопросы теории, методы и способы магнитного подвеса, конструктивные решения рассмотрены в [74, 120, 132].

Основные проблемы и трудности при создании электромагнитного подвеса связаны с упрощением конструкции и схем управления, повышением нагрузочной способности и жесткости электромагнитных опор, снижением действия возмущающих факторов, повышением динамических характеристик и точности, расширением функциональных возможностей, совмещением в себе функций подвеса, датчиков угла и момента, расширением условий эксплуатации.

Кратко рассмотрим примеры применения электромагнитного подвеса.

Многопредельный акселерометр с электромагнитной подвеской для измерения параметров движения (рис. 7.4). Принцип действия акселерометра основан на использовании явления резонанса в электрических контурах для саморегулирования инерционного элемента при действии ускорения. Акселерометр (рис. 7.4, а) содержит инерционный элемент /, взвешенный в электромагнитном поле двух ЭМ 4 к 8, основные обмотки 2 которых соединены последовательно и совместно с конденсаторами 9 (рис. 7.4, в) образуют резонансные электрические контуры, а дополнительные обмотки 3 через свои безынерционные усилители 10 подключены параллельно резисторам резонансных контуров. Основные обмотки 2 для устранения наведения в них ЭДС от дополнительной обмотки 3 размещены на выступах 6, образованных крестообразными прорезями 7 в сердечнике 5 ЭМ. Схема включения основных обмоток 2 показана на рис. 7.4,6. Усилители 10 имеют многопредельный коэффициент усиления, что



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [62] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116


0.0122