Датчики координат автоматизированного электропривода. Структурная схема датчика.

Датчики в АЭП предназначены для преобразования регулируемой координаты в электрический сигнал, используемый как сигнал обратной связи. Регулируемыми величинами в ЭП являются механические и электрические величины. Механические: положение, скорость, момент. Электрические: напряжение, ЭДС, ток.

Структурно датчик состоит из след. элементов:

1) ПИП – первичный измерительный преобразователь, который осуществляет преобразование измеряемой координаты (механической или электрической) в электрический сигнал.

2) УГР – устройство гальванической развязки, которое предназначено для разделения цепей управления с низким потенциалом по отношению к земле от силовой цепи с высоким потенциалом по отношению к земле. Гальваническая развязка необходима для обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала и повышения помехоустойчивости системы управления.

Напряжение между 01 и землёй по величине соответствует питающему напряжению и поэтому опасно для обслуживающего персонала. Напряжение между узлом 02 и землёй не превышает напряжения источника питания на вторичной стороне УГР и поэтому не будет опасно (15В, 5В). 3) СЭ – согласующий элемент, который предназначен для согласования первичного измерительного преобразователя по форме и по величине с входным сигналом системы управления ЭП (с требуемым входным сигналом).

Необходимой заметить, что в некоторых случаях единичные элементы из структурной схемы датчиков могут отсутствовать.

39. Датчик тока якоря на основе трансформатора тока в системе «однофазный управляемый выпрямитель – ДПТ». Выбор трансформатора тока. Технические требования к датчикам тока.

Датчик тока состоит из трансформатора тока TI1, нагрузочного резистора R_TT и измерительного диодного выпрямителя.

В каждый момент времени мгновенное значение тока якоря равно мгновенному значению тока сети= току первичной обмотки трансформатора I1.

Определим коэффициент передачи датчика тока (называется отношение выходной координаты УДТ к входной координате i_Я). - коэффициент трансформации трансформатора тока. - действующее значение номинального тока первичной обмотки трансформатора тока. - действующее значение номинального тока вторичной обмотки трансформатора тока. Как правило, Т. к. Измерительный выпрямитель VD1-VD4 лишь выпрямляет мгновенное значение вторичного напряжения, то коэффициент схемы по мгновенным значениям равен 1 (пренебрегая падением напряжения на диодах VD1-VD4). Т.к. трансформатор тока работает в режиме к. з., то R_TT должно быть близким к нулю, как правило, R_TTH номинальное равно 0,2 Ом.

Трансформатор тока выбирается по первичному току из следующего соотношения: - действующее значение I_T, соответствующего номинального току двигателя.

Пользуясь формулой для определения действующего значения тока:Действующее значение прямоугольного двухполярного тока равного амплитуде прямоугольника. Тогда выбор осуществляется по : Как правило изготовитель трансформатора указывает номинальное значение сопротивления R_TT,или мощность допустимую на вторичной обмотке трансформатора.Из выражения коэффициента датчика тока

управления Если

Данный датчик не обеспечивает информацией о направлении тока якоря.

40. Датчик тока якоря на основе трансформатора тока в системе «трехфазный выпрямитель – двигатель постоянного тока». Достоинства и недостатки трансформаторных датчиков тока.

Датчик тока состоит из 3-х трансформаторов тока TI1, TI2,TI3 ,соединённых в звезду без нулевого провода и нагруженных на сопрот-е Rtt и измерительного выпрямителя VD1…VD6.

В пренебрежение высшим гармоническим тока якоря по сети протекают двухполярные прямоугольные токи длительностью с пропуском тока на интервале .

Определим коэффициент датчика тока: Выходное напряжение трёхфазного измерительного выпрямителя образуется линейным напряжением источника питания. = Определим действующее значение тока

Действующее значение тока влияет на нагрев токоведущих частей.

Характеристика управления представляет собой прямую линию:

Достоинства: 1) наличие гальванической развязки.

2) возможность использования данного датчика не только для получения сигнала обратной связи по току, но и для использования этого сигнала для защиты тиристоров от аварийных токов при возникновении КЗ на стороне постоянного тока.

Если на стороне постоянного тока произойдёт КЗ на землю или между шинами, то возрастёт ток , т.е. ток датчика тока, который воздействует на СИФУ, прекращая подачу открывающих импульсов. Вследствие естественной коммутации тиристоров ток КЗ не развивается, т.к. проводивший тиристор в момент перехода через 0 сетевого напряжения закроется. Для получения сигнала о направлении тока якоря при использовании однонаправленного датчика в схеме используется переключатель характеристика с коэффициентом , который переключается от внешнего сигнала, информирующего о изменении тока якоря.

Если VT1 открыт, то DA1 работает в режиме инвертирующего усилителя с коэффициентом

-1, а если закрыт – то в режиме инвертирующего усилителя с коэффициентом 1.

41. Датчик тока на основе элемента Холла.

Элемент Холла представляет собой полупроводниковую пластину, которая будучи помещённой в магнитное поле генерирует ЭДС на двух гранях, называемую ЭДС Холла.

Через две грани элемента Холла

Пропускается постоянный ток Iх, а с двух других граней снимается ЭДС Холла, пропорциональная магнитной индукции В. В современном электроприводе в большинстве случаев в качестве датчиков тока используются датчики на основе элемента Холла.

Датчик состоит из элемента Холла 4, размещённого в зазоре сердечника 1. В окно сердечника пропускается проводник 2,по которому протекает ток i. По двум граням пластины пропускается ток iх, кот. Стабилизирован на определённом уровне. С двух других граней снимается ЭДС Холла. Протекающий по проводнику 2 ток i создаёт в сердечнике магнитное поле с индукцией В. Магнитное поле воздействует на элемент 4 и вызывает в нём ЭДС Холла, которая поступает на усилитель 3 и усиливается. Коэф. явл-ся переменной величиной.

Для того, чтобы датчик тока был линейным, используют начальную область кривой намагничивания, а так же выполняют датчик тока компенсационного типа (с обратной связью), обеспечивающий линейность характеристики управления датчика, поэтому считая постоянной величиной можно записать:

Данная хар-ка характеризует датчик тока с двухполярным питанием.

Современные системы управления с микропроцессорным управлением используют однополярное питание. В электроприводе применяют датчики тока с однополярным питанием. В таких датчиках выходной сигнал лишь одной полярности, что достигается смещением характеристики управления по оси

Достоинствами датчика тока являются: нет необходимости в устройстве гальванической развязки, высокое быстродействие, отвечающее требованиям современного быстродействующего ЭП, высокая точность.