Экологичные технологии
Навигация
Библиотека
Скачать Книги
Поиск по сайту

Главная > Справочник по эл.машинам том 2 > 11.2. Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики. Часть 2

11.2. Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики. Часть 2

11.2.3. Методы и средства контроля параметров информационных электрических машин

В устройствах автоматики и вычислительной техники широкий круг функциональных преобразований информации, представляемой в виде электрических и механических величин, осуществляется с использованием информационных электрических машин (ИЭМ). В основе системы параметров ИЭМ лежит комплекс параметров, определяющих точностные возможности ИЭМ с учетом основных и дополнительных погрешностей (табл. 11.4). Наряду с параметрами, определяющими качество функциональных преобразований, система параметров ИЭМ содержит также совокупность показателей, определяющих возможность их сопряжения между собой и с другими элементами аппаратуры.

Основными методами контроля параметров ИЭМ являются методы непосредственного и косвенного измерения, а для

part1-9.jpg

Параметр

Вид ИЭМ

ВТ

Сельсины

ФВ

ДУ

тгп

ТГА

ГОН

Напряжение возбуждения UB, В

+

+

+

+

+

+

+

Частота напряжения возбуждения f\

+

+

+

+

+

Гц, кГц

Напряжение выходное £/вых, В

+

+

+

+

Частота выходного напряжения /вых,

+

Гц

Мощность выходная Рпых, Вт

_

+

Частота вращения, об/мин

номинальная имом

-

+

+

+

допустимая паоп

+

+

+

предельная ппр

+

+

Крутизна выходного напряжения S,

+

+

-

+

+

+

В/угл. град, (В-мин)/об

Коэффициент трансформации К,

+

-

+

+

-

отн. ед.

Сдвиг фазы (7„ых относительно £/„

+

+

-

+

ф, угл. град

Момент трения статический А/Тр,

+

+

+

-

+

Н см

Максимальный синхронизирующий

+

-

момент Мтах, Н • см

Максимальное напряжение синхро-

+

низации Ucnnn, В

Время успокоения робота tycn, с

-

+

Сопротивление нагрузки Л,„ ZH, Ом,

+

+

+

+

кОм

Полное входное сопротивление хо-

+

+

лостого хода Zq\, Ом

Полное сопротивление обмоток

-

+

+

+

2ВЫХ, Ом

Момент инерции ротора 7р, кг • м2

-

-

+

+

+

Сопротивление обмотки постоян-

+

+

+

+

+

+

+

ному току R, Ом

Зона нечувствительности «„,„„

+

об/мин

Коэффициент пульсации кпул, %

+

Переходное сопротивление контакт-

+

-

+

ного узла Rnep, Ом

Номинальный угол поворота а,

+

угл. град

Ток возбуждения потребляемый /,

+

+

+

+

А

Электрическая постоянная времени

-

+

х„ с

Погрешность отображения синус-

+

ной (косинусной) зависимости е, %,

угл. град

Погрешность отображения линей-

+

+

ной зависимости ел, %

Нелинейность выходной характери-

_

_

_

+

+

_

стики AU, %

Асимметрия нулевых положений ро-

+

+

гора Да, угл. мин

Таблица 11.4. Система основных параметров ИЭМ

Продолжение табл. 11.4

Параметр

Вид ИЭМ

ВТ

Сельсины

ФВ

ДУ

тгп

ТГА

ГОН

Асимметрия выходного напряжения

_

_

_

_

+

_

лт,, %

ЭДС квадратурной обмотки ет, %

+

Отношение переменной составляю-

-

+

-

щей остаточной ЭДС к крутизне

Ле0СТгП, об/мин

Остаточная ЭДС еост, %, мВ

+

Разность коэффициентов транс-

+

-

-

-

формации ДА", %

Погрешность следования в ТДП

+

+

-

Д9, угл. мин

Фазовая погрешность Дер, угл. мин

+

+

+

Коэффициент несинусоидальности

-

-

+

TJ V °/ ивыхл-н с» /о

Электрическая асимметрия обмоток

+

ГОН Да, угл. мин

Изменение коэффициента транс-

+

-

формации при изменении напря-

жения возбуждения ЪКц, %

Изменение нулевого положения

+

ротора при изменении напряжения

возбуждения Да^, угл. мин или

угл. с

Фазовая погрешность при измене-

+

+

нии напряжения возбуждения Д(р(/,

угл. град или угл. мин

Фазовая погрешность при измене-

+

— .

нии частоты возбуждения Дф/,

угл. град или угл. мин

Изменение коэффициента транс-

+

+

-

формации при изменении темпе-

ратуры окружающей среды 5ЛГ„ %

Изменение нулевого положения

+

ротора при изменении темпера-

туры окружающей среды Да,,

угл. мин или угл. с

Изменение положения согласова-

+

+

ния ТДП при изменении темпера-

туры окружающей среды Д9„-

угл. мин или угл. с

Фазовая погрешность при измене-

+

+

+

нии температуры окружающей

среды Дф„ град

Температурный коэффициент выход-

+

+

ного напряжения Ы//АТ, %/°С

Температурный коэффициент фазы

+

выходного напряжения 5(р/Д Г,

%/°с

Изменение выходного напряжения

-

+

при изменении температуры ок-

ружающей среды AU,, %

Продолжение табл. 11.4

Примечания: 1. Знаком « + » отмечены параметры, характеризующие данный вид изделий.

2. В таблице приняты обозначения: ВТ — вращающийся трансформатор, ФВ — фазовращатель, ДУ — датчик угла, ТГП — тахогенератор постоянного тока, ТГА — тахогенератор переменного тока асинхронный, ГОН — генератор опорного напряжения, ТДП — трансформаторная дистанционная передача.

точностных параметров — методы компенсации и сравнения. В этих целях используются оптико-механические угломерные и делительные устройства для задания и отсчета углов поворота роторов, электроизмерительные приборы и электронные устройства для измерения параметров и характеристик, точные делители напряжения и другое испытательное оборудование.

Измерение питающих напряжений, потребляемых токов и сопротивлений обмоток производят, как правило, с использованием стандартных измерительных приборов и методов измерений, которые не требуют дополнительных пояснений.

Контроль параметров ВТ. Изменение переходного сопротивления контактного узла ВТ проверяется с помощью моста постоянного тока или другого измерителя сопро-

~ О О ~ О

Рис. 11.5. Схемы проверки сопротивления

холостого хода: а-СКВТ, МВТ; 6 - ЛВТ

part1-10.jpg

тивлений с погрешностью не более 5 %. За изменение переходного сопротивления принимается полуразность наибольшего и наименьшего значений измеренных сопротивлений при повороте ротора на 360°.

Полное входное сопротивление холостого хода синусно-косинусного ВТ (СКВТ), масштабного ВТ (МВТ) и ВТ для дистанционных передач (ВТДП) проверяется по схеме рис. 11.5, а, а линейного ВТ (ЛВТ)— по схеме рис. 11.5,6. Измерения должны проводиться приборами класса не хуже 1,5. Входное сопротивление вольтметра должно быть не менее 2 кОм/В.

Аналогично можно проверить полное входное сопротивление холостого хода квадратурных обмоток СКВТ и МВТ.

При проверке ZBX ЛВТ его ротор поворачивают на угол 60 + 3° от нулевого положения. За полное ZBX холостого хода принимают отношение напряжения возбуждения ие к току /в.

Электродвижущая сила квадратурной обмотки проверяется по схеме рис. 11.6. За ЭДС квадратурной обмотки принимают наибольшее напряжение по вольтметру U2 при повороте ротора ВТ на 360°.

Для проверки асимметрии нулевых точек и остаточных ЭДС в нулевых точках СКВТ включают по схеме, приведенной на рис. 11.7. После подачи напряжения возбуждения (при замкнутой квадратурной обмотке), поворачивая ротор, находим в зоне совмещения нулевых отметок минимальное показание по шкале узкополосного вольтметра U2 (или анализатора гармоник), которое соответствует остаточной ЭДС. При этом показание по шкале угломерного устройства фиксируют как «нулевое». Развернув ротор ВТ примерно

part1-11.jpgpart1-12.jpg

Рис. 11.6. Схема проверки ЭДС квадратурной обмотки СКВТ

Рис. 11.7. Схема проверки асимметрии нулевых точек и остаточной ЭДС в нулевых точках СКВТ и ВТДП

part1-13.jpgpart1-14.jpg

Рис. 11.8. Схема проверки следования ВТДП в дистанционной передаче

на 180°, доворачивают его до положения, при котором показание вольтметра снова будет минимальным и фиксируют вторую нулевую точку. Аналогичным образом определяют третью и четвертую нулевые точки, переключая вольтметр на косинусную обмотку. Последующие четыре нулевые точки (всего у СКВТ их должно быть восемь) определяют при подаче номинального напряжения питания на квадратурную обмотку (обмотка возбуждения должна быть замкнута).

В каждой нулевой точке по шкале угломерного устройства фиксируют отклонение от угла, кратного 90°, и по показанию вольтметра определяют остаточную ЭДС.

Для проверки погрешности следования ВТДП их устанавливают в угломерных устройствах, обеспечивающих поворот роторов с требуемой точностью, и включают по схеме, приведенной на рис. 11.8. После включения напряжения возбуждения роторы ВТ-датчика и ВТ-приемника устанавливают в согласованное положение, чему соответствует минимальное показание вольтметра U2- Затем ротор ВТ-датчика поворачивают по часовой стрелке через 10° в диапазоне углов 0 — 360°, а ротор ВТ-приемника поворачивают в каждой фиксированной точке до положения согласования.

Рис. 11.9. Схема проверки погрешности отображения синусной зависимости СКВТ

Проверка погрешности отображения синусной, зависимости сводится к сравнению фактического выходного напряжения ВТ с идеальным (расчетным) напряжением, соответствующим заданному углу поворота ротора (рис. 11.9). Сравнение напряжений осуществляется компенсационным методом.

Допустимые погрешности угломерного устройства, в которое устанавливается ВТ, и делителя напряжения должны быть не более значений, приведенных в табл. 11.5.

Поворачивая ротор испытуемого ВТ в зоне совмещения нулевых отметок, добиваются минимального значения напряжения по шкале вольтметра V (остаточная ЭДС) и фиксируют показание по шкале угломерного устройства, принимая его за «нулевое». Компенсация схемы производится поворотом ротора компенсирующего ВТ (КВТ) и изменением сопротивления фазирующего резистора Яф. При каждой новой установке переключателей делителя напряжения ДН поворотом ротора испытуемого СКВТ устанавливают минимальное значение напряжения по шкале вольтметра К и по шкале угломерного устройства фиксируют отклонение фактического угла. Погрешность, %, в каждой фиксированной точке определяется из соотно-

Таблица 11.5. Допустимые погрешности элементов схемы

Элемент схемы

Допустимая погрешность при классе точности ВТ

0,005

0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

0,3

Угломерное устройство, утл. с, не более Делитель напряжения. %

2 0,01

5 0,01

10 0,002

10 0,015

10 0,01

60 0,02

60

0,02

part1-15.jpg

в = (&UBbJUBblxmax) ■ 100 sin Да • 100,

где Да — погрешность, рад.

По окончании измерений проверяют соответствие нуля шкалы угломерного устройства нулю испытуемого ВТ.

Проверка погрешности отображения линейной зависимости принципиально не отличается от рассмотренной ранее проверки погрешности отображения синусной зависимости. Эту проверку и проверку остаточной ЭДС ЛВТ осуществляют по схеме, приведенной на рис. 11.10. Допустимые погрешности угломерного устройства и делителя напряжения аналогичны приведенным в табл. 11.5.

Квадратурная составляющая выходного напряжения ЛВТ компенсируется специальным компенсирующим устройством, включающим в себя фазовращатели ВТ1 с фазо-сдвигающим RC-контуром и В Т2. Параметры на все элементы схемы измерения устанавливаются стандартами на отдельные типы ЛВТ.

Контроль параметров сельсинов. Проверка изменения переходного сопротивления контактов сельсинов выполняется так же, как и у ВТ.

part1-16.jpgpart1-17.jpg

Рис. 11.11. Схема проверки потребляемого

тока (потребляемой мощности) сельсинов:

« - СД и СПИ; б-СДД и СПДИ; в - СПТ

part1-18.jpg

Рис. 11.10. Схема для проверки погрешности отображения линейной зависимости ЛВТ

Рис. 11.12. Схема проверки максимальных значений напряжения синхронизации сельсинов (СД и СПИ)

Потребляемый ток (потребляемую мощность) сельсинов следует проверять: сельсинов-датчиков (СД) и сельсинов-приемников индикаторных (СПИ) — по схеме рис, 11.11,а; сельсинов-датчиков дифференциальных (СДД) и сельсинов-приемников дифференциальных индикаторных (СПДИ) — посхемерис. 11.11,6; сельсинов-приемников трансформаторных (СПТ) — по схеме рис. 11.11, в при таком положении ротора, когда потребляемый ток наибольший.

Проверку максимальных значений напряжения синхронизации (рис. 11.12) осуществляют при номинальном напряжении питания для СД и СПИ и при напряжении возбуждения, равном максимальному выходному напряжению для СПТ. Максимальное значение напряжения синхронизации определяют по формуле

Uсинхрвгах = 2L/2 — U\ .

Другое максимальное значение напряжения синхронизации находят после поворота ротора на 180°. Также поступаю-»- при измерении максимальных значений напряжений синхронизации на клеммах (выводах) С2, СЗ и С/, СЗ вторичной обмотки.

part1-19.jpg

Рис. 11.13. Схема проверки асимметрии нулевых точек и остаточной ЭДС в нулевых

точках: а-СД и СПТ; б - СДД

Проверку максимальных значений напряжений синхронизации допускается производить и одним вольтметром, при этом его входное сопротивление должно быть не менее 2-103 Ом/В.

Для проверки асимметрии нулевых точек и остаточных ЭДС в нулевых точках сельсинов их включают по схемам, приведенным на рис. 11.13. На обмотку возбуждения СД и СПТ подают соответственно напряжение, равное номинальному напряжению питания для СД и максимальному вторичному напряжению для СПТ. Поворачивая ротор сельсина, установленного в угломерное устройство (погрешность которого должна быть не более 10"), в зоне совмещения нулевых отметок находят такое его положение, при котором показание вольтметра U2 будет минимальным (остаточная ЭДС). Показание по шкале угломерного устройства фиксируют как «нулевое» и, развернув ротор примерно на 180° от первой нулевой точки, доворачивают его до положения, когда показание вольтметра снова будет минимальным (вторая нулевая точка). Подключая вольтметр поочередно к выводам С2, СЗ; СЗ, С1,

аналогично определяют остальные четыре нулевые точки. В каждой нулевой точке по шкале угломерного устройства определяют отклонение от угла, кратного 60°. Одновременно- по вольтметру определяют остаточную ЭДС.

Таким же образом производится контроль асимметрии нулевых точек и остаточных ЭДС в нулевых точках СДД. Восемнадцать нулевых точек СДД контролируются поочередной подачей максимального напряжения синхронизации на выводы С1,С2; С2, СЗ и С1, СЗ первичной обмотки.

Погрешность следования СПИ в индикаторной дистанционной передаче и амплитуду колебания стрелки на его валу следует проверять по схеме, показанной на рис. 11.14, а. Сельсин-датчик устанавливают в угломерном устройстве, обеспечивающем отсчитывание с погрешностью не более 2'. Сельсин-приемник индикаторный устанавливают в центре диска диаметром 250 — 300 мм, имеющего круговую шкалу с ценой деления 30'. На оси СПИ укрепляют сбалансированную стрелку с нониусом, позволяющим производить отсчитывание по шкале с погрешностью не более 6' (0,Г).

На обмотки сельсинов подают напряжение возбуждения и ротор СД поворачивают до тех пор, пока стрелка СПИ не установится в нулевое положение по шкале. Ротор СД поворачивают сначала вправо, а затем влево в пределах 0—360° ступенями по 10°. При каждом фиксированном положении ротора СД по шкале СПИ определяют угол поворота его ротора. При этом одно и то же угловое положение необходимо оценивать одинаково как при правом, так и при левом направлении вращения ротора, т. е. если получено показание 10°30' при повороте вправо и влево, то в обоих случаях погрешность будет —30'.

Рис. 11.14. Схемы проверки погрешности следования сельсинов в индикаторной дистанционной передаче: я-СПИ; 6-СПДИ

part1-20.jpg

При каждом установленном положении ротора СД одновременно измеряют амплитуду колебаний стрелки на валу СПИ.

За погрешность следования в индикаторной дистанционной передаче принимают полусумму абсолютных значений наибольших отклонений разных знаков угла поворота ротора СПИ от углов поворота ротора СД.

Погрешность следования СПДИ в индикаторной дистанционной передаче следует проверять по схеме, указанной на рис. 11.14,6. Проверку проводят аналогично проверке погрешности следования СД и СПИ. При проверке определяют отклонение угла поворота ротора СПДИ от угла поворота (через 10°) ротора СД1 или СД2 при заторможенном роторе СД2 или СД1 соответственно. Отклонение угла поворота ротора СПДИ может быть также проверено и относительно суммы углов поворота одновременно роторов СД1 и СД2. За погрешность следования принимают погрешность, рассчитанную, как это указано для СД и СПИ.

Контроль параметров датчиков угла. Контроль изменения переходного сопротивления контактов датчика угла (ДУ) проводится так же, как и у ВТ. Ток возбуждения следует проверять по схеме рис. 11.15 при номинальном напряжении возбуждения.

Амперметр А и вольтметр VI должны быть класса не ниже 1,5. По этой же схеме проверяется остаточное напряжение ДУ. При этом датчик устанавливают в угломерном устройстве, позволяющем осуществить поворот ротора датчика на любой угол с погрешностью не более 10" для классов 0,05 — 0,2 и Г для классов 0,3 — 1,5. На обмотку возбуждения подают номинальное напряжение. Поворотом ротора датчика в зоне совмещения нулевых отметок находят такое положение, при котором значение напряжения \}г будет наименьшим — остаточное напряжение. Показание на шкале угломерного устройства фиксируют как нулевое.

Для измерения максимального выходно-

part1-21.jpgpart1-22.jpg

Рис. 11.15. Схема проверки тока возбуждения датчиков угла

Рис. 11.16. Схема проверки отображения линейной зависимости датчиков угла

го напряжения ротор ДУ поворачивают от нулевого положения на максимальный угол в пределах диапазона линейности характеристики конкретного типа ДУ и снимают показание вольтметра V2.

Проверку погрешности отображения линейной зависимости ДУ выполняют по схеме рис. 11.16. Датчик устанавливают в угломерное устройство. Подают напряжение на обмотки возбуждения ДУ и компенсирующего вращающегося трансформатора ВТ1 (квадратурная обмотка закорочена). Поворотом ротора датчика находят нулевое положение угломерного устройства по минимуму напряжения. Переключатели делителя ДН устанавливают в положения, указанные в стандартах технических условий на конкретные типы ДУ, ротор ДУ поворачивают на угол, заданный в тех же стандартах. Поворотом ротора ВТ1 и изменением сопротивления фазирующих резисторов RJ, R2 добиваются наименьшего показания вольтметра V2 (компенсация схемы). Эту операцию повторяют для каждой новой установки переключателей делителя ДН и отсчитывают отклонение угла поворота ротора по шкале угломерного устройства от расчетных значений и определяют погрешность по формулам, указанным в стандартах на конкретные типы ДУ.

Погрешность делителя напряжения не должна превышать 0,001 % при проверке датчика класса 0,05 и 0,01% для класса 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1 и 1,5.

Контроль параметров фазовращателей. Проверка надежности контактирования между щетками и контактными кольцами фазовращателей (ФВ) проверяется с помощью осциллографа. При вращении ротора с частотой не более 10 об/мин не должно быть пропадания или разрыва синусоиды на экране осциллографа.

Таблица 11.6. Рекомендации

по выбору методов проверки фазовой

погрешности ФВ

Метод

диапазоне частот напряжения возбуждения

классе точности ФВ*

0,4-400

0,4-1

1,0-10

10-120

0,1, 0,2;

2; 3; 5;

60, 120;

кГц

МГц

МГц

МГц

0,5; 1; 2

10; 20

30

300; 600

Фазометра

+

+

+

+

_

+

+

Фазовой конс-

+

+

+

+

+

+

танты

Измерение ко-

+

+

+

+

+

+

+

эффициента

амплитудной

модуляции

^вых

Сравнения с

+

+

-

-

+

+

+

+

эталонным ФВ

цифровых ин-

тервалов вре-

мени

* Класс точности ФВ численно равен полусумме значений наибольших положительной и отрицательной фазовых погрешностей, выраженных в минутах.

Примечание. Знак « + » указывает, что метод применим, знак « —» — что метод применять не следует

Для проверки фазовой погрешности ФВ применяют несколько методов, которые выбирают в зависимости от диапазона частот напряжения возбуждения и классов точности ФВ (табл. 11.6).

При проверке фазовой погрешности методом фазометра ФВ устанавливают в угломерное устройство, обеспечивающее установленную точность измерения. Выводы ФВ подключают к измерительным выводам фазометра. На ФВ подают напряжение возбуждения и производят настройку фазосдвигаю-щего контура способами, указанными в стандартах на конкретные типы ФВ.

Ротор ФВ поворачивают на углы, значение которых также устанавливается в стандартах на конкретные типы ФВ. При каждом угле поворота ротора определяют фазовую погрешность как разность показаний фазометра и угломерного устройства.

Контроль параметров тахогенераторов. Крутизну выходного напряжения тахогенераторов постоянного тока (ТГП) вычисляют как отношение выходного напряжения, мВ, измеренного при номинальной частоте вращения, к номинальной частоте вращения, об/мин. Значения крутизны определяют при правом и левом вращениях и принимают наименьшее значение.

Асимметрию выходного напряжения, %, вычисляют как отношение разности выходных напряжений при правом и левом вра-

щениях с номинальной частотой к полусумме этих напряжений.

Нелинейность выходного напряжения, %, вычисляют как отношение разности выходного напряжения, измеренного при данной частоте вращения и напряжения, рассчитанного по крутизне при этой же частоте вращения, к напряжению при номинальной частоте вращения.

Для проверки крутизны выходного напряжения тахогенератора переменного тока ротор тахогенератора приводят во вращение с частотой, указанной в стандартах на отдельные типы тахогенераторов. Измеряют выходное напряжение вольтметром класса не ниже 2,5 с входным сопротивлением не менее 0,5 мОм. Затем крутизну выходного напряжения вычисляют так же, как для ТГП.

Проверку остаточной ЭДС и переменной составляющей остаточной ЭДС тахогенератора переменного тока проводят по основной гармонике. Обмотка возбуждения тахогенератора переменного тока не должна иметь гальванической связи с источником питания, а корпус тахогенератора должен быть заземлен. При медленном (не более 1 об/мин) повороте ротора в пределах одного оборота измеряют максимальное и минимальное значения остаточной ЭДС. Переменную составляющую остаточной ЭДС определяют как разность между максимальным и минимальным значениями.

Проверку пульсаций выходного напряжения ТГП проводят с помощью магнитоэлектрического осциллографа (например, Н-Ю5). По осциллограмме определяют максимальное, минимальное и среднее значения выходного напряжения. Пульсацию выходного напряжения вычисляют как отношение разности максимального и минимального значений выходного напряжения к удвоенному среднему значению.

Проверку сопротивления обмоток ТГП и тахогенератора переменного тока постоянному току проводят мостом постоянного тока класса не ниже 1. У ТГП измеряют сопротивление цепи якоря со щетками.

Проверку нелинейности выходного напряжения тахогенератора переменного тока, фазовой погрешности при изменении частоты вращения, амплитудной погрешности и фазовой погрешности от собственного нагрева проводят компенсационным методом.