Здавалка
Главная | Обратная связь

Схема и принцип работы МРП.



Московский ордена Ленина ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Лабораторная работа на тему

МАГНИТОРЕЗОНАНСНЫЙ ПОДВЕС

Методические указания к лабораторной работе по курсу

«Расчет и конструкции элементов гироскопических приборов и систем»

 

 

Выполнил студент группы ПС1-72

Сащенко Илья

Проверил Сысоев Михаил

 

МАГНИТОРЕЗОНАНСНЫЙ ПОДВЕС ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НИРОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И АКСЕРЕРОМЕТРОВ.

 

Цель работы: Изучить принцип действия, схему, методику настройки и силовые характеристики пассивного магнитного подвеса. Экспериментально определить резонансную характеристику и добротность подвеса и рассчитать связанные с ней силовые параметры.

 

Назначение элемента: Пассивный магнитный (магниторезонансный) подвес используют в высокоточных поплавковых интегрирующих гироскопах и акселерометрах в качестве опор чувствительного элемента.

 

Состав лабораторной установки:

 

1. Трёхосный стол прецизионных поступательных перемещений с центрирующим элементом типа «четырехполюсный микросин».

2. Пульт проверки.

3. Стандартные электроизмерительные приборы:

- генератор сигналов низкой частоты Г3-118;

- милливольтметр В3-39;

- магазин емкостей Р513;

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Общие сведения.

Узел центрирования ЧЭ представляет собой устройство, структурная схема осе центрирования которого представлена на Рис. 1. Для удержания ЧЭ прецизионного гироскопа (рис.2) в рабочем положении необходимо ограничить 5 из 6 его степеней свободы (3 поступательных и 2 вращательных). Для этого необходимо иметь 5 осей центрирования: 4 радиальные (Х1-Х2, Y1-Y2, Х3-Х4, Y3-Y4) и 1 аксиальную (Z). Узел центрирования состоит из двух элементов центрирования (ЭЦ), каждый из которых представляет собой конусную радиально-упорную конструкцию типа "микросин".

ЭЦ (рис. 3) состоит их статора и ротора. Статор набран из магнитомягкого материала и жестко соединен с осью ЧЭ. За счет поддержания соответствующей температуры жидкости, в которой находится ЧЭ, обеспечивается практически нулевая плавучесть ЧЭ. Остаточный вес составляет доли процента от собственного веса ЧЭ и легко компенсируется действием системы центрирования. Кроме того, жидкость оказывает демпфирующее действие при внешних быстроизменяющихся воздействиях и значительно облегчает работу системы центрирования в динамических режимах.

 

 

 

Схема и принцип работы МРП.

Конструктивная и электрическая схемы МРП показаны на рис.4 и рис. 5. Центрирование ЧЭ осуществляется с помощью магнитных полей, возникающих в электромагнитах статора. Управление магнитным полем достигается регулированием электрического тока в обмотках электромагнитов. Необходимое изменение тока образуется в результате зависимости индуктивности и связанных с ней других параметров схемы от перемещений центрируемого ЧЭ. При этом используется явление резонанса, возникающего в колебательных контурах, составленных из индуктивностей катушек электромагнитов и последовательно соединенных с ними конденсаторов. Такие устройства работают только на переменном токе и называются пассивными МРП. При перемещении центрируемого ЧЭ происходит изменение индуктивностей L1,L2,L3,L4. Отклонения центрируемого ЧЭ полагаются малыми в сравнении с начальным зазором между ротором и статором. Они могут быть охарактеризованы относительной величиной: X=

где -абсолютное линейное смещении центрируемого ЧЭ вдоль оси Х.

 

- начальны зазор.
При этом абсолютные зазоры между ротором и статором, если пренебречь углом скоса ψ имеют вид:

(отличное качество фотографий с Iphone 5S за 30000р)

 

 

 

δ2=δ0-ΔY=δ0(1-Y); δ2=δ0+ΔY=δ0(1+Y).

Аналогично и по другим осям Y и Z.

Изменение индуктивностей описывается формулой

L=L0(1±X).

Где L0- индуктивность обмотки при центральном положении ЧЭ.

Известные параметры последовательного колебательного LCr-контура:

1. Резонансная частота: ω0=

2. Характеристическое сопротивление: р=ω0L=

3. Девствующие значения тока в контуре на резонансной частоте:

I0=

Где U-действующее значение напряжения на контуре.

r-сопротивления потерь в контуре.

4. Добротность контура (добротность обмотки на резонансной частоте ω0)

Q0=

Где Uc, UL-действующее значение напряжения на реактивных элементах контура

5. Абсолютная расстройка Δω=ω-ω0

где ω-круговая частота источника питания

6. Относительная расстройка: γ=

7. Удвоенная относительная расстройка: ε= 2γ=

8. Обобщенная расстройка: ξ=Q0*ε

9. Действующее значение входного тока контура: I= =

10. Обобщенная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) контура приведена на рис.6 (А-точка настройки МРП)

11. Полоса пропускания - диапазон частот, в пределах, в пределах которого амплитуда тока в контуре не падает ниже уровня 0.707 от максимального

12. Значение граничной обобщенной расстройки ξгр=±1

13. Значение граничных частот в контуре:

ωн.в.гр=ω0± =ω0(1± )

14. Значения входного фазового угла на частоте

на нижней граничной частоте ωн.гр=+45 градусов

на верхней граничной частоте ωв.гр=-45 градусов

Закон регулирования МРП может быть охарактеризован следующими алгоритмами:

δ1=δ0-ΔХ1, т.е. δ1↓→L1↑→ω01↓→ γ1↑→ ε1↑→ ξ1↑→I1↓→F1↓

δ3=δ0-ΔХ3, т.е. δ3↑→L3↓→ω03↑→ γ3↓→ ε3↓→ ξ3↓→I3↑→F3↑

При уменьшении зазора δ1 в МРП индуктивность обмотки электромагнита L1 увеличивается, резонансная частота уменьшается, что при постоянной частоте источника питания приводит, в конечном счете, к уменьшению тока I1 в 1 обмотке. Это вызывает уменьшение сил магнитного притяжения в зазоре δ1, которое не будет препятствовать увеличению зазора δ3, ос стороны 3 обмотки. Одновременное увеличение зазора δ3 вызывает уменьшение индуктивности обмотки L3.

Ток I3 через 3 обмотку увеличивается. Это скажется на увеличении сил магнитного притяжения в зазоре δ3, которые будут противодействовать дальнейшему увеличению зазора δ1. Наиболее эффективное регулирование МРП будет осуществляться в точках граничных частот АЧХ, расположенных на уровне 0,707 от максимума. При этом ток в контуре: Iгр= =

Приξгр=1 рассеиваемая в контуре мощность составляет половину мощности от мощности при резонансе

 

 

= = =

Необходимым условием нормального функционирования МРП является появление в нем центрирующей (т.е. направленной противоположно смещению ротора) силы подвеса (рис.7). Можно показать, что для этого добротность подвеса Q должна быть больше двух (Q>2), а сам подвес должен быть настроен на зарезонансный участок токовой характеристики (рис.8).

Таким образом, настройку МРП следует производить на вторую (на отрицательном участке АЧХ) точку половинно мощности. Это наиболее распространенная настройка подвеса, т.к. она отличается максимумом крутизны регулирования тока и, следовательно, жесткость. подвеса.
Настройку подвеса осуществляют выбором значения емкости подвеса С (рис. 9). Точку настройки подвеса принято характеризовать параметром η, равным отношению реактивного и активного сопротивления цепи в центральном положении ротора:

η= ,

где L0-индуктивность обмотки одного полюса статора при номинальном рабочем зазоре 0.

Можно показать, что для малых радиальных ΔХ и осевых ΔZ смещений ротора:

=

Где U-напряжения питания подвеса

ΔIраб z- приращения рабочего тока подвеса при осевых смещениях ротора

Iраб-рабочий ток подвеса.

Электрическую цепь магнитного подвеса можно использовать в качестве моста переменного тока, в котором величина разбалансировки Ux будет пропорциональна смещению ротора (рис.5).
Одной из важнейших характеристик электромагнитного подвеса является жесткость. При настройке на вторую точку половинной мощности (η=1) начальная радиальная жесткость двух опор

 

К0Х(γ)=

 

δxo0cosψ







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.