Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной

 

Изобретение относится к транспорту и машиностроению и используется, в частности , для регулирования положения магнитов в магнитных подшипниках и подвесках в подвижном составе. Цель - повышение надежности и достоверности устройства измерения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной. С этой целью между полюсами электромагнита располагают чувствительный элемент, обращенный к реактивной шине, выполненный из измерительной и контрольной катушек, включенных на переменное напряжение, причем контрольная катушка имеет слабую индуктивную связь с шиной. Разностный ток катушек используется для измерения расстояния магнита. Устройство включает измерительную цепь, блок компараторов, генератор тактовых импульсов, блок формирования пороговых напряжений, блок распознавания состояния компараторов и блок разделения активной и реактивной составляющих измерительного тока. Устройство позволяет повысить безопасность при работе с реактивной шиной. 2 з.п. ф-лы, 7 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4028517/27 (22) 05.11.86 (46) 07.02.92. Бюл. ¹ 5 (71) Тиссен Индустри АГ (ОЕ) (72) Юрген Майнс и Хельмут Гроссер (0Е) (53) 658.562(088.8) (56) Выложенная заявка ФРГ № 2916289, кл. 6 01 R 39/02, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЗАЗОРА МЕЖДУ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ И

ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ РЕАКТИВНОЙ ШИНОЙ (57) Изобретение относится к транспорту и машиностроению и используется, в частности, для регулирования положения магнитов в магнитных подшипниках и подвесках в подвижном составе, Цель — повышение надежности и достоверности устройства изИзобретение относится к транспорту и машиностроению и используется для измерения расстояния в магнитных подшипниках и магнитных подвесках для регулирования положения несущих и управ-. ляющих магнитов в технике подвижного состава на магнйтной подвеске, где необходимо непрерывно определять положение магнита для того, чтобы поддерживать его в подвешенном состоянии на заранее заданном расстоянии.

Известно устройство для измерения величины воздушного зазора, охватывающее большой участок реактивной шины и имеющее недостаток, заключающийся в больших геометрических размерах.

Общим для.всех известных устройств щдяется то, что не осуществляется надеж i

„„5Q 1711685 АЗ (н)з G 01 R 33/02, 6 01 В 7/14 мерения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной. С этой целью между полюсами электромагнита располагают чувствительный элемент, обращенный к реактивной шине, выполненный из измерительной и контрольной катушек, включенных на переменное. напряжение, причем контрольная катушка имеет слабую индуктивную связь с шиной. Разностный ток катушек используется для измерения расстояния магнита. Устройство включает измерительную цепь, блок компараторов, генератор тактовых импульсов, блок формирования пороговых напряжений, блок распознавания состояния компараторов и блок разделения активной и реактивной составляющих измерительного тока. Устройство позволяет повысить безопасность при работе с реактивной шиной. 2 з.п. ф-лы, 7 ил. ного контроля за соответствующим расстоянию сигналом чувствительного элемента.

Следствием этого является то, что при возникновении неисправности внутри чувствительного элемента его сигнал может принять значение, которое соответствует большому удалению чувствительного элемента от реактивной шины, в та время как фактическое удаление невелико.

При использовании измерения расстояния в магнитной подвеске ошибка, заключающаяся в том, что при небольшом механическом расстоянии выдается сооТветствующий большому расстоянию сигнал, приводит к сильному возбуждению магнита для уменьшения расстояния и, вследствие этого, к соприкосновению магнита и магнитной реактивной шины при большом магнит1711685 ном усилии нажима. Это представляет зна- рения тока замкнутую электрическую цепь чительный риск с точки зрения безопасно- измерительной катушки. Сигнал измеренного тока подается с выхода 18 чувствительЦель изобретения — повышение надеж- ного элемента 3 к точке 19 коммутации, ности и достоверности определения . ззора. 5 которая с помощью переключателя 20, обраНафиг.1схематичнопоказанорасполо- зующего с конденсатором 21 удерживаюжение чувствительного элемента, в устрой- щее звено, передает на выход 2

22 стве; на фиг. 2 — эквивалентная схема непрерывный сигнал зазора. чувствительного элемента; на фиг,3- функ- Принцип надежного контроля функциоциональная схема устройства; на фиг. 4 — 10 нирования чувствительного элемента состодиаграммы работы устройства; на фиг. 5 — ит в возбуждении элемента 3 тактирующим вариант функциональной схемы устройства коммутационным сигналом 23, который reс возможностью надежного контроля чувст-. нерируется генератором 24 тактовых имвительного элемента; на фиг. 6 — схема из- пульсов при сравнении эталонного мерения разностного тока катушек; на фиг. 15 импульса, образованного из ответного сиг7 — схема блока разделения активной и ре- нала возбуждения чувствительного элеменактивной составляющих тока. та 3, с эталонным импульсом, образованВ представленном на фиг.1 устройстве ным собственно возбуждением. между полюсами 1 электромагнита 2 распо- Для этого переключатель 15 (фиг. 3) пеложен чувствительный элемент 3 таким об- 20 риодически .приводится в действие сигнаразом, что катушка 4 чувствительного лом Tt 23. В результате получается элемента З,обращена к ферромагнитной ре- периодическое изменение величины тока активной шине 5, относительно которой междуфактическим, зависящимoTрасстоядолжно определяться расстояние для слу- ния до реактивной шины, измеренным значая,когданеобходимаятемпературная.ком- 25 чением, и установленным посредством пенсация осуществляется не с помощью добавочного импеданса Zvs 14, которое содругих средств, напримерсоответствующих ответствует заранее заданному минимальрезисторов, в катушке 4 целесообразно рас- ному расстоянию. Это периодическое положить еще контрольную катушку 6. Она изменение отображается в сигнале U 25 в обращена к металлическому экрану 7 и поэ- 30 точке переключения 19, тому н и у не подвержена влиянию. реактивной Сигнал U 25 подводится к блоку 26 ком27 шины 5. Кроме того, металлический экран 6 параторов, который подключен к блоку выполняетзадачуэкранированиямагнитно- для получения напряжений, которые соотго поля чувствительного элемента 3 в на- ветствуют допустимым величинам миниправлении не изображенной магнитной 35 мального зазора соответственно миникатушки магнита 2, чтобы получить сигнал мального расстояния. В блоке 26 компарачувствительного элемента 3, независимый торов производится сравнение между наотместаустановкичувствительногоэлемен- пряжениями, которые соответственно подводятся к одному входу компараторов

Катушки 4 и 6 выполнены предпочти- 40 28 — 31, и напряжениями, которые генерирутельно на платах с печатным монтажом. ются в цепи 32 блока 27, образованной реЭквивалентная схема одной из катушек зисторами.

4 или 6 (фиг. 2) содержит активное сопротив- Сигнал U 25 подводится к компаратору ление R(S)8, которое в катушке4зависитот 28, в котором производится сравнение с расстояния $ и от температуры Ч, и она 45 приложенным к цепи 32 напряжением Оз 33. содержит реактивное сопротивление Х($) 9, Кроме того, с помощью переключателей 34которое в катушке 4 зависит от расстояния 36 блока 27 генерируются сигналы, которые зазора S, а в катушке 6 не зависит от рассто- подводятся к компараторам 29-31, даютдияния S..Ïîëíûé импеданс Z 10 образован аграмму 37 сигналов (фиг. 4) и соответствупараллельным соединением активного,со- 50 ют напряжениям Ui 38, Uz 39, 0з 33, U4 40 и противления R(S) 8 и реактивного сопротив- 0 41. ления X(S) 9. При питании напряжением «У На фиг. 4 показаны тактовые сигналы

11 через активное сопротивление R(S) про- Т вЂ” Та которые генерируются генератором текает активный ток 4 12, а через реактив- 24 тактовых импульсов. ное сопротивление X(S) протекает 55 Такты Т1 определяют режим работы реактивный ток 1в 13. "Измерение" (переключатель 15 замкнут) и

Катушка 4 с импедансом Zs 10 (фиг. 3) "Контроль", когда переключатель 15 разообразует coBMGGTHo с добавочным импедан- мкнут. сом Ечз 14, переключателем 15, источником В режиме "Измерение" сигнал на про16 питающего напряжения и узлом 17 изме- воде 42 во время такта Тз лЗ через замкну171 1685 тый тогда переключатель 35 получает значение Ul 38. Благодаря этому цепь 32 контролируется в том отношении, что напряжение

Ul 33 имеет величину ниже образованного напряжением U2 39 порога. Во время так- 5 тв Т4 44 сигнал на проводе 42 получает зйачение Us 41. Благодаря этому цепь 32 контролируется в том отношении,,что напряжение Us 41 выше образованного напря10 жением 04 40 порога. Во время такта Т2 45 сигнал на проводе 42 принимает значение

U 25. Тем самым, в режиме "Измерение" определяется, находится ли выходной сигВ режиме "Контроль" во время тактов Тз

43 и Т4, 44 получается такая же характеристика сигнала, что и в режиме "Измерение.".—

Во время такта Т2 45 определяется, находится ли сигнал чувствительного элемента

U 25 внутри диапазона, характеризуемого пороговыми значениями U2 39 и 0з 33. Благодаря этому производится контроль по электрическим параметрам, так как в режи- 25 ме "Контроль" сигнал, соответствующий минимальному. расстоянию, должен находиться между допустимыми границами

0239 и 0333.

Изображенные на фиг. 4 диаграммы тактовые напряжения Т1 23, Т2 45, Тз 43, Т4.44 генерируются в генераторе 24 тактовых импульсов. Непосредственный контроль работы чувствительного элемента производится посредством соединенного с блоком

26 компараторов и тактовым генератором

24 блока 46 распознавания состояния компараторов. Этот блок 46 содержит две логи-. ческие схемы 47 и 48, которые из появляющихся соответственно на выходах

40 компараторов 28 — 31 и на выходах генератора 24 тактовых импульсов сигналов образуют диаграмму тактовых импульсов, .которые, например, так согласованы один с другим, что при каждом такте Т4 образуемые обеими логическими схемами 47 и 48 диаграммы тактовых импульсов одинаковы.

Обе диаграммы тактовых импульсов сравниваются компаратором 49. Как результат этого сравнения, на выходе 50 устройства

46 появляется сигнал, который изменяет свое состояние при выходе минимального расстояния за нижний предел, или при по-. грешностях в чувствительном элементе.

Схема на фиг. 5 содержит два электрически независимых канала, состоящих из схем согласно фиг, 4, причем первый (вто; рой) канал содержит чувствительный. элемент 3.1 (3.2).блоки 26.1 и 27.1(26.2 и 27.2), генератор 24,1 (24.2) тактовых импульсов, нал чувствительного элемента внутри рабо- . чего диапазона, определенного порого- 15 выми значениями 0з 33 и U4 40. логические схемы 47,1 и 48.1 (47.2 и 48.2) и компаратор 49.1 (49,2). Добавлена ещс.одна логическая схема 51, выходной сигнал 52 которой изменяет логическое состояние тогда, когда один из каналов имеет погрешность, или же минимальное расстояние выходит за нижний предел. При этом эти схемы соединены таким образом, что компаратор 49,1 сравнивает импульсные диаграммы логических схем 47,2 и 48,1, а компаратор 49,2 — импульсные диаграммы логических схем 47,1 и 48.2. На выходах 22 1 и 22.2 появляются сигналы, зависящие от расстояния.

Согласно изобретению предусмотрена контрольная катушка 6 с импедансом 2R 53 для температурной компенсации (фиг. 1, 6), с вторым добавочным импедансом ZvR 54, вторым источником 55 переменного напряжения и третьим переключателем 15. Цепь через узел 56 измерения разностного тока подключается к цепи катушки 57 чувствительного элемента таким образом, что на основе указанных положений фаз напряжений источников 16,-55 (фиг. 6) в узле 56 измерения регистрируется разностный ток

ls — (д, который в основном.независит от температуры. В этом случае цепь катушки 57 используется в обведе ном рамкой На фиг, 3 блоке, так что на выходе 18 появляется сигнал, соответствующий величине is — !н.

Чтобы исключить влияние пазов реактивной шины 5 (фиг. 1) в устройстве предусмотрена схема (фиг. 7). которая включена между выходом 18 и точкой 19 схемы в соответствии с фиг. 3.

Схема предназначена прежде всего для определения сигналов постоянного напряжения, соответствующих активной и реактивной составляющим разностного тока

ls -lR с помощью напряжения питания.

Сигнал разностного тока ls-IR подводится к переключателю 58 для демодуляции активной составляющей разностного тока и к переключателю 59 для демодуляции реактивной составляющей разностного тока. Соответствующие, сдвинутые на 90 по фазе, коммутационные сигналы получаются в компараторе 60 из питающего напряжения.

Совпадающий по фазе с питающим напряжением прямоугольный сигнал управляет переключателем 58, а отстающий по фазе на

90 сигнал управляет переключателем 59.

Выходной сигнал переключателя 58 сглаживается в фильтре 61 и дает сигнал 1щ, соответствующий активной составляющей разностного тока. Выходной сигнал переключателя 59 сглаживается в фильтре 62 и дает сигнал 1в, соответствующий реактивной составляющей разностного тока.

1711685

Сигналы lw u ig через звенья 63 и 64 задания коэффициентов подводятся на сумматор 65, суммарный сигнал с которого подводится к точке 19 схемы. Значение этой суммирующей схемы вытекает из того обстоятельства, что выполненные в реактивной шине 5 согласно фиг. 1 пазы оказывают различное влияние на сигналы Iw и ia, причем зависящее от расстояния влияние на оба эти сигнала одинаково. Минимальное влияние пазов получается при приведенной в соответствии с пазами реактивной шины оценке с помощью коэффициентов Kw и Кв. звеньев 63 и 64 задания коэффициентов, которые, например, состоят из усилителей в соответствии изменяемыми коэффициентами усиления. Схема.в соответствии с фиг. 7 предназначена для деления, взвешивания и последующего суммирования выходного сигнала измерительной цепи или цепи катушки чувствительного элемента, она может быть использована также тогда, когда не требуется применение контрольной катушки 6, Формула изобретения

1. Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной, содержащее измерительную цепь, выполненную из измерительной катушки, подключенной к источнику переменного напряжения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности и достоверности определения зазора, оно снабжено первым импедансом, первым переключателем, узлом измерения тока, генератором тактовых импульсов, блоком компараторов, блоком формирования пороговых напряжений, блоком распознавания состояния компараторов, вторым переключателем и выходным конденсатором, при, чем параллельно соединенные первый импеданс и первый переключатель включены последовательно с узлом измерения тока в измерительную цепь, выход которой соединен с входами блока компараторов и через второй переключатель — с выходным

5 конденсатором, выходы блока формирования пороговых напряжений соединены с входами блока компараторов, а его выходы и выходы генератора тактовых импульсов подключены к входам блока распознавания

10 состояния компараторов, причем управляю щие входы первого и второго переключателей подключены к первому и второму выходам генератора тактовых импульсов.

2,Устройствопоп;1, отл ичающее15 с я тем, что оно снабжено блоком разделения активной и реактивной составляющих измерительного тока, двумя блоками масштабирования и сумматором, причем вход блока разделения активной и реактивной

20 составляющих тока подключен к выходу измерительной цепи, а выходы через соответствующие блоки масштабирования соединены с входами сумматора, выход которого соединен с входом блока компарато25 ров, 3. Устройство по nri. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено контрольной катушкой, вторым импедансом, третьим переключателем и вторым источником пере30 менного напряжения, причем второй источник переменного напряжения, второй импеданс и контрольная катушка соединены последовательно, параллельно второму импедансу включен третий переключатель, 35 второй источник переменного напряжения соединен с первым источником переменного напряжения, а контрольная катушка соединена с измерительной, при этом общая точка источников переменного напряжения

40 соединена с общей точкой измерительной и контрольной катушек через узел измерения тока.

1711685 г

6ца 7

17

Фиг.2

1711685

3713685

1711685

10

Рив.7

Редактор:В.Данко

Заказ 351 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

u) Составитель В.Грибова

Техред М.Морге нтал КоРРектоР B.Ãèðíÿê

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной Устройство для определения зазора между электромагнитом и токопроводящей реактивной шиной 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней помехи с неизменной пространственной структурой

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к генераторам прямоугольных импульсов магнитного поля, и может быть использовано для создания образцовых установок воспроизведения импульсного квазипрямоугольного магнитного поля

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для поиска объектом немагниченных тел

Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью фсрромо1 ДУЛЯЦИОЧНЫХ ПриОорОП V МОЖет б.ТЬ ИСпользозано при разработке измерителей мзгнитного поля , работакчцих в условиях сильнь;х ни зкочаст OTiii.ix магнитных помех

Изобретение относится к технике маг нитных измерений с помощью ферромодуляционных приборов и может быть использовано для измерения компонент вектора напряженности постоянного или переменного магнитного поля

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано при измерениях амплитуды токов

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью феррозондовых приборов и может быть использовано для измерения параметров магнитного поля при проведении магниторазведочных работ при исследовании космического пространства и т

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при автоматизированных бесконтактных измерениях линейных размеров

Изобретение относится к измерительной технике может быть использовано по калибровке измерителей перемещений

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля радиальных зазоров в турбомашинах в процессе их сборки или разборки

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться прм определении расстояния

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при монтаже оборудования и конструкций

Изобретение относится к способам бесконтактного измерения в динамическом режиме смещения проводящего тела по отношению к емкостному датчику, образованному двумя параллельными перекрывающимися проводящими пластинами, электрически изолированными одна от другой, на которые подается высокочастотный сигнал заданного напряжения, а емкостный датчик подключен к прибору для измерения величины тока
Наверх