Многоканальное бесконтактное токосъемное устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СИИДЕТЗЛЬ4ЛВУ

Союз Советсннк

Соцнаяистннесниа

Ресаубннн ((@911587 (9! ) Дололннтельное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 11.01.80 (2!) 2871б93/18.-24 с нрнсоеднненнем заявкн М

f 23) Приоритет

Онублнковано 07. 03.82. Ьтоллетень М 9

Дата опубликования оннсання 10.03.82 (Я)м. Кл.

6 08 С 19/46

faeyaaycrsase4 кеиитет

ССЕР пв делан наебретеней к юткрытнй (6Ç) УДК б21. . 398(088.8) И.Б. Власов, l0.А. Кириллов; Е.С. Максимова Н.И.Ончуков, А.ф. Прокунцев, Г.И. Варонов и В.А.1фбрдев (72) Авторы нзобретеиня

1 ( (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ 6ЕСКОНТАКТНОЕ ТОКОСЬЕМНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к информа ционно-измерительной технике и предназначено для передачи электрических сигналов от первичных измерительных преобразователей, расположенных на вращающихся объектах, к неподвижным

$ вторичным преобразователям.

Из вестно многоканальное бесконтактное токосъемное устройство, содержащее и токосъемников, выполненных на и вращающихся трансформаторах, состоящих из расположенных в одной. плоскости неподвижной статорной обмотки и двух диаметрально расположенных вращающихся роторных обмоток,,раз-, мещенных в отдельных незамкнутых магнитопроводах,.причем магнитопровод неподвижной обмотки равен половине, а магнитопроводы подвижных обмотокчетверти окружности (1 1.

Недостатком данного устройства является то, что достоверный контроль каждого параметра возможен лишь в те" чение 1/4 оборота ротора.

Наиболее близким к предлагаемому является многоканальное бесконтактное

/ токосъемное устройство, содержащее и токосъемников, выполненных на вращаю-., щихся трансформаторах, состоящих из расположенных в одной плоскости роторных и статорных колец, статорные кольца выполнены в виде равных незам о.утых магнитопроводящих секторов, в каждом из которых расположена статорная обмотка, и разделенных экранами, а соотношение длины окружности незамкнутого магнитопроводящего сектора, и экрана статорного кольца больше единицы, и коммутаторов и синхронизатор, выходы которого соединены с управляющими входами и коммутатор в, выходы которых являются выходами устройства, информационные входы коммутатора подключены к первым зажимам статорных обмоток.

Коммутатор многоканального бесконтактного токосъемного устройства содержит блоки ключей, 1,2,...,в-е вы3 91158 ходы "которых соединены между собой соответственно, и с соответствующими выходами коммутатора.

Синхронизатор многоканального бесконтактного токосъемного устройства выполнен из статорного и роторного колец и формирователей импульсов, каждый сектор статорного кольца состоит из экрана и незамкнутого магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, 10 выходы которых подключены через соответствующие формирователи импульсов к соответствующим выходам синхронизатора, а соотношение длины магнитопровода и экрана в каждом секторе статорного кольца меньше единицы.

Роторное кольцо синхронизатора выполнено в виде набора 3 равных между собой секторов, причем один из 3m выполнен из магнитопроводящего мате- 20 риала, остальные ()m — 1) секторы выполнены из немагнитного материала.

Коммутатор многоканального бесконтактного токосъемного устройства содержит Зп блоков ключей, 1,2,...,m-e выходы которых соединены между собой соответственно и с соответствующими выходами коммутатора, каждые первые информационные входы последующих блоков ключей соединены с вторыми ин- З0 формационными входами предыдущих блоков ключей и с информационными входами коммутатора, номера которых соответствуют номерам последующих блоков ключей. 35

Блок ключей в коммутаторе многоканального бесконтактного токосъемного устройства содержит два ключа и сумматор, первый и второй информационные входы блока ключей соединены 40 с информационными входами первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам сумматора, 1,2,...,m-å выходы которого соедине- is ны с 1,2,...,m-ми выходами блока ключей соответственно (2), Недостатком данного устройства является низкая точность за счет потери информации в момент коммутации. р

Цель изобретения — увеличение точности.

Указанная цель достигается тем, что в многоканальном бесконтактном токосъемном устройстве,содержащем и 55 токосъемников, выполненных на вращающихся трансформаторах, состоящих из расположенных в одной плоскости роторных и статорных колец, причем статорные кольца выполнены в виде равных незамкнутых магнитопроводящих секторов, в каждом из которых расположена статорная обмотка и которые разделены экранами, а соотношение длины окружности незамкнутого магнитопроводящего сектора и экрана статорного кольца больше единицы, и коммутаторов и синхронизатор, выходы которого соединены с управляющими входами и коммутаторов, выходы которых являются выходами устройства, информационные входы коммутатора подключены к первым зажимам статорных обмоток Роторные и статорные кольца бесконтактного токосъемника выполнены в виде набора

3m равных секторов, где и = 1,2, 3,..., - число контролируемых параметров, причем (1 + 3t)-е секторы роторного кольца, где с = 0,1,2,..., содержит по одной обмотке, расположенной в незамкнутом магнитопроводящем секторе, остальные секторы роторного кольца выполнены из немагнитного материала, вторые зажимы статорных обмоток соединены с общей шиной.

В многоканальном бесконтактном токосъемном устройстве, коммутатор которого содержит блоки ключей, 1, 2,..., m-e выходы которых соединены между собой, соответственно и с соответствующими выходами коммутатора, коммутатор содержит 3ш блоков ключей, причем каждый из r управляющих входов коммутатора, где r = 1,2,..., З п, соединен параллельно с (р +,1) управляющими входами (г + 3р)-ых блоков ключей, соответственно, где р

0,1,2,..., (m — 1), каждые первые информационные входы последующих блоков ключей соединены с вторыми информационными входами предыдущих блоков ключей и с информационными входами коммутатора, номера которых соответствуют номерам последующих блоков ключей.

В многоканальном бесконтактном токосъемном устройстве, синхронизатор которого выполнен из статорного и роторного колец и формирователей импульсов, каждый сектор статорного кольца состоит из экрана и незамкнутого магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, выходы которых подключены через соответствующие формирователи импульсов к соответствующим выхоаам синхронизатора, а соотношение

911 длины магнитопровода и экрана в каж-дом секторе статорного кольца меньше единицы, синхронизатор содержит статорное и роторное кольца, выполненные в виде набора 3m равных между со- 5 бой секторов, причем в роторном кольце один из 3m секторов выполнен из магнитопров цящего .материала, остальные (3m " 1) секторы роторного кольца выполнены из немагнитного материала. »0

В многоканальном бесконтактном токосъемном устройстве, синхронизатор которого выполнен иэ статорного и роторного колец и формирователей импульсов, каждый сектор статорного I5 кольца состоит из экрана и незамкнутого магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, выходы которой поцключены через соответствующие формирователи импульсов.к соответствующим zo выходам синхронизатора, а соотношение длины магнитопровода и экрана в каждом секторе статорного кольца меньше единицы, роторное кольцо выполнено в виде набора 3m равных между собой 25 секторов, причем один из 3m секторов выполнен из магнитопроводящего материала, остальные (3m - 1) секторы выполнены иэ немагнитного материала, статорное кольцо синхронизатора вы- 5О полнено в виде набора 6ш равных между собой секторов, выходы нечетных формирователей дополнительно соединены с запрещающими входами предыдущих четных формирователей.

В многоканальном бесконтактном токосъемном устройстве, коммутатор которого содержит 3m блоков ключей, 1,2,..., m-е выходы которых соединены между собой. соответственно и с 4

cooTâåòñòвующими, выходами коммутатора,. каждые первые информационные входы.последующих блоков. ключей соединены с вторыми информационными входами предыдущих блоков ключей,.и с информационными. входами: коммутатора, номера которых соответствуют номерам последующих блоков ключей, (6р, + t4 )-е управляющие входы коммутатора, где К O,l,... (m, - 1), а

t4 1, 3, 5 для каждого значения k соединены с (2 + 1)-ми входами

p+3(i - 1}-ых блоков ключей, где р -"

1»2»ее ° » (m 1)» д 1 1»2»юее»m для каждого значения р„ (6к + t )-е управляющие входы коммутатора, где = 2,4,6 для каждого значения к, соединены с (2к + 2)-ми входами р + 3(i - 1)-ых блоков ключей.

587 6

В многоканальном бесконтактном токосъемном устройстве, в коммутаторе которого блок ключей содержит два ключа и сумматор, первый и второй информационные входы блока ключей соединены с информационными. входами первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены к соответствующим инФормационным входам сумматора, 1,2,..., m-å выходы которого соединены с 1,2,..., m"èè выходами блока ключей. соответственно, каждый. нечетный, из j управляющих входов блока, где j - "1,2,..., 2n с.оединен соответственно с 1,2,...,m-ми управляющими входами первого ключа и с соответствующими .нечетными входами второго ключа и сумматора, каж.дый иэ которых имеет 2m входов»каждый четный из j управляющих входов блока кличей соединен с соответствующими четными входами второго ключа и сум- матора.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального бесконтактного токосъемного устройства; на фиг. 2электрическая схема одного канала бес" контактного токосъемного устройства для случая m 3; на фиг. 3 - пример разделения колец ротора и статора бесконтактного токосъеиного на 3я се торов и расположения в этих секто" рах магнитопроводов для случая m 3; на фиг. » - один из возможных вариантов конструкций бесконтактного токосъемника; на фиг, 5 - структурная схема коммутатора, содержащая jm блоков ключей и 3m управляющих входов; на фиг. 6 - структурная схема блока ключей, содержащая два ключа и сумматор . с в управляющими входами; на фиг. 7 и 8 - электрическая схема синхронизатора и пример разделения колец ротора и статора синхронизатора на 3в секторов и расположения в этих секторах магнитопроводов для случая m 3; на фиг. 9 - структурная схема многоканального бесконтактного. токосъемного устройства для случая m = 3 и коли,чества синхроимпульсов, равного 3m на фиг. 10 - временная диаграмма работы устройства. изображенного на фиг. 9 на фиг.И и 12 - электричес" кая схема.синхронизатора.и пример разделения колец ротора . статора синхронизатора на 6 секторов и расположения s этих секторах магнитопроводов для случая m 3; на фиг. 13структурная схема ком :му татора, содер7 9 115 жащая 3е блоков ключей и 6m управляющих,входов; на фиг. 14 - структурная схема блока ключей, содержащая два ключа и сумматор с 2m управляющими входами; на фиг, 15 - структурная схема многоканального бесконтактного токосъемного устройства для случая

m = 3 и количества синхроимпульсов, равного ám = l8; на фиг. 16 - временная диаграмма работы устройства, изоб О раженного на фиг. 15.

Многоканальное бескойтактное токосъемное устройство содержит многоканальный бесконтактный блок 1, токосъемников 2, блок 3 коммутации, состоящий из и коммутаторов 4, синхронизатор 5, статорное кольцо 6 с экраном б, роторное кольцо 7, незамкнутые магнитопроводящие сектора статора 0, статорную обмотку 9, незамк- 20 нутые магнитопроводящие сектора ротора 10, роторную обмотку 11, 2m блоков 12 ключей, ключи 13 и 14, сумматор 15, статорное кольцо 16 и роторное кольцо 17 синхронизатора 5, 25 незамкнутый магнитопровод 18 ротор(ного кольца 17, незамкнутый магнитопровод 19 с обмоткой 20 статорного кольца 16, формирователи 21.

Работу устройства разберем для зо конкретного случая, когда, к примеру, число контролируемых параметров од- . ним каналом m 3, число каналов равно п, общее число одновременно контролируемых параметров равно 3п.

Устройство (фиг. 9) работает следующим образом.

8се каналы устройства работают одновременно и независимо друг от друга. Управляет работой каналов син- о хронизатор 5 (фиг. 7 и 8). При прохождении незамкнутого магнитопровода

18 ротора над обмоткой 20 в магнитопроводе 19 изменяется индуктивность обмотки 20. Это изменение индуктив- 45 ности преобразуется формирователем

2l в импульс длительностью, пропорциональной изменению индуктивности.

В результате, в процессе вращения роторньго кольца 17 с магнитопроводом56

18 с каждого из 3m формирователей 2 l импульсов, подключенных к соответствующим статорным.обмоткам 19, за один оборот получается по одному импульсу, а в целом серия 3 импульсов 55 (фиг. 1О, строки 1-9), разнесенных во времени, которая и управляет одновременной работой каналов устрой". ства, а внутри каждого канала - ра. ботой коммутаторов 3, В блоке 12 ключей (фиг. 6) ключи 13 и 14 открываются по соответствующим синхроимпульсам, подключая определенные обмотки 9 статорного кольца 6 бесконтактного токосъемника 2 к входам сумматора 15, выходной сигнал с которого также в соответст/ вии с управляющим импульсом с синхронизатора поступает на соответствующий выход блока 12 ключей и одновременно на выходы самого коммутатора 4.

В коммутаторе 4 (фиг. 5) блоки 12. ключей работает поочередно через два блока ключей, подключая каждый раз к соответствующим выходам канала пары . обмоток статорного кольца бесконтактного токосъемника, которые передают информацию о соответствующем контролируемом параметре. При этом между парами статорных обмоток бесконтакт« ного токосъемника всего остается одна статорная обмотка, не задействованная с целью уменьшения взаимодействия рабочих пар обмоток по магнитному полю при вращении ротора бесконтактного токосъемника.

Работу устройства можно показать по временной диаграмме (фиг. 10). инхросерия из 3m = 9 импульсов показана на фиг. 10 .(строки 1"9).

Во время действия 1-ro синхроимпульса (фиг, 10) работают блоки ключей, подключая при этом соответственно к первому выходу коммутатора (канала) пару статорных обмоток.

По второму синхроимпульсу (фиг. 10) работают блоки ключей, подключая при этом соответственно к первол1у выходу коммутатора (канала} пару статорных обмоток, передающих информацию к второму выходу коммутатора (канала) пару статорных обмоток, передающих информацию с Р> (фиг. 10, строка 20), к третьему выходу коммутатора (канала) пару статорных обмоток передающих информацию.

Применение устройства позволяет увеличить количество контролируемых параметров в m раз, так как каждая паоа колец позволяет разместить на них m вращающихся трансформаторов, формируемых 3m блоками ключей по 3m синхроимпульсам, причем время контроля каждого параметра в сравнении с известным сохраняется.

В коммутаторе 4 (фиг. 13 ) блоки

12 ключей работают также поочередно через два блока ключей.

Работу устройства можно показать по временной диаграмме (фиг. 16).

Синхросерия из 6m = 18 импульсов показана на фиг. 16 (строки 1-18).

Во время действия 1-го и 2-го синхроимпульсов (фиг. 16) работают блоки ключей, подключая при этом, соответственно к первому выходу коммутатора (канала) пару, а затем одну, вторую из пары статорных обмоток, heредающих информацию о первом, параметре (фиг. 16), к второму выходу коммутатора (канала) - статорные обмотки, передающие информацию о втором параметре (фиг. 16),- к третьему выходу коммутатора (канала) - статорные обмотки, передающие информацию о третьем параметре.

Во время действия 3-ro и 4-ro синхроимпульсов (фиг. 16) работают блоки ключей, подключая при этом соответственно к первому, второму и треть. ему выходам коммутатора (канала) ïàры, а затем одну, вторую из пары, статорных. обмоток, передающих соответственно информацию о первом,.о втором, о третьем параметрах.

По 5-6, 7-8, ° . ° .-., (ám - 1) - ám синхроимпульсам работа устройства происходит аналогично.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность контроля параметров с вращающихся объектов..Формула, изобретения

1. Иногоканальное бесконтактное токосъемное устройство, содержащее и токосъемников, выполненных на вращающихся трансформаторах, состоящих из расположенных.в одной плоскости рвторных и статорных колец, статорные кольца вйполнены в виде равных незамкнутых магнитопроводящих секторов, в каждом из которых расположена статорная обмотка и которые разделены экранами, а соотношение длины окружности незамкнутого магнитопроводящего сектора и экрана статорного кольца больше единицы, и коммутаторов и синхронизатор, выходы которого соединены с управляющими входами и коммутаторов, выходы которых являются выходами устройства, информационные вхо"

911587

Однако данное устройство обладает существенным недостатком, а именно в промежутках времени между окончанием предыдущего .и началом последующего синхроимпульса.(фиг. 1) отсуству" 5 .ет информация об измеряемых (контролируемых) параметрах, т.е. полезная информация существует только в момент действия синхроимпульсов, что снижает точность контроля параметров. 10

Указанный недостаток устранен во втором варианте многоканального бескОнтактного токосъемного устройства (фиг. 15), работа которого происходит следующим образом. 15

В синхронизаторе 5, а именно в статорном кольце 16 его, увеличено

s два раза количество обмоток 20 с магнитопроводами 19, .а роторное кольцо 17 оставлено без изменения. Каждый20 четный (нечетный)импульс синхронизато ра (фиг. 12) заканчивается,при появлении последующего нечетного (четного) импульса его, с этой целью кажйый нечетный (четный) импульс анапе-аа гично можно говорить о подключении выхода нечетного (четного) формирователя 2 1) поступает параллельно на выход синхронизатора 5 и на запрещающий вход четного (нечетного) формиро- 50 вателя 21.

В результате, s процессе вращения роторного кольца 17 с магнитопроводом

18 с каждого из 6m формирователей 21 импульсов, подключенных к соответст- 55 вующим статорным обмоткам 19, за один оборот получается по одному импульсу, а в целом серия 6m импульсов, разнесенных во времени частично с перекрытием (фиг. 16, строки 1-13), 40 которая управляет одновременной работой и каналов устройства.

В блоке 12 ключей (фиг. 14) ключи 13 и 14 открываются также по.соот45 ветствующим синхроимпульдам, подключая определенные обмотки 9 статорного кольца 6 бесконтактного токосъемника 2 к входам сумматора 15. Однако если ключи 13 и 14 и сумматор 15

50 работают во время действия 1-го импульса, то ключ 14 и сумматор 15 продолжают находиться в рабочем состоянии во время действия 2-гс управляющего импульса, что позволяет продол"

55 жить передачу информации о том же параметре на тот же выход блока ключей со второй из пары подключенных обмоток, 91 1 587 ды коммутатора подключены к первым зажимам статорных обмоток соответствующего статорного кольца, о т л и ц а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности устройства за счет повышения помехоустойчивости, роторные и статорные кольца бесконтактного токосъемника выполнены в виде набора 3m равных секторов, где

m = 1, 2, 3, ..., — число контролируе- 10 мых параметров, (1 + 3t)-å секторы роторного кольца, где й=0, 1, 2, ..., содержат по одной обмотке, расположенной в незамкнутом магнитопроводящем секторе, остальные секторы роторного 15 кольца выполнены из немагнитного материала, вторые зажимы статорных обмоток соединены с общей шиной.

2. Устройство по и. 1, коммутатор которого содержит блоки ключей, 1, zo

2...., m-å выходы которых соединены между собой соответственно и с соот« ветствующими выходами коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коммутатор содержит 3а блоков ключей,рз причем каждый из r управляюцих входов коммутатора, где r = 1,2,...,3m,соединен параллельно с (р + 1) управляющим входами (r + Зр)-ых блоков ключей соответственно, где р - 0,1, зв

2, (m - 1), каждые первые информа- . ционные входы последующих блоков ключей соединены с вторыми информационными входами предыдущих блоков ключей и с информационными входами коммутатора, номера которых соответствуют номерам последующих блоков ключей.

3. Устройство по и. 1, синхронизатор которого выполнен из статорного и роторного колец и формирователей импульсов, каждый сектор статорного кольца состоит из экрана и незамкну; того магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, выходы которых подключены через соответствующие формирователи импульсов к соответствующим выходам синхронизатора, а соотноше-. ние длины магнитопровода и экрана в каждом секторе статорного кольца мень-о ше единицы, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что синхронизатор содержит статорное и роторное кольца, выполненные в виде набора 3m равных между собой секторов, в роторном кольце один

55 из 3m секторов выполнен из магнитопроводящего материала, остальные (3m — 1) секторы роторного кольца выполнены из немагнитного материала.

12

4, Устройство по и. 1, синхронизатор которого выполнен из статорного и роторного колец и формирователей импульсов, каждый сектор статорного кольца состоит из экрана и незамкнутого магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, выходы которой подключены через соответствующие формирователи импульсов к соответствующим выходам синхронизатора, а соотношение длины магнитопровода и экрана в каждом секторе статорного кольца. меньше единицы, роторное кольцо выполнено в виде набора 3m равных между собой секторов, причем один из 3m секторов выполнен из магнитопроводящего материала, остальные (3m - 1) секторы выполнены из немагнитногс материала, отличающееся тем, что статорное кольцо синхронизатора выполнено в виде набора 6m равных между собой секторов, выходы нечетных формирователей дополнительно соединены с запрещающими входами предыдущих четных формирова телей.

5. Устройство по, и. 1, коммутатор которого содержит 3m блоков ключей, 1,2,...,m-e выходы которых .сое- динены между собой срответственно и с соответствующими выходами коммутатора, каждые первые информационные входы последующих блоков ключей соединены с вторыми информационными входами предыдущих блоков ключей и с информационными входами коммутатора номера которых соответствуют номерам последующим блоков ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что (6, + t< )-е управляющие входы коммутатора, где к О,1,..., (m-1), à t =1,3,5 для каждого значения к соединены с (2 + 1)-. ми входами р + 3(i - 1)-ых блоков ключей, где р = 1,2...(m - 1), а i = 1,2.... для каждого значения р (6 „ + ) управляющие входы коммутатора, где t g 2,4, 6 для каждого значения к, подключены с (2 + 2) -ми входами р + 3 (i - 1)-ых блоков ключей.

6. Устройство по п.1, в коммутаторе которого блок ключей содержит два ключа и сумматор, первый и.второй информационные входы блока ключей соединены с информационными входами первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключе. ны к соответствующим информационным

13 911587 14 входам сумматора, 1,2. .. m-e выходы четный из j управляющих входов блокоторого соединены с 1,2,..., а"ми ка ключей подключен к соответствуювыходами блока ключей соответственно, щим четным входам второго ключа и о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сумматора. каждый нечетный из j управляющих вхо- s Источники информации, дов блока, где j = 1,2,..., 2m, сое- принятые во внимание при экспертизе динен соответственно с 1,2,..., m-ми 1. Авторское свидетельство СССР управляющими входами первого ключа 11 448476, кл. С 11 В 5/52, 1968. и с соответствующими нечетными входа" 2. Авторское свидетельство CCCP ми второго ключа и сумматора, каждый о по заявке У 2858252, кл. G 08 С 19/40, из которых имеет 2m входов, каждый 1979.

Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Заказ 1135/44

Филиал ППП ."Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Б. Андриевский

Редактор А. Мотыль Техред И.Тепер Корректор 8. Синицкая