Определение габаритов преобразователя

На основании расчета плунжерных преобразователей установлены оптимальные соотношения габаритов датчика.

Высота преобразователя H = Х_макс / (0.2-:- 0.25),

где Х_макс -максимальное перемещение плунжера.

 

Длина плунжера l_п = (0.6-:- 0.75) Н.

 

Отношение диаметра плунжера D_п к его длине берется в пределах

D_п / l_п = 0.1 -:-0.2.

Отношение внешнего диаметра катушки и диаметра плунжера:

D_вн / D_п =4-:-8.

Внутренний диаметр катушки D_о = D_вн (0.3-:- 0.5).

Высота намотки h = (D_вн - D_o) / 2.

Длина намотки l= H /2 -2d_к, где d_к -толщина каркаса (1-:- 2мм).

 

 

Расчет обмоточных данных

Расчет обмоточных данных сводится к определению числа витков W₁, W₂, диаметра провода, сопротивления обмотки, проверки катушки на нагрев.

Так как диаметр провода не задается, а известна только общая площадь намотки, следует задать площади Q₁ и Q₂ под обмотки W₁ и W₂, диаметр провода,отношение числа витков К = W₁ /W₂. Выбор К определяется величиной напряжения, которое необходимо иметь на выходе преобразователя. Площади Q₁ и Q₂ должны быть распределены пропорционально числу витков W₁ и W₂. Рекомендуемая величина диаметра провода d = 0.1-:- 0.3 мм.

Число витков: где f _о= 0.3-:- 0.7 (см.Таблица 1 Приложение 1), Q₁=2lz, z=Kh / (2+K) -толщина намотки первичной катушки, h-суммарная толщина намотки (см. Рисунок 6).

Сопротивление первичной обмотки:

 

,

где l_ср1 - средняя длина витка первичной обмотки:

1_ср1 = p (D_o + z).

Средняя длина витка вторичной обмотки l_ср2 равна:

l_ср2 = p (Do + z +h).

Сопротивление вторичной обмотки:

 

.

Так как конструкция преобразователя предусматривает большие воздушные зазоры в магнитопроводе то индуктивное сопротивление катушки значительно меньше его активного сопротивления. Поэтому с достаточной степенью точности ток в обмотке катушки можно определить из выражения:

I₁ = U / R₁ .

Допустимая плотность тока J = I₁ /q.

 

4.3 Расчет градуировочных характеристик е₁ = f₁(Х), e₂ =f₂(Х)

Расчет производится по формулам (14), (15). Параметр Х характеризует перемещение плунжера от среднего положения:

± Х_макс =(Н- l_п) /2.

Участок ± Х следует разделить на 5 частей 0,Х₁....Х₅ (Х_i). Задавая значения b₁=(b + Х_i), b₂ =(b - Х_i),находят e₁, e₂. Зависимость U_вых = f(Х) строится из графиков e₁=f (Х), e2 =f(Х).

U _вых = (e₁ - e₂) / 2.

 

Оформление расчетных данных

В пояснительной записке представить исходные и расчетные данные, рисунок плунжерного преобразователя, зависимости e₁ = f(Х), е₂ = f(Х), U_вых = f(Х). Данные расчета свести в таблицу 3.

 

Таблица 3 Расчетные данные

 

Х мм

b1 мм

b2 мм

b1^3

b2 ^3

C1 мм

C2 мм

G1 м

G2 м

G0 м

a1

a2

e1 В

e2 В

Uвых В

Х5

Х4

Х3

Х2

Х1

-Х1

-Х2

-Х3

-Х4

-Х5

 

 

Примечание. Значения величин, приведенных в таблице 3 находят из ниже представленных выражений:

,

,

,

.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.Датчики физических величин.: Справ./ Сост. Карцев Е.А. – М.: Ин-т электрон.машиностр.,1991.—114 с.

 

2.Проектирование технических средств автоматизации. Уч.пособие / Рубанов В.Г., Вырков Д.Ф., Подлесный В.Н., Паращук Е.М., Кижук А.С. – Белгород БТИСМ, 1993.-133 с.

 

3. Тищенко Н.М. Проектирование магнитных и полупроводниковых элементов автоматики. М., Энергия, 1982.

 

Приложение А- Величина коэффициента заполнения обмотки f ₀

 

 

Таблица А - Коэффициент заполнения обмотки f ₀ для провода ПЭЛ

 

Диаметр, мм	Коэффициент заполнения
0.1	0,56
0.2	0.688
0.3	0.73
0.4	0.752
0.5	0.768
0.6	0.782
0.7	0.796
0.8	0.806
0.9	0.82
1.0	0.83

 

 

Приложение Б – Варианты заданий

 

Таблица Б-1 - Варианты заданий для расчета однотактного индуктивного преобразователя

 

N	a см	b см	c см	h см	Dd мм	B Тл	Rн Ом	материал магнито-провода
	1.0	1.0	3.0	1.2	0.05	1.0		Э42
	1.0	1.0	3.0	1.5	0.05	1.0		Э380
	1.0	1.0	3.0	1.2	0.05	1.0		Э41
	1.0	1.0	3.0	1.2	0.05	1.0		50НП
	1.2	1.2	2.0	1.0	0.04	0.8		Э42
	1.2	1.2	2.0	1.0	0.05	0.8		Э380
	1.2	1.2	2.0	1.0	0.05	0.8		Э41
	1.2	1.2	2.0	1.0	0.05	0.8		50НП
	1.0	1.0	2.5	1.5	0.05	1.0		Э42
	1.0	1.0	2.5	1.5	0.05	1.0		Э380
	1.0	1.0	2.5	1.5	0.05	1.0		Э41
	1.0	1.0	2.5	1.5	0.05	1.0		50НП
	1.5	1.5	2.0	1.0	0.05	0.6		Э42
	1.5	1.5	2.0	1.0	0.05	0.6		Э380
	1.5	1.5	2.0	1.0	0.05	0.6		Э41
	1.5	1.5	2.0	1.0	0.05	0.6		50НП

 

 

Таблица Б-2 - Варианты заданий для расчета дифференциального преобразователя

 

N	c см	h см	Dd мм	Kd В/мм	Rн Ом	В Тл	Материал магнитопровода
	3.0	2.0	0.25			1.0	Э41
	3.0	2.0	0.30			1.0	-“-
	3.0	2.0	0.25			0.8	-“-
	2.5	1.5	0.20			0.8	-“-
	2.5	2.0	0.30			1.0	-“-
	3.0	2.0	0.40			0.6	-“-
	2.5	2.5	0.40			0.6	-“-
	2.5	2.0	0.30			0.8	-“-
	3.0	1.5	0.30			0.6	-“-
	2.5	2.0	0.30			0.6	-“-

 

Таблица Б-3 - Варианты заданий для расчета плунжерного преобразователя

 

N	Хмакс мм	U В	d мм	lп/Н	Хмакс/Н	Dп/lп	Dвн/Dп	Do/Dвн	К
		6.3	0.2	0.6	0.2	0.1	6.0	0.4	0.5
		6,3	0,25	0,5	0,25	0,15	5,0	0,5
			0,2	0,6	0,2	0,1	6,0	0,4
			0,25	0,5	0,25	0,15	5,0	0,5	1.5
		6,3	0,2	0,6	0,2	0,2	6,0	0,4	0.5

 

 

Для всех вариантов расчета индуктивных преобразователей использовать частоту переменного тока f = 50 Гц.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………………...3

1 Индуктивные преобразователи……………………………………………...3

2 Расчет однотактного индуктивного преобразователя с переменным зазором……………………………………………………………………….....5

2.1 Расчет обмоточных данных……………………………………..…..5

2.2 Расчет напряжения питания……………………………………… …7

2.3 Расчет градуировочных характеристик………………………….… 7

2.4 Расчет усилия, действующего на якорь…………………………….9

2.5 Оформление расчетных данных………………………………….....9

3 Расчет двухтактного индуктивного преобразователя с переменным зазором и дифференциальной измерительной схемой…………………..10

3.1 Определение величины воздушного зазора……………………….12

3.2 Выбор сопротивления плеча дросселя в равновесном состоянии..12

3.3 Определение напряжения питания………………………………… 13

3.4 Определение площади сечения полюсного наконечника S и числа витков обмотки преобразователя……………………………………13

3.5 Определение величины максимального тока в обмотке ….………14

3.6 Построение градуировочной характеристики…………………… 14

3.7 Оформление расчетных данных…………………………………… 14

4 Расчет плунжерного преобразователя…………………………………. …14

4.1 Определение габаритов преобразователя………………………….17

4.2 Расчет обмоточных данных………………………………………….18

4.3 Расчет градуировочных характеристике₁ = f₁(Х), e₂ =f₂(Х)…… 18

4.4 Оформление расчетных данных…………………………………… 19

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………..20

Приложение А. Величина коэффициента заполнения обмотки f ₀…...………21

Приложение Б. Варианты заданий………………………………………….….21

 

Кафедра автоматизации процессов химической промышленности

 

 

Методические указания

 

 

Расчет и проектирование технических средств автоматизации.