Указатели электрических дистанционных манометров

В зависимости от типа выбранной электроизмерительной схе­мы указатель дистанционного манометра может представлять собой гальванометр, логометр или следящий электропривод. По­скольку на летательных аппаратах преимущественное примене­ние нашли логометрические дистанционные манометры, ограни­чимся рассмотрением схем и конструкций указателей логометрического типа. На рис. 6.20, а показан указатель электрического дистанционного манометра, содержащий магнитоэлектрический логометр и электрические сопротивления R₁ R₂, R₃, R₄ и R_др, входящие в схему рис. 6.17, б.

Конструктивная схема магнитоэлектрического логометра по­казана на рис. 6.20, б. Логометр имеет две неподвижные прямо­угольные проволочные рамки 3 и 10, расположенные под углом 120° и охватывающие медный корпус успокоителя 1, внутри ко­торого помещена подвижная система, состоящая из постоянного магнита 2, связанного с указывающей стрелкой 5. Ось 9 подвиж­ной системы имеет с обоих концов керны 11, опирающиеся на подпятники 6. Рамки помещены внутрь цилиндрического пермаллоевого экрана 8, защищающего подвижную систему от влия­ния внешних магнитных полей.

Рамки логометра при протекании по ним токов i₁ и i₂ создают два направленных под углом 120° магнитных поля, замыкаю­щихся через экран. Для приведения стрелки на нуль при отклю­чении питания в логометре имеется неподвижный постоянный магнит 4, создающий слабое магнитное поле напряженностью .

Длина подвижного магнита значительно меньше диаметра экрана. Поэтому в рабочей зоне, где поле взаимодействует с по­движным магнитом, магнитные поля каждой из рамок можно охарактеризовать векторами напряженности Н₁ и H₂, направлен­ными по осям А А' и В В' под углом 120° по отношению друг к другу (рис. 6.21).

Величина векторов напряженности

где - число витков каждой из рамок.

Напряженность результирующего магнитного поля в рабочей зоне определяется геометрической суммой векторов

Подвижный магнит вместе с указывающей стрелкой распола­гается по направлению вектора Н (если не учитывать влия­ние ).

Если принять за начало отсчета ( = 0) напряжение, совпада­ющее с осью вектора H₁, то текущий угол отклонения стрелки определится из уравнения

где — угол между рамками ( = 120°).

Заменяя , находим

где

Уравнение (6.18) и является характеристикой магнито-электрического логометра с подвижным магнитом, входной величиной которого является , а выходной .

Стрелка расположена посредине шкалы ( = 60°) при равен­стве токов в рамках (i₁=i₂=i).

При этом составляющие напряженности магнитного поля

(D —внутренний диаметр экрана), а результирующая напряженность

Рассматривая систему «подвижный магнит — магнитное по­ле» как «магнитную пружину», можно представить логометр как динамическое колебательное звено с передаточной функцией:

где C_Ж — угловая жесткость «магнитной пружины», равная С_Ж = Нт_м (Н — напряженность результирующего магнитного поля внутри логометра; т_м — магнитный момент подвижного магнита);

К _д — коэффициент демпфирования;

J — момент инерции подвижной системы. Конструкция указателя с ферродинамическим логометром приведена на рис. 6.22, а схема магнитопровода этого логометра показана на рис. 6.23.

Подвижная рамка 2 подвержена действию двух механических моментов M₁ и М₂. Момент М₁, который условно назовем враща­ющим, создается за счет взаимодействия электрического тока 4, протекающего по рамке 2, с магнитным полем, создаваемым в рабочем зазоре током i₁ катушки возбуждения 1. Момент М₂, являющийся противодействующим, образуется в результате стрем­ления рамки 2 втянуть в себя железный сердечник.

Направление витков рамки 2 выбирается таким образом, что­бы момент М₁ был направлен навстречу моменту М₂. Тогда по­ложение равновесия подвижной системы логометра будет опре­деляться равенством M₁ = M₂.

Для определения характеристики ферродинамического лого­метра положим, что токи i₁ и i₂ синфазны (это усло­вие является необходи­мым для правильной ра­боты логометра):

где I₁ и I₂ – амплитудные значения токов i₁ и i₂;

f – частота переменного тока.

При насыщенном магнитопроводе магнитная индукция поля, созда­ваемого в рабочем зазоре током i₁, пропорциональна величине этого тока и, кроме того, зависит от угла поворота рамки 2. Вращающий момент определяется при этом выражением

Противодействующий момент пропорционален квадрату силы тока i₂ и зависит также от угла :

Приравнивая М₁=М₂, получим условие равновесия в виде:

откуда

или

.

Полученное выражение показывает, что при ненасыщенном магнитопроводе и синфазных токах i₁ и i₂ угол поворота подвижной системы ферродинамического логометра является функцией отношения амплитудных значений этих токов.