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 Rдр, 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 CЖ — угловая жесткость «магнитной пружины», равная СЖ = Нтм (Н — напряженность результирующего магнитного поля внутри логометра; тм — 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.