Дтэ 1 датчик тахометра принцип работы
Назначение, устройство и принцип работы.Электрический тахометр ИТЭ-2 предназначен для измерения частоты вращения вала авиадвигателя АИ-24, выраженной в процентах от числа максимальных оборотов в минуту.
Принцип действия тахометра основан на взаимодействии магнитного поля шестиполюсного постоянного магнита с магнитным полем вихревых токов, возникающих в чувствительном элементе указателя.
Комплект тахометра (рис. 99) состоит из сдвоенного указателя ИТЭ-2, установленного на средней панели приборной доски, и двух датчиков ДТЭ-1, установленных по одному на каждом авиадвигателе.
Двухстрелочный указатель объединяет в одном корпусе два механизма (рис. 100), которые работают независимо один от другого. Каждый механизм состоит из синхронного электродвигателя переменного трехфазного тока и узла измерителя. На конце вала ротора электродвигателя укреплен магнитный узел 6 с шестью парами постоянных магнитов, между полюсами которых расположен чувствительный элемент 7 (металлический диск из алюминиево-марганцевистого сплава), укрепленный на одной оси с ведущей шестерней, воздействующей на стрелку.
Рис. 99. Тахометр ИТЭ-2
Рис. 100. Принципиальная электрическая схема тахометра ИТЭ-2:
1 — стрелки; 2 — ось и втулка; 3 — шкала; 4 — зубчатая передача; 5 — противодействующая пружина; 6 — магнитный узел (муфта); 7 — чувствительный элемент; 8 — гистерезисный диск; 9 — статор указателя; 10— постоянный магнит; 11 — статор датчика 12 — ротор датчика
Шкала указателя имеет деления от 0 до 110% с оцифровкой через 20% и ценой деления 1%.
Датчик ДТЭ-1 представляет собой трехфазный синхронный генератор переменного тока, состоящий из ротора 12 и статора И. В качестве ротора используется четырехполюсный постоянный магнит, а в качестве статора — четырехполюсная трехфазная обмотка, соединенная звездой.
Работает тахометр следующим образом. Ротор датчика-генератора получает вращение от авиадвигателя АИ-24 и возбуждает в статорных обмотках переменную э. д. с. Под действием э. д. с. от датчика потечет трехфазный переменный ток, частота которого пропорциональна частоте вращения главного вала авиадвигателя (см. рис. 100). Переменный ток, протекая по обмоткам статора указателя, создает вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем ротора — магнита, приводит во вращение ротор электродвигателя, который вращает магнитный узел. При вращении магнитного узла в чувствительном элементе индуктируются вихревые токи.
В результате взаимодействия магнитного поля вихревых токов с магнитным полем магнитного узла создается вращающий момент, который увлекает чувствительный элемент в сторону вращения магнита. Движение оси чувствительного элемента через зубчатую передачу 4 передается на стрелку 1, которая показывает частоту вращения главного вала авиадвигателя, выраженную в процентах от максимальных оборотов.
Демпфирование подвижной системы в указателе осуществляют зубчатые передачи, которые своим трением гасят возникающие колебания.
Предполетный осмотр тахометра.Перед полетом при внешнем осмотре необходимо убедиться в целости стекла, окраски, в надежности крепления указателя к приборной доске, а также в отсутствии различного рода механических повреждений. Во время пробы авиадвигателей убедиться, что стрелка указателя плавно, без рывков и колебаний перемещается по шкале при изменении положения рычага управления двигателя.
Колебания стрелки указателя не должны превышать следующих величин: ±1,5% в диапазоне от 10% до 15%; ±1% в диапазоне от 15 до 25%; ±0,5% в остальной части шкалы.
Тахометр ТЭ-40М
Электрический тахометр ТЭ-40М предназначен для измерения частоты вращения главного вала турбогенератора ТГ-16. В комплект тахометра (рис. 101) входят датчик ДТ-1М и указатель ТЭ-40М. Указатель установлен на вертикальной панели пульта левого пилота, а датчик — на турбогенераторе ТГ-16.
Указатель имеет две шкалы. Внутренняя шкала оцифрована от 0 до 12 000 об/мин, внешняя шкала — от 15 000 до 40 000 об/мин через 3000 об/мин, цена деления 500 об/мин.
Устройство, принцип работы и предполетный осмотр тахометра ТЭ-40М аналогичны тахометру ИТЭ-2. Отличие состоит в том, что в тахометре ИТЭ-2 роль демпфера выполняют зубчатые передачи, а в тахометре ТЭ-40М демпфирование подвижной системы осуществляется на взаимодействии магнитного поля вихревых токов с магнитным полем второго магнитного узла, за счет чего подвижная система получает тормозной момент. Кроме того, допустимые колебания стрелки в диапазоне 3000—6000 об/мин составляют ±400 об/мин.
Основными целями и задачами выполняемой курсовой работы являются:
- систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний по технической эксплуатации и ремонту авиационных электрических систем и пилотажно-навигационных комплексов (АЭС и ПНК), полученных при изучении предшествующих специальных дисциплин;
- анализ принципа работы измерительной аппаратуры ИТЭ-1Т, реализованных в нём принципов измерения, входных и выходных сигналов, а также разработка виртуального аналога прибора с использованием программного комплекса LabVIEW 8.5.
Виртуальный аналог прибора позволяет поэтапно анализировать работу прибора с использованием реальных сигналов, а также получать визуальную информацию, соответствующую выдаваемой прибором при эксплуатации.
Тахометр предназначен для дистанционного измерения скорости вращения вала двигателя, выраженной в процентах от числа максимальных оборотов в минуту.
Принцип действия прибора основан на преобразовании скорости вращения вала двигателя в ЭДС с частотой, пропорциональной скорости вращения вала. В комплект тахометра входят указатели ИТЭ-1 датчик ДТЭ-6. Указатели устанавливаются на приборных досках, датчика на двигателе.
Рисунок 1. - Комплект дистанционного магнито-индукционного тахометра ИТЭ-1: а - указатель ИТЭ-2; б - датчик-генератор ДТЭ-1
Рисунок 2. - Электрическая схема тахометра ИТЭ-1
1-ротор датчика-генератора; 2-статорная обмотка генератора; 3-ротор электродвигателя указателя; 4-статорная обмотка электродвигателя указателя; 5 - гистерезисный диск; 6 - диск указателя; 7 - магнит чувствительного элемента; 8-пружина-волосок; 9- зубчатая передача; 10-шкала прибора; 11- оси стрелок; 12 - стрелка
Диапазон измерения. от 10% до 110%
Погрешность при +20°С. ± 1%
Температурный интервал работы. от +500 до-60°С
Оцифровка………………………………………… от 0 до 100%
Эксплуатационная надёжность - важнейшее свойство изделий, определяющее их способность нормально функционировать в заданных условиях эксплуатации. Задачи анализа надёжности решаются как на этапе создания новой техники, так и в процессе её эксплуатации. Они наиболее актуальны для сложных и ответственных технических устройств. Анализ эксплуатационной надёжности служит основой для обоснования мероприятий по совершенствованию технологических процессов ТОиР и конструкции объектов. Задачи анализа надёжности, решаемые при установлении причин возникновения отказов, раскрываются наиболее полно при рассмотрении находящихся в эксплуатации объектов в виде невосстанавливаемой системы.
В состав работ, выполняемых при анализе надёжности входят:
Качественный анализ надёжности.
Количественный анализ надёжности.
Исследование причин появления дефектов.
Разработка мероприятий по повышению надёжности.
По статистике отказов приборы системы контроля мощности отказывают 7 раз.
Диапазон измерения скорости вращения определяется типом авиадвигателя и лежит в пределах 500—30000 об/мин.
Скорость вращения вала авиадвигателя в значительной степени обусловливает развиваемую им мощность (тягу), а также характеризует динамическую и тепловую напряженность последнего. Поэтому для правильной эксплуатации двигателя необходимо знание его скорости вращения. В качестве измерителей таких скоростей вращения применяют центробежные и магнитные тахометры. Центробежные тахометры используются в системах автоматического регулирования скорости вращения турбокомпрессоров авиадвигателя, а также в системах программного управления как сигнализаторы определенных значений скорости вращения. Магнитные тахометры применяются для визуального контроля скорости вращения.
Магнитный тахометр выполнен последующей схеме (рис. 130). Датчиком тахометра служит синхронный генератор с постоянным магнитом (ротором). Он устанавливается на авиадвигателе. Неподвижная трехфазная обмотка 2 генератора соединяется также с неподвижной трехфазной обмоткой 3 синхронного двигателя в указателе, причем скорость вращения вектора магнитного поля обмотки 3 пропорциональна скорости вращения постоянного магнита датчика, т. е. скорости вращения авиадвигателя.
Скорость вращения ротора синхронного двигателя в свою очередь равна скорости вращения вектора магнитного поля обмотки 3. Таким образом, система датчик — синхронный двигатель образует электрическую синхронную дистанционную передачу («электрический вал») скорости вращения авиадвигателя к магнитному узлу подвижной части указателя.
Рис. 130. Электрокинематическая схема магнитного тахометра:
/ — ротор датчика генератора; 2 — обмотка генератора; 3 — обмотка двигателя; 4 — ротор двигателя; 5 — гистерезисный диск; 0 — магнитопроводы; 7— диамагнитный диск; В — алюминиевый диск; 9— постоянный магнит; Ю— пружина; 11 — стрелка
диск 7, на оси которого закреплена стрелка 11 прибора. Диск 7 является чувствительным элементом указателя.
При вращении магнитов относительно диска 7 в нем индуктируются вихревые токи /д, величина которых равна:
где В—индукция в зазоре между полюсами магнитного узла; у— удетьная электропроводимость материала диска; п — скорость вращения вала двигателя; kR — коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных параметров диска 7.
Токи /д взаимодействуя с магнитным потоком полюсов на дисках 6, создают движущий момент, приложенный к диску 7,
Пружина 10 создает противодействующий момент, пропорциональный углу закручивания а:
где ku — коэффициент жесткости пружины.
В установившемся режиме противодействующий и движущий моменты равны:
т. е. угол закручивания пружины а и, следовательно, угол отклонения стрелки 11 прибора прямо пропорциональны скорости вращения вала авиадвигателя. Поэтому градуировка шкалы указателя имеет равномерный характер.
Ввиду значительной инерционности ротора синхронного двигателя (на его валу закреплены массивный узел 6 и магнит 4) при быстром изменении скорости вращения авиадвигателя он может отстать от вращающегося поля статора, выпасть из синхронизма н остановиться. При малой скорости вращения авиадвигателя из-за малой величины магнитного потока обмотки 3 этот ротор 4 остается неподвижным. Когда же с ростом скорости вращения авиадвигателя величина магнитного поля обмотки 3 становится достаточной для создания необходимого синхронного вращающего момента, скорость вращения этого поля уже настолько велика, что большой момент инерции ротора препятствует раскручиванию и вхождению ротора в синхронизм с полем статора. При этом к ротору со стороны поля статора прикладывается знакопеременный момент, частота изменения которого пропорциональна скорости вращения поля статора относительно ротора.
Для обеспечения запуска синхронного двигателя и получения устойчивости в работе при любых ускорениях вращающегося поля статора служит гистерезисный диск 5. образующий вместе с обмоткой 3 гистерезисный двигатель.
Гистерезисный диск выполнен из ферромагнитного сплава с достаточно высокой коэрцитивной силой и остаточной индукцией. В размагниченном состоянии он помещается в магнитное поле статора, где и намагничивается.
Если полюсы N—S статора (рис. 131, а) неподвижны, то вектор Фр магнитного поля ротора совпадает по направлению с вектором Фс поля статора (на рис. 131, а поле ротора условно показано элементарными магнитиками в теле ротора).
В результате взаимодействия полей статора и ротора возникает вращающий момент
Так как вращающий момент не зависит от величины относительной скорости ротора и поля статора, а зависит лишь от величины нагрузки, то при угле р^=0 вращающий момент всегда максимален и ротор быстро раскручивается до синхронной скорости вращения.
При скорости вращения ротора, близкой к синхронной, постоянные магниты 4 (см. рис. 130) входят в синхронизм с полем статора и обеспечивают резкое увеличение синхронного вращающего момента. Он теперь складывается из большого вращающего момента постоянных магнитов и меньшего вращающего момента гистерезисного диска.
При ускорениях поля статора ротор стремится выпасть из синхронизма, но этого не происходит, так как в этом случае одновременно увеличивается и момент гистерезисного диска.
Закрепленный на оси стрелки указателя тахометра алюминиевый диск 8 служит для демпфирования ее колебаний. При колебаниях диска в магнитном поле неподвижных постоянных магнитов 9 возникающие в нем вихревые токи взаимодействуют с магнитным полем магнитов 9 и создают тормозной момент, приложенный к оси стрелки. В сдвоенных указателях тахометров отсутствуют демпфирующие диски. Демпфирование в них обеспечивается силами трения в зубчатых передачах.
Датчики тахометров, работающих одновременно на два указателя, в отличие от датчиков, питающих один указатель, имеют повышенную электромагнитную мощность и другой материал постоянных магнитов.
В настоящее время датчики тахометров стандартизированы и отличаются друг от друга лишь числом пар полюсов и мощностью. Широкое применение также получили унифицированные тахометры со шкалой, проградуированной в процентах от максимальной скорости вращения авиадвигателя. Например, у сдвоенного указателя ИТЭ-2 шкала имеет деления от 0 до 105%.
- дискретного измерения запаса топлива в двух баках объекта с выдачей информации на 9 уровнях на световое табло индикатора:
- выдачи дублирующих сигналов аварийного остатка топлива в каждом баке во вторую кабину.
В состав сигнализатора входят:
- два датчика сигнализатора уровня ДСУ1-2
- один индикатор в уровня топлива ИУТЗ-1.
Принцип действия сигнализатора основан на преобразовании неэлектрической величины (меняющегося уровня топлива) в электрическую (соответственно меняющиеся комбинации фаз выходных напряжений).
Для преобразования не электрической величины в электрическую служит поплавковый взаимоиндуктивный датчик. Индикатор ИУТЗ-1 предназначен для преобразования сигналов, поступающих с датчиков и выдачи информации на световое табло. На лицевой панели индикатора расположены кнопка контроля функционирования сигнализатора „К" и переключатель яркости светового табло „Д-Н".
ТАХОМЕТР ИТЭ-1
Тахометр предназначен для дистанционного измерения скорости вращения вала двигателя, выраженной в процентах от числа максимальных оборотов в минуту.
Принцип действия прибора основан на преобразовании скорости вращения вала двигателя в ЭДС с частотой, пропорциональной скорости вращения вала.
В комплект тахометра входят указатели ИТЭ-1 датчик ДТЭ-6. Указатели устанавливаются на приборных досках, датчика на двигателе.
Рис. 1 Комплект дистанционного магнито-индукционного тахометра ИТЭ-1: а - указатель ИТЭ-2; б - датчик-генератор ДТЭ-1
Рис. 2 Электрическая схема тахометра ИТЭ-1
1-ротор датчика-генератора; 2-статорная обмотка генератора; 3-ротор электродвигателя указателя; 4-статорная обмотка электродвигателя указателя; 5 - гистерезисный диск; 6 - диск указателя; 7 - магнит чувствительного элемента; 8-пружина-волосок; 9- зубчатая передача; 10-шкала прибора; 11- оси стрелок; 12 - стрелка
Основные данные :
Диапазон измерения. от 10% до 110%
Погрешность при +20°С. ± 1%
Температурный интервал работы. от +50 0 до-60°С
ТРЕХСТРЕЛОЧНЫЙ МОТОРНЫЙ ИНДИКАТОР ЭМИ-3К
Трехстрелочный моторный индикатор служит для дистанционного контроля работы двигателя самолёта и представляет собой комбинированный прибор, измеряющий давление топлива и масла и температуру масла.
В комплект прибора входят указатель УКЗ-1, приемник давления топлива П-1Б, приемник давления масла ПМ-15Б и приемник температуры масла П-1.
Указатель установлен на приборной доске.
Рис. 3 Комплект трехстрелочного индикатора ЭМИ ЗК: 1-4 - датчики ИД; 2 - приемник П-1; 3 - указатель УИЗ t
Основные данные:
Диапазон измерения:
- давление топлива. 0- 1 кГ/см 2
- давление масла. 0- 15 кГ/см 2
- температура масла. 0-150°С
Напряжение питания. 27 ±:2,7 В
Температурный режим. от-60 до +50°С
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР ТЦТ-13
Термоэлектрический термометр служит для дистанционного измерения температуры под свечой цилиндра авиадвигателя.
Принцип действия термометра основан на явлении возникновения термоэлектродвижущей силы в спае двух различных металлов при нагреве спая.
В комплект термометра входит один измеритель ТЦТ-1 и одна термопара Т-3.
Измеритель установлен на приборной доске, термопара под свечой головки цилиндра двигателя.
Основные данные:
Диапазон измерения. от -50 до +350°С
Погрешность измерения. 4: 10°С
Температурные условия. от +50 до - 60°С
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР ТУЭ-48
Универсальный электрический термометр предназначен для дистанционного измерения температуры всасываемой смеси.
В комплект термометра входят приемник П-1 и указатель. Принцип действия электрического термометра основан на том, что при изменении температуры измеряемой среды изменяется сопротивление чувствительного элемента приемника.
Приемник температуры устанавливается на входе в карбюратор, указатель - на приборной доске.
Основные данные.
для указателя. от -60 до +150°С
для приемника. от -70 до +150°С
Диапазон измерений температуры. от -70 до +150°С
Рабочий диапазон. от -40 до +130°С
Напряжение питания. 27 ±:2,7 в"
Рис. 4 Упрощенная электрическая схема термометра ТУЭ-48
МАНОВАКУУМЕТР МВ-6К.
Мановакууметр предназначен для измерения абсолютного давления горючей смеси во всасывающем патрубке двигателя.
Принцип действия мановакуумметра основан на зависимости между упругой деформацией мембран анероидной коробки и изменением абсолютного давления в патрубках.
от числа максимальных оборотов в минуту. Частота вращения вала авиадвигателя в значительной степени обусловливает развиваемую им мощность (тягу), а также характеризует динамическую и тепловую напряженность последнего.
Рис. 50. Указатель тахометра ИТЭ-1
Принцип работы тахометра основан на преобразовании механической энергии в электрическую, т. е. на взаимодействии магнитного поля шестиполюсного постоянного магнита с магнитным полем вихревых токов, возникающих в чувствительном элементе магнитного узла тахометра.
Тахометр ИТЭ-1 состоит из датчика ДТЭ-1 и указателя ИТЭ-1. Датчик установлен на двигателе, а указатель — на приборной доске справа (см. рис. 1).
Устройство и работа. Датчик ДТЭ-1 представляет трехфазный синхронный генератор, состоящий из ротора и статора. В качестве ротора используется четырехполюсный постоянный магнит, а в качестве статора — трехфазная обмотка, расположенная под углом 120° и закрепленная на корпусе датчика.
Указатель ИТЭ-1 состоит из синхронного двигателя и измерительного механизма. Статором электродвигателя является трехфазная обмотка, соединенная в звезду. Ротор состоит из вала, на котором укреплены три гистерезисных диска и четырехполюсный постоянный магнит. Ввиду значительной инерционности ротора синхронного двигателя (на валу закреплены массивный узел и магнит) при быстром изменении частоты вращения он может отстать от вращающегося электромагнитного поля статора, выйти из режима синхронизации и остановиться. При малой частоте вращения из-за малого магнитного потока обмотки двигателя ротор двигателя остается неподвижным. Когда с увеличением частоты вращения вала двигателя значение магнитного поля обмотки становится достаточным для создания необходимого синхронного вращающего момента, частота вращения поля уже настолько велика, что большой момент инерции ротора препятствует раскручиванию и вхождению ротора в синхронное вращение с полем статора. При этом к ротору со стороны поля статора прикладывается знакопеременный момент, частота изменения которого пропорциональна частоте вращения поля статора относительно ротора.
Для облегчения запуска синхронного двигателя и получения устойчивости в работе при любых ускорениях вращающегося поля статора служит гистерезисный диск, образующий вместе с обмоткой гистерезисный двигатель. Гистерезисный диск вы-
полнен из ферромагнитного сплава с достаточно высокой коэрцитивной силой и остаточной индукцией. В конце вала ротора укреплен шестиполюсный постоянный магнит, между полюсами которого размещен чувствительный элемент, укрепленный на оси. С осью связаны пружина и стрелка.
Шкала указателя имеет градировку от 0 до 110% с оцифровкой через 20%, цена деления 1% (см. рис. 55). Принципиальная электрическая схема представлена на рис. 57.
При вращении коленчатого вала движение от привода авиадвигателя передается на ротор датчика. В обмотках статора возбуждается переменный трехфазный ток с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Три э.д.с. от датчика поступают на статор двигателя указателя. Протекая по обмоткам статора указателя, переменный ток создает вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем ротора, приводит во вращение ротор электродвигателя указателя.
На другом конце вала ротора электродвигателя укреплен магнитный узел, который имеет шесть пар полюсов постоянных магнитов, между которыми расположен чувствительный элемент в виде диска из немагнитного материала (алюминиево-марган-цевый сплав).
При вращении магнитного узла в чувствительном элементе индуктируются вихревые токи. В результате взаимодействия магнитного поля вихревых токов с магнитные полем магнитного узла создается вращающий момент, который увлекает чувствительный элемент в сторону вращения маггшта. Вращающемуся моменту чувствительного элемента противодействует мо-
Рис.57. Устройство тахометра ИТЭ-1.
1- ротор (магнит); 2 и 6 — обмотки; 3 и 11 —пружины; 4, 7, и 9 — магниты; 5 — ги-стерезисные диски; 8 — диск чувствительного элемента; 10 — демпферный диск; 12 —
Читайте также: