1.4.2. Электродинамические преобразователи.

В магнитоэлектрической (электродинамической) системе усилие создается за счет изменения второй составляющей магнитной энергии Y(h)×i. То есть уравнения имеют следующий вид:

;

Электродинамический принцип преобразования энергии используется в электроизмерительных приборах, содержащих постоянный магнит, двигателях постоянного тока, тахогенераторах постоянного тока. В этих устройствах обобщенной характеристикой является угол поворота ротора f и уравнения имеют вид:

;

Обычно обозначают угловую частоту вращения , тогда

;

Здесь

• - момент сопротивления, вызванный механической инерционностью системы (I - момент инерции системы),

• ρ·ω- момент вязкого сопротивления,

• σ·f- момент упругого сопротивления,

• - вращающий момент,

• M_c- статический момент сопротивления,

• - ЭДС индукции (вращения),

• - ЭДС самоиндукции,

• R·i- падение напряжения на активном сопротивлении.

При применении преобразователя как исполнительного устройства (измерительного прибора) используется факт возникновения магнитоэлектрического вращающего момента, пропорционального току в цепи ротора. При применении его как датчика скорости используется возникновение в цепи ЭДС индукции, пропорциональной частоте вращения ротора. В этом случае электрическое уравнение преобразователя имеет вид :

И в установившемся режиме, когда , имеем .

В частности, при повороте в магнитном поле с индукцией B рамки длиной 1 и радиусом r имеем dΨ=r·ω·B·1·r·df, откуда .

Основным достоинством электродинамических систем является линейность их характеристик.

1.4.3. Электростатические преобразователи.

В электростатических системах используется энергия электрического поля, запасенная в конденсаторе

;

В этом случае дифференциальные уравнения таковы:

;

Здесь - тяговое усилие, S×q- напряжение на конденсаторе .

Эти уравнения имеют меньше слагаемых, чем уравнения индукционных систем, поэтому электростатические преобразователи обладают меньшими возможностями и получили меньшее распространение.

Исполнительные устройства электростатического типа очень маломощны, так как электрическое поле в единице объема может сконцентрировать гораздо меньше энергии, чем магнитное. Поэтому тяговое усилие сравнительно небольшое. Исполнительные устройства такого типа применяются в основном как измерительные и индикаторные.

Возможности электростатического преобразователя как датчика, как видно из электрического уравнения, также ограничены, так как он не может индуцировать ЭДС и является, по существу, пассивным емкостным датчиком с уравнением вида:

Обозначив U_c- напряжение на конденсаторе, получим :

Пассивный емкостной преобразователь переменного тока.

1.5. Классификация электромеханических преобразователей

Электромеханические преобразователи, применяемые в системах автоматики и вычислительной технике, можно классифицировать по назначению, конструктивному исполнению и принципу действия (см. ).

Рис. 1-5. Классификация электромеханических преобразователей.