ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТАИССЛЕДОВАНИЕ УКАЗАТЕЛЕЙ ПОЛОЖЕНИЯЗАКРЫЛКОВ И СТАБИЛИЗАТОРАЦелью лабораторной работы является изучение принципа действия и устройства указателей положения закрылков УП-11-09 и стабилизатора УП-11-10, а также экспериментальное исследование их основных характеристик.
Указатель положения закрылков УП-11-09 предназначен для дистанционного измерения и индикации углов отклонения закрылков самолёта Як-40.
Аналогичные функции выполняет указатель положения стабилизатора
УП-11-10.
Принцип действия указателей положения основан на преобразовании выходного сигнала индукционного датчика (сельсина-датчика ДС-10), измеряющегося в зависимости от угла отклонения закрылков (стабилизатора), в угол поворота стрелки указателя с помощью магнитоэлектрического логометра.
Комплект указателя положения закрылков (стабилизатора) состоит из сельсина-датчика ДС-10 и индикатора положения ИП-11-09 (ИП-11-10).
Питание комплекта осуществляется от сети переменного тока 36 В 400 Гц. Потребляемая величина тока – 150 мА.
Сельсин-датчик ДС-10 представляет собой бесконтактный сельсин, состоящий из ротора и трёх статорных обмоток, расположенных под углом 120 градусов. Принцип действия сельсина иллюстрирует рис. 1.1. Если на обмотку возбуждения сельсина подать переменное напряжение
UВ, то протекающий по ней ток создаёт пульсирующий магнитный поток возбуждения ФВ, направление которого будет совпадать с осью обмотки возбуждения (рис. 1.1,
а). Этот поток в зависимости от положения ротора наводит в обмотках статора
0-1,
0-2,
0-3 различные по величине фазные ЭДС
U01,
U02,
U03, которые пропорциональны проекциям магнитного потока возбуждения ФВ на соответствующие оси фазных обмоток статора (рис 1.1,
б).
Рис. 1.1. Принцип действия сельсина-датчика ДС-10а) электрическая схема; б) проекции потока возбуждения ФВ на оси статорных обмоток
для угла поворота ротора 1; в) зависимость фазных ЭДС от времени;
г) зависимость амплитуды фазных ЭДС от угла поворота ротора с учётом сдвига фаз;
д) зависимость амплитуды фазных ЭДС от угла поворота ротора без учёта сдвига фаз
Линейные ЭДС
U12,
U23,
U31 статорных обмоток определяются разностью соответствующих фазных ЭДС:
Для фиксированного угла поворота роторной обмотки 1, наибольшее значение имеет ЭДС в первой фазной обмотке
U01, а наименьшее значение – во второй
U02 (рис. 1.1,
в). Это объясняется тем, что наибольшая часть магнитного потока пересекает первую обмотку, а наименьшая – вторую. Кроме того, фазы ЭДС
U02 и
U03 отличаются от фазы ЭДС
U01 на 180, т.к. вторая и третья обмотки пересекаются потоком возбуждения ФВ в направлении, противоположном потоку через первую обмотку. В связи с тем, что ЭДС, наводимые в отдельных фазных обмотках, имеют одну и ту же временную фазу, вторичная обмотка сельсинов не является трёхфазной в прямом значении этого слова. Статорная (вторичная) обмотка называется трёхфазной только с точки зрения конструктивного выполнения и размещения. При повороте ротора сельсина амплитуды ЭДС фазных обмоток
U01,
U02,
U03 изменяются таким образом, что любому положению ротора соответствует единственное соотношение напряжений на выходных клеммах вторичной обмотки, как по величине, так и по фазе
(рис. 1.1,
г,
д).
Индикатор положения ИП-11 (рис. 1.2), представляет собой двухрамочный магнитоэлектрический логометр. В качестве ротора используется двухполюс-
Рис. 1.2. Электрическая схема указателя положения закрылков УП-11-091 – постоянный магнит (ротор);
2 и
3 – рамки логометра (статор)
ный магнит
1, расположенный внутри рамок
2 и
3, а в качестве статора – две рамки с обмотками, расположенными под углом 120. На оси ротора жёстко закреплена стрелка указателя. Добавочное сопротивление
Rд служит для выравнивания электрических сопротивлений рамок логометра и включено последовательно с внутренней рамкой. Резисторы
R1 и
R3 (одно из меди, а другое – из манганина) служат для компенсации температурной погрешности, связанной с влиянием температуры окружающей среды (в кабине) на электрическое сопротивление рамок логометра.
Шкала индикатора положения закрылков ИП-11-09 имеет оцифровку через 15; диапазон – от 0 до 60; цена деления – 5. Шкала индикатора положения стабилизатора ИП-11-10 имеет оцифровку через 2; диапазон – от 0 до 6 (на пикирование и кабрирование); цена деления – 1.
Электрическая схема указателя положения закрылков УП-11-09 приведена на рис. 1.2.
При изменении положения закрылков ротор сельсина-датчика ДС-10, связанный с ним через передаточный механизм, поворачивается относительно статора и занимает новое положение, пропорциональное углу отклонения закрылков. При изменении положения ротора сельсина-датчика ДС-10 относительно статора изменяются величины фазных ЭДС
U01 и
U02, что приводит к изменению токов
I1 и
I2 в рамках логометра. Принцип действия логометра с подвижным магнитом иллюстрирует рис. 1.3.
Рис. 1.3. Двухрамочный логометр с подвижным магнитома) – конструктивная схема; б) – диаграмма магнитных полей
1 – магнит;
2 – ось;
3 и
4 – рамки;
5 – экран из пермоллоя
Токи
I1 и
I2 создают магнитные поля, характеризующиеся векторами напряжённости магнитного поля
H1
I1 и
H2
I2, которые образуют результирующее магнитное поле с напряженностью
H, изменяющееся в зависимости от отношения токов в рамках логометра.
Результирующее магнитное поле неподвижных рамок логометра взаимодействует с магнитным полем подвижного магнита, под действием которого магнит поворачивается.
На оси магнита укреплена стрелка, которая поворачивается вместе с ним и показывает угол отклонения закрылков. Ввиду того, что сельсин-датчик ДС-10 запитывается переменным током, а логометр измеряет среднее значение
IСР постоянного по направлению тока, для выпрямления переменного тока в постоянный по направлению, в схеме используются два германиевых диода
VD1 и
VD2. Эпюры напряжений до и после диодов, а также средние значения токов
I1 и
I2, протекающих по рамкам логометра, приведены на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Эпюры напряжений и средние значения токовв рамках логометраЛабораторная установка состоит из сельсина-датчика ДС-10, индикаторов положения ИП-11-09 и ИП-11-10, элементов коммутации и электроизмерительных приборов (двух миллиамперметров
mА1 и
mА2, вольтметра
V1). Индикаторы положения ИП-11-09 и ИП-11-10 расположены на приборной доске самолёта Як-40, все остальные элементы – на панели под приборной доской. Электрическая схема лабораторной установки изображена на панели лабораторной установки. Назначение элементов схемы следующее. Выключатель
S3 служит для подачи напряжения питания частотой 400 Гц на роторную обмотку сельсина-датчика. Величина напряжения питания роторной обмотки регулируется с помощью потенциометра
R11 и контролируется с помощью вольтметра
V1. Галетный переключатель
S2 позволяет подключать к сельсину-датчику один из двух индикаторов положения (ИП-11-09 или ИП-11-10). Миллиамперметры
mА1 и
mА2 служат для измерения величин токов
I1 и
I2 в рамках логометра. Переключатели
S5 и
S6 позволяют отключать соответствующую фазу сельсина-датчика от указателя, имитируя тем самым обрыв одной из цепей связи датчика с индикатором. Переключатель
S1 служит для переключения резистора
R1 на резистор
R2, что приводит к нарушению условия компенсации температурной погрешности логометра. Переключатель
S4 позволяет изменить величину добавочного сопротивления
Rд, служащего для выравнивания электрических сопротивлений рамок логометра.
Галетный переключатель
S2 установить в положение «Откл.», т. е. статическая характеристика сельсина-датчика ДС-10 снимается без нагрузки. С помощью переключателя
S3 подать на схему напряжение питания 36 В 400 Гц. По вольтметру
V1 с помощью потенциометра
R11 установить напряжение, подаваемое на роторную обмотку сельсина-датчика, равное 30 В. Замерить линейные и фазные напряжения на вторичных обмотках сельсина-датчика при изменении угла поворота ротора сельсина от 0 до 360 через каждые 30 по наружной шкале. Измерение напряжений осуществлять путём подключения переносного вольтметра (тестера) к соответствующим гнёздам 0, 1, 2, 3 вторичной обмотки сельсина-датчика, выведенным на панель. Результаты измерений занести в табл. 3.1.
Таблица 3.1Угол поворота роторар, град.
Напряжение на вторичных обмоткахU01
U02
U03
U12
U23
U31
0
30
60
…
360
По полученным данным построить графики зависимостей фазных и линейных напряжений на вторичных обмотках сельсина-датчика от угла поворота ротора сельсина-датчика:
U01
= f (p),
U02
= f (p),
U03
= f (p),
U12
= f (p),
U23
= f (p),
U31
= f (p).
На одном рисунке построить три графика зависимостей фазных напряжений, а на другом – линейных напряжений.
Подать на лабораторную установку напряжение 36 В 400 Гц с помощью выключателя
S3. По вольтметру
V1 с помощью реостата
R11 установить напряжение, подаваемое на роторную обмотку сельсина-датчика, равное 30 В. Переключатель
S2 поставить в положение «ИП-11-09» (индикатор положения закрылков). Переключатели
S1,
S4,
S5 и
S6 должны находиться в положении «2». Стрелку задатчика (сельсина-датчика) устанавливать по шкале УП-11-09 (закрылки) на панели, начиная с нулевого положения, последовательно через каждые 15 до 60, одновременно измеряя величины токов
I1 и
I2 в рамках логометра по миллиамперметрам
mА1 и
mА2 и показания уз стрелки индикатора положения ИП-11-09.
Аналогичные измерения провести для напряжения питания роторной обмотки, равного 24 В. Соответствующее напряжение устанавливать с помощью потенциометра
R11 и контролировать по вольтметру
V1.
Результаты измерений занести в табл. 3.2.
Таблица 3.2Напряжение питанияp, град.
I1, мA
I2, мA
уз, град.
= ус – р, град.
30 В
0
15
30
45
60
24 В
0
15
30
45
60
Точно таким же образом провести аналогичные измерения для указателя положения стабилизатора УП-11-10, для чего переключатель
S2 установить в положение «ИП-11-10» (индикатор положения стабилизатора). Стрелку задатчика устанавливать по шкале УП-11-10 (стабилизатор) на панели последовательно в положения 0, 2, 4, 6 на кабрирование и пикирование.
Результаты измерений свести в табл. 3.3.
Таблица 3.3Напряжение питанияp, град.
I1,мA
I2, мA
ус, град.
= ус – р, град.
30 В
+6
+4
+2
0
–2
–4
–6
24 В
+6
+4
+2
0
–2
–4
–6
Для каждого указателя УП-11-09 и УП-11-10 по данным табл. 3.2 и 3.3 на одном рисунке построить графики зависимостей
I1
= f (p)
и
I2
= f (p)
для двух значений напряжения питания ротора сельсина, на другом рисунке – графики зависимостей
I1
/I2
= f (p) также для двух значений напряжения питания ротора сельсина.
По вольтметру
V1 с помощью потенциометра
R11 установить напряжение, равное 30 В. Переключатель
S2 установить в положение «ИП-11-09». Переключатели
S4,
S5, и
S6 должны находиться в положении «2». Переключатель
S1 поставить в положение «1», что приводит к подключению резистора
R2 вместо резистора
R1 и нарушению условия компенсации температурной погрешности логометра.
Снять зависимость показаний уз индикатора ИП-11-09 от положения р ротора задатчика (сельсина-датчика).
Результаты измерений занести в табл. 3.4.
Таблица 3.4р, град.
051015202530354045505560уз, град.
уз = уз – р, град.
По данным табл. 3.4 построить график уз =
f(р).
Проконтролировать по вольтметру
V1 напряжение, которое должно быть равно 30 В. Переключатель
S2 поставить в положение «ИП-11-10». Переключатели
S1,
S5,
S6 должны находиться в положении «2». Переключатель
S4 поставить в положение «1». При этом добавочное сопротивление
Rд индикатора положения ИП-11-10 окажется закороченным.
Снять зависимость показаний ус индикатора положения ИП-11-10 от положения р ротора задатчика (сельсина-датчика).
Результаты измерений занести в табл. 3.5.
Таблица 3.5р, град.
ПикированиеКабрирование6420246ус, град.
ус = ус – р, град.
По данным табл. 3.5 построить график зависимости ус
= f (р).
Переключатели
S1,
S4,
S5 и
S6 поставить в положение «2».
Имитация обрыва соответствующей фазы сельсина-датчика осуществляется с помощью переключателей
S5 и
S6. Для каждого индикатора положения ИП-11-09 и УП-11-10 поочерёдно ставить переключатели
S5 и
S6 в положение «1» и наблюдать за поведением стрелки соответствующего индикатора во всём диапазоне изменения положения р ротора задатчика (сельсина-датчика). Зафиксировать результаты наблюдения в отчёте и объяснить поведение стрелок индикаторов положения.
Отчёт должен содержать:
Цель работы.
Электрическую схему одного из указателей положения.
Таблицы с экспериментальными данными.
Графики зависимостей
U01
= f (p),
U02
= f (p),
U03
= f (p),
U12
= f (p),
U23
= f (p),
U31
= f (p),
I1
= f (p)
, I2
= f (p)
, I1
/I2
= f (p)
, ус
= f (р), уз
= f (р).
Выводы.
В чём отличие вторичной обмотки сельсина-датчика от трёхфазной обмотки в прямом значении этого термина?
Как изменяются фазные напряжения вторичных обмоток сельсина-датчика при повороте ротора на 180 градусов?
В чём состоит принцип температурной компенсации логометра?
Какую роль выполняет добавочное сопротивление логометра?
Почему при обрыве одной из фаз сельсина-датчика происходит зашкаливание в соответствующую сторону?
Принцип действия сельсина-датчика ДС-10.
Принцип действия двухрамочного логометра с подвижным магнитом.
Воробьёв В.Г. и др. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы: Учеб. для вузов / Под ред. В.Г. Воробьёва. – М.: Транспорт, 1992. – 399 с.
Харин В.И. Авиационные приборы самолета Як-40: Учеб. пособие. – М.: МГА, 1971. – 170 с.
Содержание
1. Назначение и устройство указателей положения закрылков
и стабилизатора 3
1.1. Принцип работы сельсина-датчика ДС-10 3
1.2. Принцип работы индикатора положения ИП-11 5
1.3. Принцип работы указателя положения закрылков УП-11-09 6
2. Описание лабораторной установки 7
3. Порядок выполнения работы 8
3.1. Определение выходных напряжений сельсина-датчика ДС-10 8
3.2. Исследование влияния напряжения питания роторной обмотки сельсина-датчика на точность указателей положения 9
3.3. Исследование влияния изменения величины сопротивления резистора R1 на точность указателя положения закрылков УП-11-09 10
3.4. Исследование влияния изменения величины добавочного сопротивления логометра на точность указателя положения стабилизатора УП-11-10 11
3.5. Исследование поведения указателей положения
при обрыве одной из фаз сельсина-датчика 11
4. Требования, предъявляемые к отчёту 12
5. Контрольные вопросы 12
Литература 12