CC BY
23
УДК 378.162.33
ПРОЕКТ УЧЕБНОГО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА «ИССЛЕДОВАНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ»
А. С. Алдохина, В. И. Шульга Научный руководитель - Г. М. Гринберг
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: verka_8@mail.ru
Представлено обоснование необходимости создания учебного лабораторного стенда для исследования вращающихся трансформаторов, имеющих широкое применение в приборах систем управления аэрокосмической и ракетной техники. Описан проект создания такого стенда.
Ключевые слова: система управления летательным аппаратом, вращающийся трансформатор, лабораторный стенд.
THE PROJECT OF THE EDUCATIONAL LABORATORY STAND "STUDY OF ROTARY TRANSFORMERS"
A. S. Aldokhina, V. I. Shulga Scientific Supervisors - G. M. Grinberg
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: verka_8@mail.ru
This article presents rationaleestablishment of the laboratory stand for research of rotary transformers, which is widely used in the devices of control systems of aerospace and missile technology. Describes a project to create such a stand.
Keywords: rotating transformer, control system of the aircraft, laboratory stand.
Современный этап развития авиации характеризуется устойчивой тенденцией к росту интенсивности воздушного движения, а также особым вниманием к его безопасности, и как следствие, повышением требований к точности и качеству систем управления движением летательного аппарата (ЛА).
Любой ЛА должен осуществлять полет по заданной траектории. Однако в реальных условиях при движении ЛА на него оказывают влияние различные внешние факторы (состояние атмосферы, режим полета и др.). Вследствие действия этих возмущающих факторов параметры полета ЛА отклоняются от расчетных. В связи с чем, одной из задач управления летательным аппаратом является его удержание на траектории, определенной полетным заданием.
Как известно, движение какого-либо объекта рассматривается в виде совокупности двух составляющих: движение в пространстве центра масс объекта и угловое движение объекта вокруг центра масс. Угловое движение ЛА характеризуется тремя углами: углом крена, углом рыскания и углом тангажа.
Одной из важнейших функций систем автоматического управления ЛА является стабилизация углов крена, рыскания и тангажа. Для успешного автоматического управления летательным аппаратом нужно иметь сведения об углах и угловых скоростях отклонения объекта управления от заданной траектории. Необходимость управления угловым движением вызывается тем, что ЛА должен занимать вполне определенное положение по отношению к вектору скорости центра масс [1].
Для определения углового положения ЛА на нем устанавливаются соответствующие приборы. В состав этих приборов входят датчики угла, принцип работы и конструкция которых определяется решаемыми приборами задачами. В приборах, к которым предъявляются повышенные требования по
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 2
точности и некоторым другим параметрам, широкое применение находят вращающиеся (поворотные) трансформаторы (ВТ).
Согласно ГОСТ 27471-87 «Машины электрические вращающиеся. Термины и определения», вращающийся трансформатор - это информационная электрическая машина, амплитуда выходного напряжения которой является функцией входного напряжения и углового положения ротора [2].
Вращающиеся трансформаторы, называемые иногда поворотными, широко используются в автоматических следящих системах и регуляторах, системах навигации летательных аппаратов, робототехнике и других областях техники [3].
Принцип работы вращающихся трансформаторов основан на том, что при вращении ротора взаимная индуктивность между обмотками статора и ротора изменяется в определенной функциональной зависимости от угла поворота ротора. Электродвижущая сила, наводимая в обмотках ротора пульсирующим магнитным потоком, следует этой зависимости.
Вращающиеся трансформаторы можно использовать в трансформаторной системе дистанционной передачи угла. В этом случае точность системы будет тем выше, чем меньше погрешность примененных в ней вращающихся трансформаторов, потому что показателем точности системы дистанционной передачи угла является погрешность следования, представляющая собой разность угловых положений системы [4].
Поскольку точность и качество работы ВТ играют важную роль, то перед установкой их в приборы, измеряющие угловое положение ЛА, ВТ должны проходить тщательный контроль и поверку.
Для успешной подготовки к дальнейшей результативной профессиональной деятельности студенты, обучающиеся на кафедре систем автоматического управления (САУ) по специальности «Системы управления летательными аппаратами», в рамках свих образовательных программ должны получать не только теоретические знания, но и практические навыки работы с приборами и оборудованием. Данная задача может быть решена при условии, что будет реализована образовательная стратегия, предусматривающая наличие необходимого учебно-методического обеспечения. В его состав должны входить объекты изучения, учебные лабораторные стенды, электроизмерительные и радиоизмерительные приборы, а также комплект учебно-методических документов.
Целью нашей работы является разработка проекта лабораторного стенда «Исследование вращающихся трансформаторов».
В рамках заявленного проекта на первом этапе его воплощения решаются следующие задачи:
1. Разработана структурная схема лабораторного стенда, представленная на рисунке.
Структурная схема лабораторного стенда «Исследование вращающихся трансформаторов»
2. Осуществляется поиск и систематизация текстовых и иллюстрационных материалов, необходимых для разработки комплекта учебно-методических документов.
3. Производится подбор из имеющихся в наличии на кафедре САУ источников питания, измерительных приборов (осциллографа, вольтметров, амперметров). Так, например, в качестве генератора-фазометра нами предложено использовать прибор типа ГФ-21. Этот прибор, описание которого приведено в [5], предназначен для измерения величины фазового сдвига между выходным током и входным напряжением датчиков, имеющих вход по переменному току (напряжение частоты 1000 Гц
модулированное по амплитуде), выход по постоянному току и подходит для наших целей по техническим характеристикам.
4. Разрабатывается конструкция задатчика углового положения, который должен позволять:
- закреплять исследуемый ВТ в требуемом положении;
- задавать строго определенные угловые положения ротора ВТ.
Второй этап создания лабораторного стенда будет посвящен изготовлению задатчика углового положения, сборке и отладке всего стенда, отработке технологии выполнения на нем лабораторной работы, а также оформлению методической документации.
Библиографические ссылки
1. Воробьёв В. В., Киселёв А. М., Поляков В. В. Системы управления летательных аппаратов : учебник для курсантов и слушателей вузов ВВС. М. : ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2008. 203 с.
2. ГОСТ 27471-87. Машины электрические вращающиеся. Термины и определения. М. : Изд-во стандартов, 1987. 64 с.
3. Датчики. Вращающиеся трансформаторы [Электронный ресурс]. URL: http://www.rtkt.ru/ components/datchiki.html (дата обращения: 08.09.2016).
4. Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С. Электрические машины. Ч. 2. 1987. 57 с.
5. Генратор-фазометр ГФ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1985. 34 с.
© Алдохина А. С., Шульга В. И., 2016
