Датчик оборотов для фреонового турбогенератора ТГ-1

Датчик оборотов используется в конструкции фреонового турбогенератора ТГ-1.

Конструкция

Для турбогенератора ТГ-1 Был спроектирован и изготовлен новый датчик индукционного типа с рабочей температурой 200 °С. Каркас катушки изготовлен из компаунда АГ-4В ГОСТ 20437-89 (это пресс-материал стеклонаполненный, по характеристикам аналогичный стеклотекстолиту), применён провод ПЭТ-200-1 Ø 0,06 мм, для пайки выводов использован припой «Sn97Cu3 Тр ISO-Core ′′RA′′» фирмы Felder (температура плавления 230-250 °С). Основная трудность при проектировании данного датчика, состояла в малых габаритах (из-за ограниченного пространства в уже готовом турбогенераторе), именно по этой причине в конструкции датчика был применён керновый (вместо кольцевого) магнит КС-37.

Проблема помехозащищённости индукционного датчика в данном конкретном случае была решена с помощью пассивного Г-образного низкочастотного фильтра первого порядка. Между датчиком оборотов и регистрирующим прибором RedLion непосредственно в кабель была вмонтирована RC-цепь. При выборе номинала резистора фильтра учитывались сопротивление постоянному току датчика (около 100 Ω) и входное сопротивление регистрирующего прибора RedLion (по паспорту 10 kΩ). Номинал резистора R был выбран равным средней величине между указанными сопротивлениями датчика и частотомера. Т.е. R=1kΩ – это не средне-арифметическое значение, но, тем не менее, среднее по логарифмической шкале (резистор R примерно в 10 раз больше сопротивления постоянному току датчика и одновременно при этом в 10 раз меньше входного сопротивления прибора RedLion). Номинал ёмкости С рассчитывается из условия требуемой постоянной времени τ , или из условия требуемой частоты среза НЧ-фильтра, чтобы фильтр пропускал генерируемые датчиком импульсы, но не пропускал (а точнее ослаблял) высокочастотную помеху от инвертора с ШИМ’ом. При сопротивлении R=1kΩ ёмкость фильтра должна составлять в данном случае С=0,03-0,05 мкФ.

Практика показала, что фильтр корректно работает при уменьшении сопротивления до величины R=470-510 Ω, в таком случае необходимо увеличить ёмкость до С=0,06-0,1 мкФ(постоянная времени фильтра τ при таких изменениях остаётся постоянной). После такой доработки изготовленный датчик работал безотказно и надёжно, помехи от инвертора больше не оказывали влияние на показания датчика. В ходе испытаний температура ходовой части турбогенератора составляла около 180-190 °С, но несколько раз достигала величины 220 °С, что никак не повлияло на работоспособность датчика

Рис.1. Схема подключения индукционного датчика для подавления высокочастотных помех.

Технические характеристики

* Указанный уровень ЭДС при частоте вращения ротора 100 тыс.об/мини установочном зазореΔ≈0,6 мм (для датчика No 1 – при установочном зазоре≈0,3 мм).

**Подтверждённая предельная «верхняя» частота вращения ротора, регистрируемая индукционным датчиком.