Индукционные лаги

3.1. Принцип действия индукционного лага

В основу работы индукционных лагов положен закон электромагнитной индукции, сформулированный Фарадеем в 1831 г. Он гласит: э.д.с. электромагнитной индукции Е в проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:

Е = – dФ/dt, (3.1)

где Ф — магнитный поток (Ф = ВS, здесь В — магнитная индукция, S — площадь перпендикулярная силовым линиям магнитного потока.

Явление электромагнитной индукции возникает и в морской воде при ее движении относительно магнитного поля.

Нарисуем конструкцию индукционного первичного преобразователя скорости (ИППС) или просто индукционного преобразователя (ИП) индукционного лага (Рис. 3.1).

В корпусе ИП 1 расположен электромагнит 2, обмотка которого питается переменным током. В результате создается магнитное поле с индукцией В, перемещающееся вместе с судном относительно воды. На торцевой поверхности ИП, установленного с прорезью днища в клинкете, расположены два электрода 3, расстояние между которыми обозначено , а условная линия их соединяющая перпендикулярна ДП судна.

Поскольку электромагнит питается переменным током магнитная индукция

В = В_m sin t,

где = 2 ƒ — частота питающего тока.

В этом случае выражение (3.1) принимает вид

. (3.2)

Морскую воду, находящуюся между электродами 3 можно рассматривать как проводник длиной . Этот проводник при движении судна со скоростью V за некоторое время dt пройдет расстояние Vdt. За это время он пересечет площадь магнитного потока

dS = Vdt. (3.3)

Рис.3.1

Подставив это значение в (3.2), получим

Е = - B_mS cos t - B_m Vsin t. (3.4)

Как видим одна из составляющих, полученного сигнала пропорциональна скорости судна V. Для выделения этой составляющей и получения, в конечном счете, значения V в необходимой форме (аналоговой или цифровой) сигнал с ИППС передается в схему лага, входное сопротивление которой обозначим R_н. Если сопротивление морской воды между электродами обозначить R_i , то эквивалентная схема ИП

Рис. 3.2

Напряжение ~ U_ип = . (3.5)

Сопротивление R_i зависит от параметров морской воды — солености, температуры и пр. Для исключения влияния связанных с этим погрешностей выбирают R_н >> R_i . С учетом этого можно записать

~U_ип = - B_m S cos t – B_m V sin t (3.6)

или

~ ~ U_ип = ~ U_к + ~ U_c , (3.7)

здесь ~ U_c = k₁ V sin t — полезный сигнал, содержащий информацию о скорости судна (k₁ = – B_m ).

~ U_к = k₂ cos t — так называемая квадратурная помеха (сдвинута по фазе на по отношению к полезному сигналу) (k₂ = – B_m S).

Коэффициенты k₁ и k₂ — определяются конструктивными параметрами ИП.

В электрической схеме лага квадратурная помеха устраняется, а из полезного сигнала извлекается информация о скорости судна V.

Следует отметить, что использовать в ИП постоянное магнитное поле нельзя, т.к. при этом возникает поляризация электродов. Поляризация электродов происходит за счет образования в прилегающих к ним тонких слоях воды электрических зарядов, обусловленных действием электростатических сил. ЭДС поляризации, возникающая в области между электродами, нарастает пропорционально количеству протекающего через электроды электричества и снижает до нуля измеряемое напряжение.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 796; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!