Гирокомпас "Курс-4"

1.2 Принцип действия

I. К элементам следящей системы относятся:

1) следящая сфера, 2) магнитный усилитель, 3) исполнительный электродвигатель, 4) сельсин-датчик и сельсин-приемник (азимут-мотор) курса.

Любая следящая система, в т. ч. и рассматриваемая следящая система курсоуказания, имеет три основных узла: измерительный, вырабатывающий сигнал рассогласования; усилительный, усиливающий по мощности полученный сигнал рассогласования; исполнительный, отрабатывающий возникшее рассогласование.

Принцип работы следящей системы ясен из функциональной схемы. При изменении курса следящая сфера поворачивается вместе с судном относительно ЧЭ, находящегося в меридиане. В результате нарушается равенство сопротивлений столбов поддерживающей жидкости между электродами на следящей сфере и следящими электродами на срезе широкого полупояса ЧЭ. В результате, появившийся сигнал рассогласования усиливается в усилителе и поступает на исполнительный двигатель. Вращаясь, двигатель через редуктор разворачивает ротор сельсина-датчика курса, который через электрическую связь разворачивает ротор сельсина-приемника (азимут-мотор), находящийся в корректоре прибора 1 MB, а также сельсины-приемники всех потребителей курса. Сельсин-приемник (азимут-мотор) через корректор вращает следящую сферу в сторону, обратную повороту судна до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю, т.е. сопротивления R1 и R2 будут одинаковыми. При этом двигатель остановится и следящая сфера вновь будет согласована с ЧЭ.

В электрической схеме следящей системы гирокомпаса "Курс-4М" (рис.9) в качестве измерительного узла используется сигнальный мостик, собранный на резисторах.

гирокомпас следящая репитерная курсоуказание

Сигнальный мостик состоит из переменных сопротивлений ф1, ф2, и постоянных сопротивлений R1, R2.

Роль переменных сопротивлений ф1 и ф2 исполняют жидкостные резисторы, сопротивление которых определяется величиной столбика поддерживающей жидкости между следящими электродами на ЧЭ и следящей сфере. В исходном положении (курс судна постоянный) расстояния между электродами на ЧЭ и следящей сфере одинаковы, ф1=ф2 и сигнальный мостик находится в равновесии, т.е.ua = Uc=О. При изменении курса нарушается равенство сопротивлений ф1 ф2, появляется сигнал Uc ?0, показывающий направление и величину рассогласования.

Магнитный усилитель включает фазовый трансформатор ФТ, два выпрямителя и два магнитных усилительных дросселя.

Фазовый трансформатор предназначен для выработки опорного напряжения Uо. Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух одинаковых частей I и II. Напряжение, снимаемое с каждой из полуобмоток, выпрямляется соответственно выпрямителями и подается на управляющие обмотки усилительных дросселей.

Первичная обмотка I фазового трансформатора питается от первой и третьей фаз трехфазной цепи, через ограничительный резистор R 3. Хотя существуют различные схемы магнитных усилителей, суть их действия сводится к следующему. На трехстержневом сердечнике из пермаллоя уложены две обмотки (рис.10): на среднем - управляющая обмотка Wy, питаемая постоянным током iе, на крайних - обмотка возбуждения Wв, состоящая из двух частей и подключенная через нагрузочный резистор Rн к источнику переменного напряжения Uв. При постоянстве угловой частоты и переменного тока и активного сопротивления цепи Rн ток в обмотке возбуждения (в рабочей обмотке) определяется только ее индуктивностью L, величина которой зависит от степени намагниченности сердечника.

Индуктивность L, как известно, пропорциональна магнитной проницаемости м сердечника. Напомним, что м = В/Н, где В - магнитная индукция сердечника.

Характер изменения м у пермаллоя в зависимости от напряжения намагничивающего поля графически изображен в виде кривой Отмечается большая крутизна характеристики при определенных значениях Если задать начальное подмагничивание Но, пропуская небольшой опорный ток iе по управляющей обмотке, то можно добиться исходной магнитной проницаемости м0, соответствующей середине самой крутой части характеристики (рабочая точка 0). Тогда при незначительном i увеличении или уменьшении подмагничивания Но, например за счет тока сигнала iе, резко соответственно уменьшится (или увеличится) магнитная проницаемость сердечника. А это приводит к значительным изменениям индуктивности L и, следовательно, тока в обмотке возбуждения.

На этом и основана работа магнитного усилителя: с помощью слабого сигнала iе постоянного тока, подаваемого на управляющую обмотку, можно изменять более мощный ток iв в обмотке возбуждение.

Рабочие обмотки дросселя включены по мостиковой схеме. При прохождении по управляющим обмоткам одинакового по величине опорного тока iо их индуктивные сопротивления равны и рабочий мостик находится в равновесии. В этом случае на выходе магнитного усилителя напряжения нет. Очевидно, что в управляющей обмотке исполнительного двигателя ИД, являющейся нагрузкой усилителя, тока тоже нет.

Исполнительный двигатель является асинхронным двигателям однофазного тока. В его статоре уложены взаимно перпендикулярно обмотки возбуждения (0В) и обмотки управления (0У).0В подключена к первой 27 и второй 28 фазам трехфазной цепи через выключатель Вк. Для получения вращающегося магнитного поля необходимо иметь сдвиг токов по фазе в обмотке на 180°. С этой целью в цепь ОУ включены конденсаторы C1 и С2, обеспечивающие взаимный сдвиг токов по фазе в обмотках на 90°. Сдвиг токов по фазе еще на 90° обусловлен геометрией расположения обмоток. Таким образом, в исходном положении при отсутствии сигнала о рассогласовании исполнительный двигатель не При постоянстве угловой частоты и переменного тока и активного сопротивления цепи Rн ток в обмотке возбуждения (в рабочей обмотке) определяется только ее индуктивностью L, величина которой зависит от степени намагниченности сердечника. Индуктивность L, как известно, пропорциональна магнитной проницаемости м сердечника. Напомним, что м = В/Н, где В - магнитная индукция сердечника.

Характер изменения м у пермаллоя в зависимости от напряжения намагничивающего поля. Отмечается большая крутизна характеристики при определенных значениях Н. Если задать начальное подмагничивание Но, пропуская небольшой опорный ток iе по управляющей обмотке, то можно добиться исходной магнитной проницаемости м0, соответствующей середине самой крутой части характеристики (рабочая точка 0). Тогда при незначительном i увеличении или уменьшении подмагничивания Но, например за счет тока сигнала iе, резко соответственно уменьшится (или увеличится) магнитная проницаемость сердечника. А это приводит к значительным изменениям индуктивности L и, следовательно, тока в обмотке возбуждения.

При изменении курса нарушается равенство жидкостных сопротивлений ф1 и ф2 и сигнальный мостик рассогласовывается: в диагонали АВ появляется сигнал Uc. Допустим, что сформированный Uc с точек А и В мостика поступает на среднюю точку вторичной обмотки фазного трансформатора, как показано на схеме. Здесь напряжение сигнала Uc разветвляется и накладывается на опорное Uo в полуобмотке Я складывается в фазе, в полуобмотке II - в противофазе (естественно, что при изменении курса в другую сторону сложение Uo и Uc в полуобмотках будет обратным). В результате напряжение на верхней полуобмотке Д увеличивается (Uo + Uc) и по управляющей обмотке первого дросселя пойдет ток больше опорного; io; напряжение на нижней полуобмотке Д уменьшается (Uo - Uc) и ток в управляющей "обмотке второго дросселя будет меньше опорного iО, В связи с этим магнитная проницаемость сердечников значительно меняется: в дросселе первом она становится меньше м0, а в дросселе втором - больше. Это приводит к нарушению балансировки рабочего мостика, так как индуктивные сопротивления рабочих обмоток дросселей резко изменяются. В итоге по 0У потечет ток и исполнительный двигатель начнет вращаться.

При изменении курса судна в другую сторону, принцип работы следящей системы не меняется. Только с датчика рассогласования снимается сигнал Uc противоположной фазы. После усиления он поступает на исполнительный двигатель и заставляет его вращаться в противоположную сторону. Потенциометр R 4 включен в схему обратной связи усилителя. С его помощью производится регулировка чувствительности и скорости отработки следящей системы.

Следящая система отключается выключателем ВК, через который подается питание на главную обмотку исполнительного двигателя ИД.

Основными параметрами следящей системы, характеризующими ее работу, являются: чувствительность, время отработки 90° и число прохождений положения равновесия. Чувствительность следящей системы Должна быть не хуже + 0,1°. Для проверки этого параметра следящая система принудительно рассогласовывается на угол около 1° путем поворота ротора исполнительного двигателя. После отпускания ротора следящая система должна согласовываться с указанной точностью. Рассогласование следует проводить в разные стороны. Для проверки времени отработки следящей системен угла 90° производится принудительное рассогласование на угол около 120°. Затем, по секундомеру, с момента, когда следящая сфера отработает 30°, фиксируется время отработки угла 90°. Это время не должно превышать 20 с, а разность во времени отработки в разные стороны не должна превышать 4 с. Одновременно со временем отработки проверяется число прохождений следящей системой положения равновесия, которое не должно превышать пяти. Если чувствительность и время отработки не соответствует требуемым, то первой причиной может быть увеличение моментов трения в приборах Ш, 9Б. Контроль нормальной работы следящей системы осуществляется с помощью лампочки J1I, включенной в цепь вторичной обмотки сигнального трансформатора TPI, первичная обмотка которого в свою очередь включена в диагональ сигнального мостика АВ. При достижении углов рассогласования следящей сферы и гиросферы более 0,7 - 2,5° напряжение в диагонали мостика АВ достигает величины достаточной для зажигания неоновой лампочки Л1. Загорание лампочки и срабатывание ревуна в приборе 34 ПМ указывает на ненормальную работу следящей системы, предупреждая судоводителя о том, чтобы он не доверял в этом случае показаниям гирокомпаса и перевел управление судна по магнитному компасу до устранения возникшей неисправности в следящей системе гирокомпаса.

Все элементы следящей системы, кроме сигнального мостика и сельсина приемника, расположены в усилительно-трансляционном приборе 9Б.

Содержание