II. Nguyên tắc cấu tạo làm việc của các thành phần nhạycảm của la bàn
1. Thành phần nhạycảm ứng
Nguyên tắc tác dụng của thành phần nhạy cảm ứng nh sau:
Thành phần nhạy cảm đợc cấu tạo gồm những thanh đợc chế tạo bằng sắt từ mềm, các thanh đợc đặt ở trên tàu nh thế nào để có thể xoay trong mặt phẳng nằm ngang. Từ trờng ở đoàn tàu và nơi để thanh sắt từ đợc coi là từ trờng đều. Biết rằng cờng độ từ hóa của thanh sắt từ ỏ trong từ trờng đều tỉ lệ thuận với Cosin của góc tạo bởi trục dọc thanh và hớng của từ trờng. Do đó nếu trục dọc nằm theo h- ớng của từ trờng, nghĩa là nằm theo hớng tổng hợp thì nó sẽ đợc từ hóa toàn bộ lực H' và cờng độ từ hóa sẽ đạt của lực đại. Nếu trục của thanh vuông góc với lực H' thì cờng dộ từ háo của thanh sẽ bằng 0. Do đó có thể dựa vào cờng độ từ hóa của thanh mà biết đợc vị trí của thanh nh thế nào, khi nào thì trục của thanh song song với H', khi nào thì trục của thanh vuông góc với H', nghĩa là ta có thể xác định đợc hớng của kinh tuyến la bàn.
Thành phần nhạy cảm ngời ta sử dụng một hệ thống gồm một hay một vài cặp lõi sắt từ chế tạo bằng pec-ma-lôi
Lõi pec-ma-lôi đạt đợc bão hòa từ ngay cả trong từ trờng yếu, vì vậy thanh phần nhạy cảm cảm ứng lõi pec-ma-lôi đợc ngời ta gọi là bộ dò bão hòa từ.
Hình 3.25 thể hiện hai lõi pec-ma-lôi giống nhau, đặt song song với nhau, trục dọc của các thành phần nằm vuông góc với lực tổng hợp H’
Trên mỗi lõi đợc quấn số vòng dây bằng nhau nhng ngợc chiều nhau. Cuộn dây thứ 2 quấn ôm cả hai lõi. Trong cuộn dây thứ nhất cho dòng điện xoay chiều, tần số cao chạy qua. Trong các lõi xuất hiện từ trờng biến đổi, chúng luôn luôn có giá trị bằng nhau nhng ngợc chiều, do đó dòng điện cảm ứng ở trong cuộn dây thứ 2 bằng 0.
Nếu để các lõi nằm dọc theo hớng từ trờng trong hợp H' thì chúng sẽ bị H' từ hóa, nó có từ trờng cố định và cùng hớng (hình 3.26a)
Nếu tổng hợp cả từ trờng của lõi từ hóa đợc và từ trờng biến đổi thì từ trờng ở hai lõi không giống nhau (hình 3.26b)
Do dòng từ chênh lệch nhau nên trong cuộn thứ 2 xuất hiện dòng điện cảm ứng
Giá trị dòng điện cảm ứng này tỉ lệ với cosin của góc giữa trục của lõi và h ớng từ trờng tổng hợp H', nghĩa là phụ thuộc vào hớng đi la bàn của tàu.
Thành phần nhạy cảm cảm ứng đợc cấu tạo bằng một cặp lõi gọi là thành phần nhạy cảm một pha
69
Hình 3.26 Hình 3.25
Hình 3.27 thể hiện một hệ thống gồm ba thành phần một pha, xếp đặt dới dạng hình tam giác đều. Hệ thống nh vậy gọi là thành phần nhạy cảm ba pha
Cuộn dây thứ nhất của thành phần nhạy cảm 3 pha đợc cuốn trên mỗi lõi và mắc nối tiếp với nhau. Cuộn dây thứ 2 đợc cuốn qua từng cặp và nối với nhau thành hình tam giác.
Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây thứ nhất đã tạo ra từ trờng biến đổi ở trong mỗi lõi. Do đó ảnh hởng của nó tới cuộn dây thứ hai bị triệt tiêu.
Nếu
đặt thành
phần nhạy cảm này lên trên tàu thì từ trờng biến đổi ở trong mỗi lõi và mắc nối tiếp với nhau. Cuộn dây thứ 2 đợc cuốn qua từng cặp và nối với nhau thành hình tam giác.
Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây thứ nhất đã tạo ra từ trờng biến đổi ở trong mỗi lõi. Do đó ảnh hởng của nó tới cuộn dây thứ hai bị triệt tiêu.
Nếu đặt thành phần nhạy cảm này lên trên tàu thì từ trờng biến đổi sẽ đợc đặt vào từ trờng cố định có hớng theo kinh tuyến la bàn, nghĩa là theo hớng của lực H'. Hai loại từ trờng này bù nhau gây ra từ trờng biến đổi trong dòng cảm ứng biến đổi. Giá trị dòng điện cảm ứng này phụ thuộc vào vị trí tơng đối của chúng với kinh tuyến la bàn
Nếu nối các cuộn dây thứ ba của thành phần nhạy cảm ba pha vào một đồng hồ đo thế hiệu có cuộn dây stato ba pha thì dòng điện cảm ứng sẽ gây ra từ trờng, từ trờng này sẽ có hớng trùng với lực H' nghĩa là trùng với hớng của kinh tuyến la bàn.
Thế nhng chế tạo một máy chỉ hởng nh vậy không thể dùng đợc bởi vì số chỉ của nó cho hai nghĩa Vì vậy trong la bàn từ loại chuyền mặt số ba pha hoặc một pha ngời ta sử dụng hệ thống truy theo để loại trừ tính lỡng trị của số chỉ la bàn
Hình 3.27 thể hiện sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhạy cảm 3 pha và 1 pha. Các cuộn dây thứ hai của thành phần nhạy cảm đợc nối với các cuộn dây của xen - xin đồng bộ
Tùy theo vị trí tơng đối của thành phần nhạy cảm với kinh tuyến la bàn trong các cuộn dây thứ hai của thành phần nhạy cảm một suất điện động cảm ứng có giá trị và dấu xác định.
Dòng điện cảm ứng của thành phần nhạy cảm đợc đa vào các cuộn dây của dây của xen xin đồng bộ, dòng điện đó sẽ gây ra từ trờng biến đổi trong xenxin. Do đó từ trờng biến đổi ở trong cuộn dây một pha, trong rôto của xen- xin xuất hiện dòng điện cảm ứng biến đổi. Dòng điện này sau khi đợc khuếch đại đa vào cuộn dây điều khiển của động cơ truy theo, động cơ truy theo bắt đầu làm việc và quay cỡng bức theo, động cơ truy theo bắt đầu làm việc và quay cỡng bức theo dòng của xen-xin.
Động cơ tiếp tục quay cho tới khi đờng trục cực của cuộn dây rôto xen xin không nằm vuông góc với vectơ từ trờng của các cuộn dây stato xen - xin đồng bộ.
Khi tàu quay thì thành phần nhạy cảm cũng quay theo tàu, vị trí tơng đối giữa thành phần nhạy cảm với kinh tuyến la bàn thay đổi, do đó đã làm biến đổi trong cuộn dây rô- to của xen - xin. Động cơ truy theo lại bắt đầu làm việc quay để điều khiển rôto xen - xin về vị trí 0, khi đó đờng trục cực của
70
Hình 3.28 1. Thành phần nhạy cảm Xen - xin đồng bộ
Bộ khuyếch đại Động cơ truy theo Hình 3.27
nó nằm vuông góc với vectơ từ trờng cuộn dây Stato.
Tóm lại rô to của xen - xin quay theo h- ớng của vectơ từ trờng stato và do đó thể hiện vị trí tơng đối của thành phần nhạy cảm với kinh tuyến la bàn
Thành phần nhạy cảm phải luôn cố định trong mặt phẳng nằm ngang để loại trừ ảnh hởng của từ trờng thẳng đứng của trái đất Z'. Nếu có ảnh hởng của thành phần Z' thì số chỉ của la bàn sẽ sai. Để đảm bảo thành phần nhạy cảm luôn luôn ở trong mặt phẳng nằm ngang với mọi tình trạng của tàu ngời ta đã sử dụng cơ cấu cân bằng dạng con quay thẳng đứng hoặc bộ phận chống rung đặc biệt bằng chất lỏng.