Электрические синхронные системы дистанционного управления (сельсины): Методические указания к проведению лабораторной работы по дисциплинам "Управление техническими системами" и "Технические средства автоматизации", страница 2

Возбуждение в бесконтактном сельсине обеспечивается со стороны ротора 1, но обмотка возбуждения 4 неподвижна. Две тороидальные катушки располагаются на торцах ротора; МДС этих катушек создает пульсирующий магнитный поток, который из-за немагнитной вставки 3, встроенной под некоторым углом в ротор, вынужден проходить через зазор и замыкаться через статор 2, как в контактном сельсине. В связи с большими воздушными зазорами габаритные размеры и масса бесконтактного сельсина больше, чем у контактного с тем же моментом. Сельсины обычно выполняют на частоту 50 и 400 Гц.

Основные режимы работы сельсинов – индикаторный и трансформаторный. В этих режимах одновременно используют два сельсина:  сельсин-датчик (СД) и сельсин-приемник (СП).

Индикаторный режим применяют для контроля и дистанционной передачи угла поворота и различных величин (уровня, давления, толщины материала, натяжения и т.д.), преобразованных предварительно в угловое перемещение в тех случаях, когда на выходе нет значительного вращающегося момента. В этом режиме ротор сельсина-датчика СД связывается с осью механизма, угол поворо­та которой необходимо передать.   На ось ротора сельсина-приемника СП закрепляется какая-либо деталь типа стрелки, по­зволяющая отсчитать угол поворота.

В индикаторном режиме однофазные обмотки возбуждения (OB) СД и СП включают в общую однофазную цепь переменного тока, а трехфазные обмотки синхронизации соединяют между собой одноименными выводами (рис. 3). Между СД и СП имеются только электрические связи.

Переменный ток, протекающий по однофазным ОВ, создает в СД и СП пульсирующие магнитные потоки Ф, индуцирующие ЭДС в обмотках синхронизации СД и СП, действующие значения которых определяются по формулам

                           

 ;                  (1)

,

где Е_д, Е_п – ЭДС датчика и приемника.

При согласованном положении роторов обоих сельсинов СД и СП (q_д=q_п) в одинаковых фазах будут индуцироваться равные ЭДС. Эти ЭДС уравновешивают друг друга, так как обмотки синхронизации включены встречно. Следовательно, тока в обмотках синхронизации сельсинов при q_д=q_п не будет и роторы обоих сельсинов будут неподвижны.

Рис. 3. Схема включения сельсинов в индикаторном режиме

При повороте ротора сельсина СД на угол q_д>q_п в обмотках синхро­низации сельсинов возникнут токи I=ΔE/(2Z_ф), где ΔE = Е_п – Е_д – результирующая  ЭДС; Z_ф – сопротивление одной фазы.

Эти токи, взаимодействуя с магнитным потоком ОВ, обусловят возникновение вращающего синхронизирующего момента М_с, который
повлечет ротор сельсина СП на угол q_п. Момент

М_с=М_maxφ(q),                                                  (2)

где М_max – максимальный момент сельсина, определяемый его параметрами; q=q_п–q_д – yгол рассогласования.

Моментно-угловая  зависимость  М_с=φ(q)  является  статической характеристикой   сельсинной  пары,  работающей в   индикаторном режиме (рис. 4, а). При малых углах рассогласования (q<30°) статическая характеристика линейна: М_с=kq, где k=М_с/q – коэффициент передачи,
Н·м/град.

Рассматривая сельсины, работающие в индикаторном режиме, в качестве системы, входной величиной которой является q_д, а выходной q_п, в установившемся состоянии статической характеристикой можно считать и зависимость, изображенную графически на рис. 4, б.

Рис. 4. Статические характеристики сельсинной

передачи в индикаторном режиме

Точность дистанционной передачи сельсинными измерительными устройствами зависит от момента трения и нагрузки на валу. В зависимости от значения погрешности Δq сельсины делят на три класса точности: I – Δq= ± 0,75°; II – Δq= ± 1,5°; III – Δq= ± 2,5°.

В трансформаторном режиме работы сельсинов (рис. 5, а) угловое рассогласование (q=q_п–q_д) между сельсинами преобразуется в выходное напряжение. К сети переменного тока подключают только однофазную обмотку возбуждения СД, а однофазная обмотка сельсина СП, иногда называемого сельсином-трансформатором, является выходной, с которой снимается напряжение U_вых. Пульсирующий магнитный поток Ф, создаваемый током ОВ сельсина-датчика, по-прежнему индуцирует Е_1д, Е_2д, Е_3д в трехфазной обмотке (см. рис. 1), под действием которых в обмотках сельсинов возникают токи: