Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу "Основи автоматики й автоматизація виробничих процесів", страница 9

                 α₁ - кут відхилення ротора датчика від початкового положення (при який магнітна вісь однофазної обмотки збігається з першою фазою трифазної обмотки);

                 α₂ - кут відхилення ротора приймача від початкового положення.

Для сельсинів датчика і приймача в індикаторному режимі завжди . Тому якщо α₁ = α₂, то, як слідує із систем рівнянь (5.1) і (5.2), при зустрічному включенні фаз датчика і приймача всі результуючі фазові е.д.с. ( і т.д.) дорівнюють нулю. Таким чином, при α₁ = α₂ зрівняльних струмів у фазах трифазних обмоток датчика і приймача не буде і, отже, моменти що синхронізують будуть відсутні. Якщо ротор датчика перевести в інше положення (змінити α₁), а потім закріпити (загальмувати), те кут неузгодженості θ = α₁ - α₂ не буде дорівнювати нулю. У цьому випадку по лінійних проводах трифазних обмоток потечуть зрівняльні струми, тому що ΔЕ₁≠ΔЕ₂≠ΔЕ₃. При взаємодії потоків, створюваних зрівняльними струмами, з первинними потоками  і    виникають синхронізуючі моменти на валах роторів датчика і приймача. Тому що ротор сельсина-приймача не загальмований, він буде прагнути провернутися в синфазне положення з ротором датчика, тобто  в положення, коли  θ = α₁ – α₂ = 0.

Із систем рівнянь (5.1) і (5.2) випливає також, що в межах одного обороту ротора датчика будь-якому α₁ відповідає лише одне єдине положення ротора приймача, при якому будуть відсутні зрівняльні струми, а отже, і синхронізуючі моменти. Це явище називається самосинхронізацією. Крім явища самосинхронізації, позитивною властивістю індикаторної системи на сельсинах є те, що величина синхронізуючого моменту залежить тільки від величини кута неузгодженості α і не залежить від положення роторів датчика і приймача стосовно   початкового положення. Це випливає з приведених вище систем рівнянь (5.1) і (5.2).

Електромагнітні процеси в безконтактному сельсині аналогічні електромагнітним процесам у контактному сельсині. Особливістю їх є те, що однофазна і трифазна обмотки нерухомі і знаходяться на статорі. Але магнітний потік Ф₁ однофазної обмотки W₁ при повороті ротора сельсина повертається синхронно і синфазне з ним. Це досягається спеціальною конструкцією магнитопровода для потоку Ф₁ (ротор має дві магнетопровідні частини з подовжньою шихтовкою роторних пакетів, а також спеціальний зовнішній магнитопровод). Оскільки потік повертається разом з ротором, то при θ≠0 виникають зрівняльні струми і далі усе відбувається так, як описано вище для контактних сельсинів.

Сельсини в індикаторному режимі використовують у системах синхронного зв'язку, системах автоматичного керування, у дистанційних системах керування і контролю виробництва, у телеметрії, в обчислювальній техніці і так далі.

Сельсини, що працюють у трансформаторному режимі, застосовуються для дистанційного виміру кута неузгодженості між віссю що задає (датчик) і виконавчої віссю (приймач).

Для трансформаторного режиму можна використовувати ті ж сельсини, що і для індикаторного.

У відмінності від індикаторного режиму, у трансформаторному однофазна обмотка приймача не підключається до живильного мережі, а з її знімається вихідна напруга схеми. Крім того, ротор приймача жорстко закріплений. Отже, у трифазній обмотці приймача при будь-якім положенні ротора датчика будуть протікати зрівняльні струми, що створюють пульсуючий магнітний потік, що наводить в однофазній обмотці приймача е.д.с., величина якої залежить від кута неузгодженості θ = α₁ – α₂. Таким чином, приймач працює як трансформатор перемінного струму, відкіля і виникла назва цього режиму.

Для того, щоб при θ = 0 вихідна напруга U_У дорівнювала нулю, ротори датчика і приймача попередньо неузгоджують на кут 90º, і відлік кутів неузгодженості ведеться від цього умовного "нульового" положення. Величина вихідної керуючої напруги U_У (керуючим воно називається тому, що керує через підсилювач виконавчим елементом  системи, що стежить,) може бути підрахована по формулі:

де θ   - кут неузгодженості;

     Е₂ - максимальна фазна е.д.с. сельсин-датчика, що наводиться в кожній з фаз його трифазної обмотки при збігу магнітної осі даної фази з магнітною віссю однофазної обмотки;

К₁ - коефіцієнт, що залежить від електричних параметрів трифазних обмоток датчика і приймача;

К₂ - коефіцієнт трансформації від однофазної обмотки приймача до його трифазної обмотки.

Статичні характеристики сельсинів, що працюють у трансформаторному режимі, приведені на рисунку 5.2. Як видно з рисунку 5.2, при включенні однофазної обмотки приймача на навантаження керуюче напруга буде менше, ніж при холостому ході.

2. Опис лабораторного стенда

Зовнішній вигляд лабораторного стенда для дослідження сельсинів приведений на рисунку 5.3. На лицьовій панелі стенда встановлені:

1) Сельсин-датчик Д, постачений лімбом зі шкалою і покажчиком положення ротора і рукояткою ручного приводу ротора;

Рисунок 5.2 - Статичні характеристики сельсинів у трансформаторному режимі:

1 - при нульовому навантаженні; 2 - при навантаженні 0,5R_Н; 3 - при навантаженні R_Н

2) Сельсин-приймач П, постачений лімбом зі шкалою і покажчиком положення ротора;

3) Лабораторний автотрансформатор ЛАТР для регулювання напруги живлення стенда сельсинів;

4) Вольтметр PV1 для виміру напруги живлення сельсинів;

5) Вольтметр PV2 для виміру вихідного сигналу в трансформаторному режимі роботи сельсинів;

6) Тумблер S1 для включення живлення стенда з запобіжником і індикаторною лампою;

7) Перемикач П2 для зміни величини навантаження сельсина-приймача в трансформаторному режимі;

8) Перемикач П1 для вибору режиму роботи сельсинів. Принципова електрична схема лабораторного стенда приведена на рисунку 5.4.

Рисунок 5.3 - Зовнішній вигляд лабораторного стенда для дослідження сельсин