Исследование однофазного сельсина. Схема испытания сельсинов в индикаторном режиме. Влияние удельного синхронизирующего момента на величину погрешности сельсина-приёмника

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО

Факультет автоматизированных и информационных систем

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

Лабораторная работа №4

по специальным электрическим машинам

«Исследование однофазного сельсина»

Исполнитель:    студент гр. ЭП-41                                                                                                            

Руководитель:  

Гомель 2005

Цель работы: Изучить устройство и характеристики сельсинов в индикаторном и. трансформаторном режиме.

Теоретические сведения 

Сельсины (сокращение, проистекшее от английского слова selfsyn-chronizing – самосинхронизирующийся) применяются чаще всего для синхронного поворота или вращения двух или нескольких осей, механически не связанных между собой, а также для преобразования угла поворота в электрический сигнал. В первом случае сельсин работает в индикаторном режиме, а во втором - в трансформаторном.

Статор сельсина имеет явновыраженные полюса, на которых располагается однофазная обмотка возбуждения, включаемая в однофазную сеть переменного тока ( C₁, C₂ ). На роторе располагается трёхфазная обмотка синхронизации, подобная обмотке асинхронного двигателя  с контактными кольцами. Фазы обмотки ротора сдвинуты в пространстве на 120 эл.град. Подвод тока к обмотке ротора осуществляется через щетки и контактные кольца.

В индикаторном режиме работы обмотки возбуждения C₁, C₂ сельсина-датчика и сельсина-приемника включается в одну и ту же сеть переменного тока, а фазы ротора Р₁, Р₂, Р₃ соединяются между собой (рис.1). Вал сельсина-датчика ТX присоединяется к валу механизма, за поворотом которого необходимо следить на расстоянии, а на валу сельсина-приемника ТR закрепляется стрелка, которая и указывает на шкале угол поворота вала.

Рис. 1. Схема испытания сельсинов в индикаторном режиме

Пульсирующее магнитное поле обмотки возбуждения индуктирует э.д.с. в фазах обмотки синхронизации. Если пространственное положение роторов одинаково, т.е. углы поворота их одинаковы относительно обмотки возбуждения, то э.д.с. соединенных друг с другом фаз обмоток синхронизации также одинаковы и направлены встречно во всех фазах. Поэтому токи по обмоткам роторов не протекают. Если же роторы занимают не одинаковое положение относительно обмоток возбуждения (например ротор сельсина-датчика повернулся на угол Δα), э.д.с. фаз сельсина-датчика и сельсина-приёмника будут не одинаковы и между фазами датчика и приёмника начнут протекать токи. В результате взаимодействия этих токов роторов с магнитными полями статора будут создаваться вращающие электромагнитные моменты М_д и М_п, которые будут стремиться вернуть ротор сельсина-датчика в прежнее положение и уменьшить до нуля угол рассогласования Δα. Однако ротор сельсина-датчика связан с каким-то механизмом и он не может вернуть его в прежнее положение. Поэтому ротор сельсина-датчика останется в том же положении, а ротор сельсина-приёмника будет поворачиваться до тех пор, пока угол рассогласования Δα между роторами не уменьшится до нуля. В действительности на ротор действует, хотя и небольшие тормозные моменты (моменты от трения в подшипниках и щётках). Поэтому угол рассогласования уменьшается не до нуля и всегда существует некоторая ошибка Δα  в передаче угла. По величине допускаемой ошибки сельсины делятся на три класса.

Рис. 2. Схема испытания сельсинов в трансформаторном режиме

При работе в трансформаторном режиме обмотка возбуждения сельсина-датчика включается в сеть переменного тока, а вал ротора присоединяется к валу механизма, угол поворота которого необходимо преобразовать в электрический сигнал (например, для ввода информации об угле поворота механизма в ЭВМ). Обмотки роторов сельсина-датчика и сельсина-приёмника также соединяются между собой, а к обмотке статора сельсина-приёмника подключается электроизмерительный прибор, например вольтметр, протарированный в градусах (рис. 2). При этом U_вых = U_max ∙ cosα  и сельсин аналогичен трансформатору.

На схемах:

ТХ – сельсин-датчик;

ТR – сельсин-приёмник;

PV1, PV2 – вольтметр Э 377, 250 В;

РА1, РА2 – амперметр Э 378, 3 А;

R1, R2 – резистор 100 Ом.

Рис. 3. Влияние удельного синхронизирующего момента на величину погрешности сельсина-приёмника

Точность работы сельсинов в индикаторном режиме определяется не величиной максимального момента M_max, а величиной удельного синхронизирующего момента М_УД – момента, приходящего на 1º угла рассогласования. Чем больше М_УД, тем круче кривая синхронизирующего момента в начальной части, а это значит, что сельсин имеет меньшую погрешность – угол рассогласования θ. В последнем можно убедиться, рассматривая рис. 3, где показаны кривые M = f (θ) для двух сельсинов-приёмников (1 и 2). При одинаковом моменте сопротивления на валу сельсина-приёмника М_С.П погрешность первого сельсина θ₁ меньше, чем второго θ₂.