2

Испытание сельсинной передачи в индикаторном и трансформаторном режимах

Методические указания к лабораторной работе № 9

ИСПЫТАНИЕ СЕЛЬСИННОЙ ПЕРЕДАЧИ В ИНДИКАТОРНОМ И ТРАНСФОРМАТОРНОМ РЕЖИМАХ

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение работы сельсинной передачи в индикаторном и трансформаторном режимах для измерения угловых перемещений ( 3 ч ).

2. Основные теоретические положения

В настоящее время в различных отраслях промышленности и схемах автоматического управления и регулирования, а также в следящих системах широкое применение получили индукционные схемы синхронной связи, под которыми понимают совокупность устройств, служащих для измерения и передачи на расстояние угловых перемещений двух или нескольких валов, не связанных механически между собой. Применяемые в индукционных системах в качестве датчиков и приемников микромашины получили название сельсинов.

Обмотки датчика и приемника соединенные между собой линией связи, называют обмотками синхронизации, а обмотки, присоединяемые к питающей сети и предназначенные для создания магнитного потока машины, - обмотками возбуждения.

Сельсины подразделяют на трехфазные и однофазные. Трехфазные сельсины применяют при относительно больших мощностях. Конструктивно их выполняют как обычные трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором.

У однофазных сельсинов обмотки возбуждения, как правило, однофазные, а обмотки синхронизации - трехфазные, сдвинутые в пространстве на 120 ^о и соединенные звездой.

Из контактных сельсинов наибольшее распространение получили сельсины с явнополюсной магнитной системой. Обмотку возбуждения ОВ выполняют сосредоточенной и ее располагают как на полюсах статора (рисунок 1), так и на полюсах ротора (рисунок 2) в соответствии с этим различное расположение имеет и обмотка синхронизации ОС, которую выполняют распределенной.

Рис.1. Конструкция сельсина с обмоткой возбуждения на явнополюсном статоре

Рис.2. Конструкция сельсина с обмоткой возбуждения на явнополюсном роторе

С точки зрения характеристик системы безразлично, где расположена обмотка возбуждения: на статоре или на роторе. Однако в сельсинах с обмоткой возбуждения на статоре в цепи обмотки синхронизации находятся три скользящих контакта. В сельсинах с обмоткой возбуждения на роторе число скользящих контактов уменьшается до двух.

Существенный недостаток контактных сельсинов – наличие скользящих контактов, снижающих их надежность. При слабом нажатии на токосъемные щетки переходные сопротивления контактов получаются большими и неодинаковыми, что приводит к увеличению погрешности передачи. Если повышать нажатие на щетки, контакт улучшается, но растет момент трения, что в свою очередь приводит к увеличению погрешности передачи угла, к быстрому износу контактов. Ввиду этого в настоящее время широко распространены бесконтактные сельсины.

К достоинствам бесконтактных сельсинных систем можно отнести:

1) отсутствие искрения при работе;

2) высокую точность (ошибка не выше 2,5^о для машин низшего класса);

3) плавность отработки приемником поворота датчика;

4) однотипность датчиков и приемников.

2.1. Индикаторный режим работы сельсинов

Индикаторный режим применяют для дистанционной передачи угла поворота, а также других величин, преобразованных предварительно в угловое перемещение. В индикаторном режиме однофазные обмотки возбуждения включают в общую однофазную цепь переменного тока, а трехфазные обмотки синхронизации соединяют между собой одноименными выводами (рис. 3). Между сельсином -датчиком и сельсином-приемником имеются только электрические связи.

Переменный ток, протекающий по однофазным обмоткам возбуждения, создает в обмотках сельсина-датчика СД и сельсина-приемника СП пульсирующие магнитные потоки Ф, индуцирующие э.д.с. в обмотках синхронизации СД и СП, действующие значения которых определяются по формулам:

(1)

(2)

(3)

где Е_Д – э.д.с. сельсина-датчика;

Е_П – э.д.с. сельсина-приемника в соответствующих фазах вторичных обмоток;

Е_m – максимальное значение э.д.с., индуцируемое в фазной обмотке при совпадении магнитного потока обмотки возбуждения с осью фазной обмотки;

_Д – угол между осью фазной обмотки и направлением магнитного потока возбуждения сельсина-датчика;

 _П – аналогичный угол сельсина-приемника.

При согласованном положении роторов обоих сельсинов (СД и СП), то есть при равенстве углов _Д = _П в одинаковых фазах будут индуцироваться равные э.д.с. Эти э.д.с. уравновешивают друг друга, так как обмотки синхронизации сельсина-датчика и сельсина-приемника включены встречно. Следовательно, тока в обмотках синхронизации сельсинов при _Д = _П не будет и роторы обоих сельсинов будут неподвижны.

При повороте ротора сельсина-датчика на угол _Д  _П в обмотках синхронизации сельсина-датчика и сельсина-приемника возникнут токи (пренебрегая малым сопротивлением проводов связи).

(4)

где Z_Ф – сопротивление каждой фазной обмотки сельсина;

Е – результирующая э.д.с.( Е=Е_П –Е_Д).

Рис. 3. Схема включения индикаторной связи однофазных сельсинов

Эти токи, протекая по обмоткам синхронизации сельсина-приемника, создают соответствующие магнитные потоки которые, взаимодействуя с магнитным потоком обмотки возбуждения, обусловят возникновение вращающего синхронизирующего момента М_С этот момент повернет ротор сельсина-приемника на угол  _П, а величина его является функцией угла рассогласования

, (5)

где М_МАКС – максимальный момент сельсина, определяемый его параметрами;

- угол рассогласования.

Моментно-угловая зависимость (5) является статической характеристикой сельсинной пары, работающей в индикаторном режиме. Определение ее – одна из задач настоящей лабораторной работы.

Более мощные сельсины, имеющие больший М_МАКС будут более точными. Для конкретного сельсина точность дистанционной передачи угла зависит от момента трения и нагрузки на валу сельсина-приемника.