18.1 Общие сведения
В современной технике часто возникает необходимость в синхронизации вращения или поворота осей механизмов, находящихся на расстоянии друг от друга. Эта задача чаще всего решается с помощью электрических систем синхронной связи.
Синхронной связью называется электрическая связь, которая обеспечивает одновременное вращение или одновременный синхронный поворот двух либо нескольких механически не связанных, находящихся на расстоянии друг от друга осей механизмов.
В настоящее время получили распространение два основных вида систем синхронной связи: система синхронного вращения (электрического вала) и система синхронного поворота (передачи угла).
Системы электрического вала применяются для осуществления синхронного вращения двух или нескольких находящихся на расстоянии друг от друга осей механизмов, имеющих значительные моменты сопротивления. Они осуществляются с помощью обычных электрических машин, чаще всего трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором. Обмотки роторов двигателей в этом случае соединяют друг с другом; обмотки статоров питаются от одной и той же сети трехфазного тока.
Системы синхронного поворота применяются для дистанционного управления, регулирования или контроля (положения в пространстве каких-либо устройств). Чаще всего они осуществляются с помощью небольших индукционных электрических машин — трехфазных или однофазных сельсинов.
Трехфазные сельсины конструктивно не отличаются от асинхронных машин с фазным ротором. Простейшая трехфазная система синхронной связи представляет собой соединение двух одинаковых сельсинов — приемника и датчика. Сельсины включаются в сеть переменного тока первичными обмотками, которыми могут быть как обмотки статора, так и обмотки ротора (обычно первичной является обмотка статора). Концы соответствующих фаз вторичных обмоток сельсинов соединены друг с другом линией связи ЛС (рис. 18.1).
Рис. 18.1. Схема включения трехфазных сельсинов
В зависимости от порядка следования фаз приемника П и датчика D сельсины вращаются в одном или разных направлениях.
Системы передачи угла, выполненные с помощью трехфазных сельсинов, не получили широкого распространения из-за ряда их недостатков: неравенства синхронизирующих моментов при вращении по полю и против поля, малой устойчивости и необходимости трехпроводной (трехфазной) сети.
В настоящее время наибольшее распространение получили системы синхронного поворота, осуществленные с помощью однофазных сельсинов.
Однофазные сельсины — это небольшие индукционные машины, которые имеют однофазную обмотку возбуждения и трехфазную обмотку синхронизации. На рис. 15.2 представлена схема однофазного контактного сельсина с обмоткой возбуждения на статоре и обмоткой синхронизации на роторе.
Рис. 18.2. Схема однофазного контактного сельсина
В автоматике используются две принципиально отличные схемы синхронной связи передачи угла: индикаторная и трансформаторная. Индикаторная схема применяется в тех случаях, когда момент сопротивления на ведомой оси мал по величине или совсем отсутствует (ось нагружена стрелкой или шкалой). Трансформаторная схема синхронной связи применяется в тех случаях, когда на ведомой оси имеется значительный момент сопротивления.
Кроме однофазных сельсинов обычного исполнения в схемах синхронной связи применяются дифференциальные сельсины с трехфазными обмотками на статоре и роторе. Дифференциальные сельсины используются либо как вторые датчики, либо как приемники, работающие от двух датчиков.
По конструкции сельсины делятся на контактные, имеющие скользящие контакты (кольца и щетки), и бесконтактные, не имеющие скользящих контактов.
Кроме индукционных однофазных и дифференциальных сельсинов в схемах синхронной связи применяются магнитоэлектрические машины — магнесины.
В СССР сельсины выпускаются на промышленную (50 Гц) и на повышенные (400, 500 Гц) частоты.