ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

Лабораторная работа № 3а

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЛЬСИННОГО ДАТЧИКА УГЛА ПОВОРОТА

Цель работы: изучение конструкций датчиков угла поворота, схем их включения и статических характеристик, связывающих выходной сигнал с входным углом перемещения.

Краткие теоретические сведения

Сельсинный датчик является разновидностью электрической микромашины, предназначенной для использования в дистанционных системах передачи угла. Для реализации дистанционной передачи необходимо, как минимум, две микромашины, называемые сельсин-датчиком (СД) и сельсин-приемником (СП).

По конструкции СД и СП совершенно идентичны. Они имеют однофазную обмотку на статоре и трехфазную обмотку на роторе. Для подвода тока к роторной обмотке используются контактные кольца и щетки (это самый большой недостаток контактных сельсинов). Известны также бесконтактные сельсины. Они имеют сложную конструкцию и бывают двух модификаций: с тороидальными трансформаторами и конструкции Иосифьяна-Свечарника.

В лабораторной работе используются контактные сельсины типа ДИД-101ТВ. Их основные технические данные представлены в таблице 3.1.

Т а б л и ц а 3.1

Тип сельсина	Uном, В	fном, Гц	Iном, А	Погрешность следования Dq, мин	Масса, кг
ДИД-101ТВ	50	50	0,15	±45	0,8

Существует две схемы включения сельсинов для работы в режиме дистанционной передачи угла: индикаторная и трансформаторная.

Схема индикаторной синхронной передачи угла представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема индикаторной синхронной передачи угла поворота

При подаче на обмотку возбуждения сельсина однофазного напряжения в его воздушном зазоре создается пульсирующий магнитный поток Ф, индуктирующий в фазных обмотках ротора (обмотки синхронизации) трансформаторные эдс, амплитуды которых пропорциональны косинусу угла между осью соответствующей фазной обмотки и направлением магнитного потока.

;

; (3.1)

,

где E_ф – эдс фазы при a = 0.

Угол поворота a задается вращением ротора СД. При этом между соответствующими точками роторной обмотки СД появится разность потенциалов

;

; (3.2)

,

которая вызовет в цепи роторов СД и СП уравнительные токи I₁, I₂, I₃. При взаимодействии этих токов с потоком обмотки возбуждения ОВ в роторе СП возникает синхронизирующий вращающий момент, благодаря которому ротор СП поворачивается в согласованное с ротором СД положение.

Ошибка рассогласования сельсинной передачи зависит от качества машин и определяется главным образом трением в подшипниках и контактных кольцах. По величине ошибки рассогласования Dq сельсины делятся на три класса: 1-й класс – Dq до ±0,75⁰; 2-й класс – Dq до ±1,5⁰; 3-й класс – Dq до ±2,5⁰.

Схема трансформаторной синхронной передачи угла поворота представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Трансформаторная схема включения сельсинов

В этом режиме ротор сельсин-приемника СП механически затормаживается, а к обмотке возбуждения ОВ подключается вольтметр переменного тока. Если поворачивать ротор СД, то на зажимах "а, б" обмотки ОВ СП напряжение будет изменяться в соответствии с выражением

, (3.3)

где U_m - амплитудное значение напряжения при a = 0.

Для суммирования углов поворота от 2-х датчиков или изменения нулевого положения сельсин-приемника применяются дифференциальные сельсины. Эти микромашины имеют трехфазные обмотки как на роторе, так и на статоре. В работе используется дифференциальный сельсин СПД типа НЭД-101ТВ. Его технические данные аналогичны приведенным в табл. 3.1.

Дифференциальная схема включения сельсинов представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Дифференциальная схема включения сельсинов

Ротор СПД не изменяет своего нулевого положения, если роторы СП и СД находятся в нулевых положениях, т.е. углы a₁ и a₂ равны 0. При повороте только ротора СД или только ротора СП ротор СПД поворачивается на тот же угол в соответствующую сторону и, таким образом, дифференциальный сельсин может производить суммирование или вычитание двух угловых величин a₁ и a₂.