Чем обуславливается ошибка сельсинных передач

Макеты страниц

ПОГРЕШНОСТИ
СЕЛЬСИНОВ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Погрешность
при работе сельсинов в индикаторном и
трансформаторном режимах вызываются
электрической, магнитной и механической
асимметрией датчика и приемника,
обусловленной технологическими
причинами, влиянием высших гармонических
в кривой МДС ротора, сопротивлением
линии связи, изменением напряжения
питающей сети. Кроме того, при работе
сельсинов в трансформаторном режиме
на точность отработки угла значительно
влияет ток нагрузки в выходной обмотке,
а при работе в индикаторном режиме —
тормозной момент на валу приемника.

Технологические
причины погрешностей можно устранить 
при изготовлении сельсинов, обеспечив
высокую точность штамповки листов
ротора и статора, а также сборки их
пакетов; строгую концентричность
цилиндрических поверхностей ротора и
статора (равномерность воздушного
зазора), тщательную  балансировку
ротора и  пр.

Высшие 
гармонические  в  кривой  
МДС  ротора  можно уменьшить путем
применения синусных (точных) обмоток,
делая  скос  пазов  и  выбирая 
благоприятные  соотношения между
полюсной  дугой  и  зубцовым 
делением. 

При  
работе   сельсинов   в  
трансформаторном   режиме 
весьма   важно,   чтобы  
при  θ 
= 0   остаточное   напряжение
в  выходной  обмотке  (нулевой 
сигнал)  было  мало.   В 
современных сельсинах благодаря высокому
качеству изготовления   и  
использованию   точных  
обмоток   нулевой   сигнал
уменьшают до  0,2…0,3%.

В
индикаторном режиме точность
сельсина-приемника характеризуется
погрешностью Δθ,которая
определяется как полу сумма максимального
положительного Δθ_mах1 и
отрицательногоΔθ_mах2 отклонений
ротора приемника от согласованного с
ротором датчика положения  за 
один оборот:

                             
                    Δθ =
0,5(Δθ_maxl + Δθ_max2).

Погрешность   Δθ   определяется  
путем   поворота  ротора

датчика
на  360° сначала  в направлении
вращения часовой стрелки, а затем — в
обратном направлении. В зависимости
от   класса   точности  
сельсина-приемника   погрешность  
не

J должна
превышать  30…90 уг. мин.

Удельный
синхронизирующий момент сельсинов-приемников,
работающих в индикаторном режиме, для
машин различных мощностей составляет
(0,1 …5)10 ^-3 Н*м/град;
момент сопротивления контактных
сельсинов—(0,3…10)х х 10 ^-3 Н*м;
добротность, т.е. отношение удельного
синхронизирующего момента к моменту
сопротивления, — 0,3… 1,5; время успокоения,
в течение которого останавливается
ротор приемника после рассогласования
на ±179°, —0,5…1,5 с. Точность сельсинов-датчиков
определяют так же, как и при работе их 
в  трансформаторном режиме.

Точность
сельсинов-датчиков, а также
сельсинов-приемников, предназначенных
для работы в трансформаторном режиме,
определяют по ошибке асимметрии —
отклонению фактических положений
ротора, в которых ЭДС обмотки фаз
синхронизации равны нулю, от теоретических
(отстоящих друг от друга на 180°). Ошибки
находят для каждой из трех фаз. Погрешность
подсчитывают как полу сумму максимальных
положительных и отрицательных отклонений;
в зависимости от класса точности она
не должна превышать 1…30 уг. мин. Для
работы сельсина-приемника в трансформаторном
режиме большое значение имеет удельное
выходное напряжение (напряжение при
угле рассогласования, равном  
1°);  значение его составляет 0,5…2
В/град.

Соседние файлы в папке Попов билеты

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ СИНХРОННОЙ ПЕРЕДАЧИ  НА СЕЛЬСИНАХ

Цель работы: Ознакомление с конструкцией, назначением, схемами включения при работе в различных режимах и принципом работы сельсинов в системах электроавтоматики.

Инструмент и принадлежности к работе

1. Испытатель сельсинов ИС-1                                                – 1 шт.
2. Сельсин-датчик и сельсин-приемник со шкалой
3. Вольтметр В7-27                                                                – 1 шт.
4. Осциллограф С1-83                                                                – 1 шт.
5. Набор грузов

Основные положения

Сельсин (англ. selsуп = sеlf + sупсhгоnizing – самосинхронизирующийся) – электрическая машина, имеющая на статоре (роторе) смещенные в пространстве на 120° и соединенные звездой три обмотки, называемые обмоткой синхронизации, или трехфазной обмоткой, а на роторе (статоре) – однофазную обмотку. Сельсины предназначены:

• для осуществления поворотов или синхронного вращения малонагруженного исполнительного вала от механически не связанного с ним командного вала, т. е. в дистанционных системах управления, для передачи на расстояние угловых перемещений или синхронного вращения;
• для использования в качестве датчиков угла поворота в системах автоматики,  для преобразования угла рассогласования двух механически не связанных валов в электрическую величину.

Простота устройства, однотипность датчика и приемника, способность к самосинхронизации, малая погрешность, устойчивость работы при колебаниях напряжения в сети питания относятся к основным преимуществам систем синхронной связи на сельсинах.

По конструктивному исполнению сельсины подразделяются на контактные и бесконтактные.

Контактные сельсины по типу конструкции можно разделить на три основные группы:

1. Однофазная обмотка расположена на явно выраженных полюсах статора (рис.1. а), а обмотка синхронизации – в пазах, равномерно распределенных по окружности ротора.
2. Однофазная обмотка расположена на полюсах ротора (рис. 1б), а обмотка синхронизации – в пазах статора.
3. К третьей группе относятся сельсины, у которых обмотки статора и ротора равномерно распределены по окружности. При этом возможны два варианта сельсинов:

а) и на статоре, и на роторе трехфазные обмотки (рис. 1в). В этом случае сельсин называется дифференциальным; б) на статоре (роторе) однофазная обмотка с неявно выраженными полюсами, а на роторе (статоре) обмотка синхронизации.

На рис. 1 приведены принципиальные схемы сельсинов с изображением щеток для подачи (или снятия) напряжения на обмотку ротора.

Основным в конструкции любого сельсина является равномерное распределение трех обмоток синхронизации по окружности статора или ротора и смещение их осей относительно друг друга на 120°. Это необходимо для того, чтобы результирующий магнитный поток обмотки синхронизация, равный геометрической сумме потоков трех обмоток, мог поворачиваться относительно статора (ротора) при перераспределении токов между тремя обмотками.

Большой недостаток контактных сельсинов – наличие контактных колец и щеток, которые увеличивают момент трения, уменьшают точность работы и ухудшают надежность. Указанные недостатки устранены в бесконтактных сельсинах.

Рис.1. Конструктивное выполнение контактных сельсинов.

На рис. 2 дано схематичное изображение конструкции бесконтактного сельсина. Магнитный поток, создаваемый двумя однофазными кольцеобразными обмотками возбуждения 1, через первый дополнительный зазор δ2′ проходит в первый пакет ротора Р1 и через основной (рабочий) зазор δ1 – в зубцы пакета статора 2. Далее по спинке статора и через зазор δ1 попадает во второй пакет ротора Р2, отделенный от первого немагнитной прослойкой 4, и замыкается через второй дополнительный зазор δ2″ и дополнительный магнитопровод 6. При поворотах ротора 5 процессы в трехфазной обмотке синхронизации 3 протекают таким же образом, как и в контактных сельсинах.

Рис.2. Схема бесконтактного сельсина

В системах автоматики используются две принципиально отличающиеся системы синхронной передачи угла: индикаторная и трансформаторная.

Индикаторная система синхронной связи применяется там, где момент сопротивления на ведомой оси отсутствует или ось нагружена шкалой или стрелкой. Здесь сельсин-приемник самостоятельно отрабатывает угол, задаваемый сельсином-датчиком.

Трансформаторная система синхронной связи применяется там, где на ведомой оси имеется значительный момент сопротивления. Сельсин-приемник отрабатывает угол с помощью механически связанного с ним двигателя.

Простейшая индикаторная система синхронной связи для дистанционной «передачи угла» состоит как минимум из двух сельсинов. Сельсины соединяются по схеме приведенной на рис. 3. В индикаторном режиме однофазные обмотки обоих сельсинов являются первичными или обмотками возбуждения. Сельсин, вал ротора которого является командным, называется сельсин-датчик (СД). Сельсин, вал которого является исполнительными называется сельсин-приемник (СП). Углы α1, α2 есть отклонения осей обмоток ротора СД и СП от вертикали или от оси обмоток Ед1 и Еп1 соответственно статоров СД и СП.

Рис. 3. Индикаторная схема синхронной связи.

Обмотки возбуждения СД и СП подключаются к сети переменного тока. Концы одноименных фаз соединяются между собой. Намагничивающая сила, создаваемая обмотками возбуждения, имеет синусоидальное распределение по окружности ротора (статора). Тогда пульсирующий с частотой сети поток возбуждения СД и СП наведет в обмотках синхронизации синфазные ЭДС, отличающиеся по амплитуде:

откуда следует, что при α1 = α2, Едj = Епj (j = 1, 2, 3) токи в линиях связи отсутствуют и система находится в покое. Такое расположение роторов сельсинов называется согласованным. Появление угла рассогласования

θ = αд – αп ≠ 0

вызовет токи в цепи синхронизации (см. рис.3):

где  Z – полное сопротивление одной из трех обмоток синхронизации. Токи Ij вызовут пульсирующие потоки в обмотках синхронизации, которые, взаимодействуя с потоками возбуждения, создают так называемый синхронизирующий момент, стремящийся уменьшить угол рассогласования θ. Следует отметить, что одинаковый по величине, но противоположный по направлению синхронизирующий момент возникает как в сельсине-датчике, так и в сельсине-приемнике. Следовательно, если все обмотки СД и СП соединены правильно, при вращении ротора СД ротор СП будет вращаться в ту же сторону.

Сельсины в индикаторном режиме часто применяются для визуального снятия показаний стрелки, закрепленной на валу СП. Сельсинная пара в этом случае является указателем или индикатором (отсюда происхождение названия режима) относительного положения удаленных от мест наблюдения предметов: телекамеры, кинокамеры, поворота антенн, ворот шлюза и т. д.

При малых углах рассогласования (до 100 – 150) синхронизирующий момент практически пропорционален синусу угла рассогласования:

где Мс – синхронизирующий момент; Мс max – максимальный синхронизирующий момент; αд – угол поворота ротора сельсина датчика; αп – угол поворота сельсина приемника.

В действительности зависимость Мс = Мс(θ) может отличаться от (1) (см. кривые 1 и 3 на рис. 4).

Рис. 4. Зависимость синхронизирующего момента Мс от угла

рассогласования Θ: а – ΔΘ1, б – ΔΘ2б в – ΔΘ3.

Какой бы ни была зависимость Мс(θ), всегда Мс(0) = Мс(180) = 0, но положение сельсинов при θ = 180° является неустойчивым. Благодаря этому, сельсинная пара в индикаторном режиме обеспечивает синхронизацию угла в пределах одного оборота. Величина

называется удельным синхронизирующим моментом, который может определяться экспериментально из снятой кривой Мс(Θ) (рис. 4).

На основании формул (1) и (2) легко получить выражение, справедливое с точностью до 1%.

Мс(Θ) = МудΘ,

– 0,24 рад Ј Θ Ј 0,24 рад

Если на валу СП имеется момент нагрузки Мн, то процесс синхронизации будет всегда заканчиваться при

Мс = Мн = МудΘ = Муд(α1- α2),

откуда

где ΔΘ – абсолютная статическая ошибка сельсинного датчика, которая для одного и того же Мн тем меньше, чем больше Муд (см. рис. 4).

Точность отработки угла сельсинов-приемников характеризуется статической ошибкой. Величину статической ошибки сельсинной пары в индикаторном режиме принято характеризовать средней максимальной ошибкой Δθm, которая определяется как полусумма абсолютных значений максимальных ошибок для двух противоположных направлений вращения в пределах одного оборота.

Погрешность в статическом режиме определяется путем поворота ротора датчика сначала по часовой стрелке на 3600, а затем против часовой тоже на 3600. Измерения производят либо непрерывно с помощью приборов, либо через 10 или через 100 в зависимости от требуемой точности определения погрешности.

Точность работы сельсинов-приемников в индикаторном режиме определяют следующие основные факторы:

• удельный синхронизирующий момент;

• момент сопротивления, у большинства сельсинов он равен моменту трения Мт.

• добротность сельсина:

Д = Муд/Мт.

Магнитная несимметрия – неравенство магнитных сопротивлений на пути его потока возбуждения при разных положения ротора;

Электрическая несимметрия – неравенство сопротивлений фаз обмоток синхронизации сельсинов и проводов линии связи. Неравенство переходных сопротивлений в контактах щеток;

Небаланс ротора, а так же шкалы или стрелки;

Время успокоения влияет на динамическую устойчивость и точность работы сельсина. Обычно время успокоения равняется 0,5…1,5 с. Для его уменьшения применяют демпфирующие устройства.

Для поворота исполнительного вала от двух командных валов или для алгебраического суммирования и вычитания двух углов служит дифференциальный сельсин ДС (рис.5).

Рис. 5. Принципиальная схема сельсинной пары с дифференциальным сельсином в индикаторном режиме.

Если (при правильном соединении всех обмоток) в качестве командных сельсинов используется сельсин-датчик СД и дифференциальный сельсин ДС, то угол поворота ротора СП:

где  α3 – угол поворота ротора ДС.

Если исполнительным сельсином является дифференциальный, а командными – два других (на рис. 5 обозначены в скобках СД1, СД2 и ДСП – дифференциальный сельсин-приемник), то

Следовательно, схема с дифференциальным сельсином в индикаторном режиме позволяет производить алгебраическое суммирование (4) и вычитание (5). При анализе работы схемы с дифференциальным сельсином в индикаторном режиме следует учитывать, что при повороте вала сельсина-датчика вектор магнитного потока ротора дифференциального сельсина поворачивается относительно его обмоток (α1 на рис. 5) и вместе с обмотками (α3) при повороте самого ротора ДС.

Вектор магнитного потока статора дифференциального сельсина поворачивается только относительно его обмоток. Поэтому если в схеме на рис.5 поменять местами статор и ротор ДС (сохранив правильное соединение обмоток), то формула (4) примет вид:

α2 = α1 – α3

т.е. будет осуществляться также алгебраическое вычитание, хотя сельсином-приемником является не дифференциальный сельсин.

Динамические свойства сельсинной пары в индикаторном режиме с учетом инерционных сил,  определяемых моментом инерции вращающихся частей, и демпфирующих сил или сил скоростного трения соответствуют позиционному звену второго порядка. Если преобладает действие инерционных сил (ξ < 1), то сельсинная пара в индикаторном режиме является колебательным звеном. Это означает, что при скачкообразном повороте ротора СД (рис. 3) ротор СП в процессе синхронизации будет колебаться некоторое время около нового заданного положения. Чтобы уменьшить или ликвидировать колебания, делают специальные устройства (например, короткозамкнутый виток на роторе СП), увеличивающие демпфирующие силы. При этом параметр затухания ξ возрастает, и при ξ > 1 сельсинная пара в индикаторном режиме будет являться апериодическим звеном второго порядка.

Для измерения угла рассогласования двух механически несвязанных валов сельсины соединяются по схеме, изображенной на рис.6, и их режим работы называется трансформаторным.

Рис. 6. Принципиальная схема сельсинного датчика в трансформаторном режиме

С однофазной обмотки сельсина-приемника СП снимается напряжение Ест, т.е. она не подсоединяется к сети и, следовательно, не является обмоткой возбуждения. В этом режиме сельсин-приемник выполняет функции трансформатора (с него снимается не момент, а напряжение) и часто называется поэтому сельсином-трансформатором СТ. Сельсинная пара в трансформаторном режиме является сельсинным датчиком угла рассогласования. Для этого режима токи в линиях связи всегда не равны нулю:

Ij ≠ 0, j = 1,2,3

и, следовательно, всегда магнитный поток обмотки синхронизации сельсина-трансформатора ФСТ ≠ 0 и совпадает с осью или потоком обмотки возбуждения сельсина-датчика ФВД.  Надо отметить, что суммарный магнитный поток постоянен по величине, а угол его расположения зависит от угла рассогласования сельсинов.

        При согласованном положении осей однофазных обмоток, поток ФСТ наведет во вторичной обмотке сельсина трансформатора максимальную ЭДС, а при рассогласовании на 90° – ЭДС, равную нулю. Тогда очевидно, что выходное напряжение Ест (рис.6)

Сельсинные датчики угла рассогласования используются в следящих системах.

Пусть направление вращения командного и исполнительного валов следящей системы (рис. 7) согласовано. Если включенную следящую систему предоставить самой себе, то при α = соnst  двигатель будет работать до тех пор, пока ЭДС на выходе сельсина-трансформатора ЕСТ не станет равной нулю. Тогда из (7) следует, что θ = α1 – α2 = 900. Следовательно, следящая система развернула ротор сельсина-трансформатора (α2) по отношению к ротору сельсина-датчика (α1) на 90°. Если теперь выставить шкалу или выбрать начало отсчета исполнительного вала так, чтобы α2 = =α1, то следящая система в установившемся режиме будет всегда согласована. Однако, при этом реализуется зависимость

Для малых углов рассогласования

поэтому сельсинный датчик является измерителем угла рассогласования.
 

Рис. 7. Следящая система с сельсинными датчиками работающими

в трансформаторном режиме.

Если между сельсином-датчиком (α1) и сельсином-трансформатором (α2, рис.6) включить дифференциальный сельсин (α3), как на рис. 5, то будет реализована зависимость

Динамические свойства сельсинной пары в трансформаторном режиме соответствуют идеальному позиционному звену (9).

Качество работы сельсинов в трансформаторном режиме зависит от следующих факторов:

• величина остаточного напряжения на выходной обмотке в согласованном положении;

• удельное выходное напряжение Uуд – напряжение при рассогласовании в 10;
• удельная выходная мощность Руд – максимальная мощность выходной обмотки при рассогласовании в 1м/span>;

• электрическая и магнитная несимметрия;
• сопротивление линии связи;
• количество приемников.

Удельное выходное напряжение определяет точность всей системы, которая может быть повышена увеличением числа витков выходной обмотки.

В лабораторную установку (рис.8) входят: испытатель сельсинов типа ИС-1 – 1, в который установлен сельсин-датчик СД; смонтированные на отдельной платформе обычный сельсин-приемник СП 3 со шкалой – 4 и дифференциальный сельсин ДС-12.

У сельсина-приемника ротор свободно вращается. Для снятия зависимости синхронизирующего момента МС от угла рассогласования θ на  валу сельсина-приемника 3 на расстоянии r = 50 мм от оси закреплен крючок 6, к которому подвешиваются гири 7. От автотрансформатора 8 подается напряжение питания на обмотки возбуждения сельсинов. Имеется также вольтметр 9 для снятия зависимости ЕСТ = ЕСТ(θ).Форма выходного напряжения контролируется осциллографом 13.

Рис. 8. Схема лабораторной установки.

Для составления схем (см. рис.3, 5, 6) используются соединительные провода.

Порядок выполнения работы

1. Исследование сельсинов в индикаторном режиме

1.1.  Исследование системы без дифференциального сельсина

1.1.1. Определение максимальной статической погрешности Δθm

1. Собрать схему согласно рис.3.
2. Установить напряжение питания обмотки возбуждения сельсина-датчика автотрансформатором 8.
3. Включить установку в сеть 220 В.
4. Совместить указатели шкал СД и СП с нулевой отметкой, для чего рукояткой 10 испытателя сельсинов установить шкалу 4 сельсина-приемника 3 на нулевую отметку; стопором 11 (ИС-1) зафиксировать ротор сельсина-датчика (повернуть на один оборот); вращая рукояткой 10 испытателя сельсинов установить шкалу 2 сельсина-датчика на нулевое деление. Отвернуть стопор 11 на полоборота. Установка готова для исследований.
5. Поворачивая ротор сельсина-датчика при помощи рукоятки 10, снимать показания по шкале сельсина-приемника. Измерения производить по часовой стрелке (при положительном) и против часовой стрелки (при отрицательном) вращении ротора сельсина-датчика в пределах оборота через каждые 10°. Результаты измерения занести в табл. 1.

Таблица 1

где α1 – угол поворота ротора сельсина-датчика; α2 – угол поворота ротора сельсина-приемника; Δθ+, -Δθ– – погрешности для двух направлений вращения.

1. Определить статическую ошибку Δθm.

1.1.2. Определение зависимости синхронизирующего момента от угла рассогласования Мc=Мc(θ)

1. Поворачивая ротор СД при помощи рукоятки 10, установить шкалу СП так, чтобы рычаг с крючком 6 находился в горизонтальном положении. Записать показания шкалы сельсина-приемника СП и принять его за нулевое. Зафиксировать ротор СД стопором 11 и поворотом рукоятки 10 установить на ноль шкалу сельсина-датчика СД. Отвернуть на полоборота стопор 11.
2. Навешивать на крючок 6, соединенный с ротором сельсина-приемника, гири и поворотом ротора сельсина-датчика добиваться такого положения, чтобы шкала ротора сельсина-приемника  возвратилась в исходное состояние (в положение, принятое ранее за нулевое). Для каждого веса гирь снимать показания шкалы сельсина-датчика. Результаты измерения занести в табл.2.

Таблица 2.

где Р – суммарный вес гирь, Н; г = 50 мм – радиус подвеса гирь; Мс – синхронизирующий момент.

Из статической характеристики Мс(θ) определить удельный синхронизирующий момент (2) и опрокидывающий момент Мm – максимальный синхронизирующий момент, при котором исчезает устойчивое состояние сельсина-приемника.

1.2. Исследование индикаторной системы с дифференциальным сельсином.

Снимем  зависимости α2 = f(α1) при α3 = const, где α3 – угол поворота дифференциального сельсина.

1. Собрать схему согласно рис.5.
2. Установить ротор дифференциального сельсина 12  в двух любых положениях и, задавая угловые значения ротору сельсина-датчика (через 20°), снять показания по шкале сельсина-приемника. Результаты измерения занести в табл.3.

Таблица 3

2. Исследование сельсинов в трансформаторном режиме

2.1. Исследование системы без дифференциального сельсина
 

Определение зависимости ЭДС, наводимой в однофазной обмотке сельсина-приемника, от угла рассогласования Ест = Ест(θ).

1. Собрать трансформаторную схему синхронной связи согласно рис.6.
2. Установить ротор сельсина-датчика в нулевом положении рукояткой 10.
3. Вращая ротор сельсина-приемника и фиксируя его через определенные интервалы (α2 =0°, 15°, 30°…) по всей шкале сельсина, измерять ЭДС рассогласования Ест вольтметром 9. Результаты измерений занести в табл.5. Исследовать форму напряжения на выходе при помощи осциллографа 13.

Таблица 5

Содержание отчета

1. Привести исследуемые схемы
2. Привести все таблицы, графики и расчеты.
3. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Почему при θ = α1 – α2 = 180° сельсины в индикаторном режиме неустойчивы, хотя Мс(180°) = 0?
2. Почему обмотка синхронизации сельсинов делается трехфазной и равномерно распределенной по окружности статора (ротора)?
3. Почему удельный синхронизирующий момент (2) определяется в точке θ = 0?
4. При каком режиме работы сельсинов токи во всех трех фазах обмоток синхронизации могут быть равны нулю и при каком они всегда не равны нулю?
5. Почему в случае (4) происходит алгебраическое суммирование, а в случае (5) – вычитание?
6. Почему сельсинную пару в трансформаторном режиме называют сельсинным датчиком угла рассогласования?
7. Динамические свойства сельсинной пары в индикаторном и трансформаторном режимах.

Уважаемый посетитель!

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Ссылка на скачивание — внизу страницы.

Сельсинная передача

Cтраница 1

Сельсинная передача срабатывает с точностью одного градуса; фиксирование производится ( учитывая, что ошибка происходит когда фиксируются диски 9 и 16) с точностью 0 1 мм.
 [1]

Сельсинная передача, использующая сельсин-датчик 1 и сельсин-трансформатор 2, выполняет роль устройства сравнения.
 [3]

Сельсинная передача применяется только для достаточно мощных измерительных механизмов, так как сельсины имеют значительное трение в подшипниках.
 [5]

Сельсинные передачи применяются во многих устройствах автоматики и телемеханики.
 [6]

Сельсинная передача может работать в двух режимах: трансформаторном и индикаторном. При работе в трансформаторном режиме входной величиной является разность углов поворота обоих роторов.
 [7]

Сельсинные передачи бывают простые и дифференциальные. Простые передачи могут работать точно только при очень небольших нагрузках на роторе сельсина-приемника. Даже трение в подшипниках вносит в точность поворота определенную погрешность.
 [9]

Простая сельсинная передача при нагрузке теряет точность. Поэтому для автоматического управления применяют сельсины дифференциального действия. Тогда при повороте ротора датчика в обмотках дифференциального сельсина возникает напряжение, пропорциональное разности положений обоих роторов. Обратная связь осуществляется путем передачи вращения от винта к ротору дифференциального сельсина. Когда винт ( ведомый вал) займет точно такое же положение, как и ротор датчика, напряжение, управляющее двигателем привода, будет равно нулю и движение рабочего органа прекратится.
 [10]

Обычно сельсинная передача механического движения работает с небольшим углом рассогласования в между роторами датчика и приемника. Величина этого угла рассогласования характеризует точность передачи механических движений ротора датчика, и так как удельный синхронизирующий момент т есть момент, действующий между роторами приемника и датчика при угле рассогласования 91 ( см. фиг.
 [11]

Параллельно основной сельсинной передаче включается другая ускоренная передача, причем сельсин-трансформатор этой передачи соединяется редуктором с управляемым механизмом. Обе передачи должны быть так отрегулированы, чтобы нулевому рассогласованию отвечали нулевые напряжения на выходных обмотках обеих систем. Переключение одной системы на другую производится специальным переключающим устройством релейного типа.
 [12]

Работает сельсинная передача следующим образом.
 [14]

Для немногооборотных сельсинных передач п тах, как уже указывалось, не является лимитирующим параметром, и вместо п гаах в формулу нужно подставить величину ппред.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

§ 5.6. Работа сельсинов в трансформаторном режиме

Простейшая схема работы сельсинов в трансформаторном режиме показана рис. 5.11.

Рис. 5.11. Трансформаторная схема «передачи угла».
УПУ – усилительно-преобразовательной устройство;
СД – силовой двигатель;
О – объект управления

Однофазная обмотка
возбуждения сельсина-датчика создает пульсирующий магнитный поток Ф_вд,
который индуцирует в обмотках синхронизации ЭДС:

Под действием ЭДС по
обмоткам и линиям связи протекают токи, обобщенное выражение которых будет I_ф=
E_ф/2Z_ф. Здесь индекс «ф» означает ток, ЭДС и
полное сопротивление фазы ротора плюс половину сопротивления линии. Токи,
протекая по фазам приемника, создают результирующую НС приемника F_рп.
Ее пространственное положение зависит от положения обмоток синхронизации
датчика и приемника относительно своих обмоток возбуждения. За исходное
принимается такое положение, при котором эта НС будет перпендикулярна обмотке возбуждения приемника.

При повороте датчика на
какой-то уголa_дна такой же угол,
но в обратную сторону повернется результирующая НС приемника. Продольная
составляющая этой НС F_рпd наведет в обмотке возбуждения приемника
ЭДС, которая через усилительно-преобразовательное устройство (УПУ) будет
воздействовать на силовой двигатель (СД). Тот придет во вращение и начнет
поворачивать объект управления (О), а вместе с ним и ротор сельсина-приемника
до тех пор, пока результирующая НС F_рп не повернется на
заданный угол, т.е. снова не станет перпендикулярной оси обмотки возбуждения
приемника, ибо только в этом положении в ней не будет ЭДС и двигатель
перестанет вращаться.

На первый взгляд поворот
результирующей НС приемника в сторону, противоположную датчику, кажется
странным. Однако рис. 5.12 поясняет это обстоятельство. При этом нужно иметь в
виду, что НС датчика всегда направлена встречно НС возбуждения (принцип Ленца),
а токи в одноименных фазах датчика и приемника протекают в противоположных
направлениях.

Рис. 5.12. К вопросу о повороте НС сельсина приемника в трансформаторной
схеме «передачи угла»

Найдем величину и закон
изменения ЭДС в обмотке возбуждения сельсина-приемника. Для чего сначала
спроектируем НС отдельных фаз приемника на оси d и q

С учетом значений ЭДС,
обобщенного значения токов и НС фаз

Результирующая НС

т.е. результирующая НС обмоток синхронизации
сельсина-приемника не зависит от угла рассогласования и всегда в 1, 5 раза
превышает амплитуду НС одной фазы.

Намагничивающая сила F_d
создает магнитный поток Ф_d, который наводит в обмотке
возбуждения датчика ЭДС

т.е. выходная ЭДС является гармонической
функцией угла рассогласования датчика и приемника. Поскольку в неявнополюсных
сельсинах такую зависимость реализовать проще, чем в явнополюсных, трансформаторные сельсины целесообразнее выполнять неявнополюсной
конструкции.

Точность трансформаторных
сельсинов-приемниковопределяется так же, как и точность индикаторных
сельсинов-датчиков, т.е. ошибкой асимметрии, в зависимости от которой
трансформаторные сельсины-приемники делятся на семь классов точности.

Качество работы трансформаторной
схемы зависит от ряда факторов: 1) удельного выходного напряжения — U_у;
2) остаточного выходного напряжения — U_О; 3) удельной выходной
мощности — Р_у.

Удельное выходное напряжение
— напряжение при q =
1⁰, определяет
чувствительность всей системы. Повысить его значение можно путем увеличения
числа витков обмотки возбуждения, разумеется, до определенных пределов, ибо при
чрезмерном увеличении W_в возрастает внутреннее сопротивление
обмотки, увеличивается внутреннее падение напряжения и снижается выходная
мощность сельсина. Кроме неявнополюсной конструкции, трансформаторные
сельсины отличаются от индикаторных еще и большим числом витков обмотки
возбуждения.

Остаточное напряжение —
напряжение на обмотке возбуждения при отсутствии угла рассогласования. Оно
обуславливается магнитной связью результирующей НС приемника и перпендикулярной
ей обмоткой возбуждения, которая возникает вследствие погрешностей
изготовления, наличия потоков рассеяния и других причин, главным образом
технологического характера. Обычно U₀ = 0,2 – 0,5 В.

Удельная выходная мощность —
мощность приq =
1⁰. Чем выше этот показатель, тем раньше начинает работать усилитель, тем выше становиться
чувствительность системы.

§ 5.7. Некоторые особенности конструкции сельсинов

Все сельсины
(индикаторные и трансформаторные) выпускаются только двухполюсными. Почему?
Ответ на вопрос смотрите на рис. 5.13, где показано два положения обмоток
синхронизации четырехполюсного сельсина: одно сплошными линиями, другое,
повернутое на 180⁰, — пунктирными линиями. Легко убедиться, что
магнитные условия в этих положения совершенно одинаковые, а это значит, что в
индикаторном режиме сельсин будет иметь два устойчивых положения
в пределах одного оборота. Ясно, что это недопустимо. Сельсин должен
иметь только одно устойчивое положение в пределах одного оборота, что возможно
только в двухполюсном исполнении.

Рис. 5.13. К вопросу о числе полюсов сельсинов

Большинство сельсинов
выпускается с тремя обмотками синхронизации. Почему? На рис. 5.14 показана
индикаторная схема с сельсинами, имеющими по одной обмотке синхронизации (такие
сельсины называются одоосными). Очевидно, что при повороте датчика на
угол a_д приемник повернется на
такой же угол, но может как согласно с датчиком, так и противоположно ему, ибо
магнитные условия при +a_пи -a_п совершенно одинаковые.
Поэтому одноосные сельсины могут применяться только в установках, в которых
направление поворота приемной оси заранее однозначно определено.

§ 5.8. Дифференциальный сельсин

Дифференциальные
сельсины (ДС) применяются в тех случаях, когда приемная ось должна
поворачиваться на угол, равный сумме или разности углов поворота
двух задающих осей. На рис.5.15 представлена схема индикаторной связи с
использованием в качестве приемника дифференциального сельсин.

Конструктивно
дифференциальный сельсин не отличается от асинхронного двигателя с фазным
ротором.

Рис. 5.15. Система синхронной связи с дифференциальным сельсином

Магнитные потоки
возбуждения первого и второго датчиков Ф_в1, Ф_в2
индуцируют в обмотках синхронизации ЭДС, под действием которых протекают токи и
возникают магнитные потоки статора и ротора дифференциального сельсина Ф_с,
Ф_р. В согласованном положении (a_д1 = 0, a_д2 = 0) эти потоки
совпадают и момент ДС равен нулю (рис. 5.16, а).

Рис. 5.16. К вопросу о работе дифференциального сельсина

При повороте датчиков на
углы a_д1 и a_д2на такие же углы, но в
обратном направлении (см. § 5.6) повернутся магнитные потоки статора и ротора
ДС. Между ними образуется уголq в данном случае равныйсумме углов a_д1 и a_д2(рис.5.16 б). Стремление потоков
Ф_с, Ф_р снова придти в согласованное положение приводит к
образованию вращающего момента ДС, под действиемкоторого его ротор
поворачивается на уголq. Направление поворота
ротора ДС всегдасовпадает
с направлением поворота вектора Ф_р к вектору Ф_с. Если датчики повернуть
на углыa_д1 и a_д2в одном направлении,
ротор ДС повернется на угол q, равный их разности.

§ 5.9. Магнитоэлектрические сельсины (магнесины)

Магнесины — миниатюрные
бесконтактные сельсины применяются в системах индикаторной связи при коротких
расстояниях между датчиком и приемником в условиях невысоких требований к
точности передачи угла.

Рис. 5.17. Схема синхронной связи на магнесинах

Статор магнесина выполнен из листового пермалоя в виде тороида, на котором намотана кольцевая
обмотка возбуждения (рис.5.17). Через 120⁰ на обмотке сделаны два
отвода. Ротор — постоянный магнит цилиндрической формы.

При питании обмотки
возбуждения переменным током возникает магнитный поток Ф_В, который
замыкается по тороиду и пульсирует с частотой сети возбуждения f₁
(рис.5.18). В те моменты времени, когда поток максимальный, пермалоевый
сердечник сильно насыщается и его проводимость l становится минимальной.
В те же моменты времени, когда поток Ф_В минимальный или равен
нулю, проводимость пермалоя становится максимальной. Таким образом, за один
период изменения потока Ф_В проводимость пермалоя дважды изменяется
по величине, т.е. она пульсирует сдвойной частотой f = 2f₁.

В такт с проводимость
сердечника изменяется поток постоянного магнита Ф_ПМ, также
замыкающийся по тороиду. Этот поток индуцирует в обмотке магнесина ЭДС двойной
частоты. Если датчик и приемник находятся в согласованном положении, ЭДС
двойной частоты в точках 1,2,3 датчика и соответственно 1,2,3 приемника
равны и взаимно уравновешивают друг друга.

При повороте датчика на
какой-то угол равенство ЭДС нарушается, по обмоткам протекают токи двойной
частоты, которые, взаимодействуя с потоком постоянного магнита, развивают
вращающий момент и поворачивают приемник на заданный угол. Следует заметить,
что ЭДС основной частоты в точках 1,2,3 не зависит от положения ротора.

Обычно погрешность
магнесинов составляет 1 ÷ 2,5⁰.

Рис. 5.18. К вопросу о работе синхронной связи
на магнесинах

Далее…