Сельсинная дистанционная передача

В ряде случаев возникает необходимость передавать на расстояние сигналы преобразователя в виде нескольких оборотов выходной оси преобразователя или линейного перемещения в несколько метров.

В частности, такая задача ставится при передаче показаний уровнемеров. Решение подобных задач возможно посредством сельсинных передач.

Сельсин предоставляет собой миниатюрную трехфазную электрическую машину, сходную с синхронным генератором или двигателем.

Статор сельсина имеет одну обмотку (обмотка возбуждения), а ротор три обмотки (обмотка синхронизации), оси которых сдвинутых на 120°. Существует другая модификация сельсинов – с трехфазной обмоткой возбуждения.

Сельсины подразделяют в зависимости от выполняемой функции в схемах передачи угла. Сельсин, поворотом ротора которого задается передаваемый угол, называют сельсин-датчиком, а сельсин, ротор которого воспроизводит передаваемый угол, называют сельсин-приемник. Различают два режима работы сельсинов – индикаторный и трансформаторный.

Схема индикаторной связи приведена на рис. 2.

Будем считать, что оба сельсина совершенно одинаковы и от одного датчика питается только один приемник

При питании обмоток возбуждения датчика и приемника переменным током возникают пульсирующие потоки возбуждения Ф_вд и Ф_вп, которые индуцируют в обмотках синхронизации ЭДС (Е_д1,..., Е_п3). Величина каждой ЭДС зависит от углового положения соответствующей обмотки относительно оси поля возбуждения. Если принять гармонический закон распределения индукции магнитного поля, то:

Здесь Е_m- максимальное значение ЭДС, которое получается при соосном положении обмотки синхронизации и обмотки возбуждения. Из рис. 2 видно, что в любой момент времени ЭДС одноименных фаз датчика и приемника направлены встречно. Если сельсины находятся в согласованном положении, ЭДС одноименных фаз датчика и приемника равны по величине и уравновешивают друга.

При повороте датчика на угол α_д равенство ЭДС нарушается. По обмоткам синхронизации и линиям связи протекают токи, которые, взаимодействуя с потоками возбуждения, создают моменты, в равной мере действующие на вал датчика и приемника. Поскольку датчик обычно фиксируется, приемник будет поворачиваться в ту же сторону и на такой же угол, ибо только при согласованном положении ЭДС вновь будут уравновешивать друг друга.

Простейшая схема работы сельсинов в трансформаторном режиме показана рис. 3, где 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 п е р п е н д и к у л я р н а обмотке возбуждения приемника.

При повороте датчика на какой-то угол α_д на 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.

Точность трансформаторных сельсинов-приемников определяется 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.

У д е л ь н о е 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.

О с т а т о ч н о е 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.

У д е л ь н а я выходная мощность - мощность приq = 1⁰. Чем выше этот показатель, тем раньше начинает работать усилитель, тем выше становиться чувствительность системы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: