ГЛАВА 5.ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Классификация основных типов электромашинных измерительно-преобразовательных устройств, применяемых для реализации обратных связей по углу и скорости, приведена на рис.5.1

Рис.5.1

Сельсинами называют электрические микромашины переменного тока,обладающие способностью самосинхронизации и применяемые в синхронных системах дистанционной передачи угла в качестве датчиков и приемников. Передача угловой величины в такой системе происходит синхронно, синфазно и плавно. При этом между устройством, задающим угол (датчиком), и устройством, принимающим передаваемую величину (приемником), существуют только электрические соединения в виде линии связи.

В аналоговых системах дистанционной передачи угла однофазные сельсины работают в индикаторном или трансформаторном режимах. В индикаторном режиме датчик поворачивается принудительно, а приемник устанавливается в согласованное с датчиком положение под воздействием собственного синхронизирующего момента. Этот режим используют в системах контроля угла поворота объекта. Погрешность передачи угла у сельсинов различного класса порядка 0,5°-1,5°. В трансформаторном режиме датчик поворачивается принудительно, а приемник вырабатывает напряжение, являющееся синусной функцией угла рассогласования.Погрешность передачи угла составляет от 5 до 30 угловых минут

В цифровых и цифро - аналоговых системах управления сельсины могут использоваться в качестве измерительных преобразователей угла в напряжение переменного тока, амплитуда которого модулирована по гармоническому закону от угла поворота ротора, особенно при частоте напряжения питания 50Гц.

Конструкция. Однофазные сельсины по конструкции и наличию скользящего контакта можно подразделить на контактные и бесконтактные.

Рис 5.2

Контактные сельсины состоят из двух частей: статора и ротора. На статоре (или роторе) располагают однофазную обмотку возбуждения В (рис. 5.2,а); на роторе (или статоре) – обмотку синхронизации С.

У однофазных сельсинов обмотку синхронизации выполняют по типу трехфазной, т.е. три отдельные обмотки смещены в пространстве на 120° и соединены в звезду. Обмотка синхронизации всегда распределенная; обмотка возбуждения может быть и распределенной, и сосредоточенной.

Число пар полюсов в сельсине выбирают равным единице (р_м=1), чтобы получить самосинхронизацию в пределах одного оборота.

Наличие скользящих контактов значительно снижает надежность контактных сельсинов. Поэтому были разработаны также бесконтактные сельсины: с униполярным возбуждением ротора со стороны статора и с переходным кольцевым трансформатором.

Принцип работы.Обмотка возбуждения сельсина создает пульсирующий магнитный поток. Этот поток, проходя по магнитопроводу сельсина, пересекает витки обмотки синхронизации и наводит в них трансформаторные ЭДС, зависящие от угла поворота ротора. Так как при повороте ротора взаимоиндуктивность между обмотками возбуждения и синхронизации плавно изменяется по закону косинуса, то в обмотке синхронизации наводятся фазные ЭДС, пропорциональные косинусу угла поворота ротора:

Е₁= Е_max cos θ

Е₂= Е_max cos (θ -120°)

Е₃= Е_max cos (θ -240°) , (5.1)

где θ - угол поворота ротора сельсина от исходного положения (за исходное положение принимается такое, когда обмотка, образующая первую фазу обмотки синхронизации, соосна с потоком возбуждения); Е_max– наибольшее действующее значение фазной ЭДС обмотки синхронизации, соответствующее совпадению оси фазы и потока возбуждения.Сдвиг по фазе этих трех ЭДС либо 0 ,либо 180°.