Работа сельсинов в индикаторном режиме (понятие режима, схема включения, принцип работы, основные показатели)

    Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Дальневосточный федеральный университет

 

Инженерная  школа

 

Кафедра электроэнергетики  и электротехники

 

 

 

 

Реферат на тему:

 

Работа сельсинов  в индикаторном режиме (понятие режима, схема включения, принцип работы, основные показатели)

 

 

по дисциплине «Электрические машины систем автоматики»

Специальность 140600 «электропривод и автоматика промышленных установок и технологических  комплексов»

 

 

 

 

 

 

 

	Выполнил студент гр. ВЦ-0841   _____________ Комаров Е.В.
Регистрационный №           _________     _________________ Подпись                                           И.О.Фамилия	Проверил профессор   _____________ Сергеев В.Д.
«___»__________________2013г.

 

 

 

 

 

 

г.Владивосток 2013г.

 

Введение

 

     Сельсин –  индукционная машина системы  индукционной связи.

     Сельсинами  называются электрические микромашины  переменного тока, обладающие свойством  самосинхронизации. Сельсин передачи  работает по принципу обычной  механической передачи, только крутящий  момент между валами передаётся  не зубьями шестерён, а магнитным  потоком без непосредственного  контакта.

 

 

Общие сведения

 

При решении технических  задач нередко возникает необходимость  в передаче на расстояние угловых  перемещений (или синхронного вращения) двух или нескольких валов, находящихся на расстоянии друг от друга. Это можно осуществить с помощью электрических систем синхронной связи.

Системой синхронной связи  является электрическая связь, обеспечивающая одновременный поворот или синхронное вращение двух или нескольких механически не связанных между собой осей механизмов.

Система синхронной связи  состоит из задающего устройства (датчика), одного или нескольких приемных устройств (приемников) и линии связи.

Ось датчика жестко связана  с задающим устройством, которое  поворачивает (или вращает) ее на определенный угол.

   Приемник, жестко связанный с исполнительной осью, может воспроизводить перемещение оси датчика:

вращением или поворотом  оси приемника синхронно с  осью датчика (индикаторный режим работы);

созданием на выходе ЭДС, величина и фаза которой зависят от угла поворота оси датчика (трансформаторный режим работы).

Сельсины в зависимости  от числа фаз первичной цепи (обмотки  возбуждения) делятся на трехфазные и однофазные. Трехфазные сельсины не нашли широкого применения из-за малой устойчивости и неравенства синхронизирующих моментов при повороте ротора в направлении, совпадающем с направлением вращения поля статора и против него. В связи с этим для системы синхронной связи используются, как правило, однофазные сельсины. По конструкции они делятся на контактные и бесконтактные, в контактных сельсинах первичная обмотка (обмотка возбуждения) иди вторичная обмотка (обмотка синхронизация) располагается на подвижном роторе, а электрическая связь в этом случае осуществляется с помощью скользящих контактов (колец и веток). Число контактных пар зависит от места расположения обмоток: в сельсинах с обмоткой возбуждения на роторе располагают две контактные пары, а в сельсинах с обмоткой синхронизации на роторе – три контактные пары.

Наличие контактных пар является недостатком контактных сельсинов, так как точность и надежность работы сельсинов зависит от переходного  сопротивления контактов, меняющегося  во времени. С целью устранения указанного недостатка применяются бесконтактные сельсины,  имеющие подвижную однофазную обмотку возбуждения и неподвижную трехфазную обмотку синхронизации.

Статор бесконтактного сельсина обычно набирают из отдельных листов электротехнической стали, в пазах  располагают трехфазную обмотку, соединенную  в звезду.

Ротор в этом случае имеет  два полюса, разделенных немагнитным  промежутком. Полюса ротора, как правило, набирают из изолированных листов электротехнической стали.

При работе сельсина коэффициент  взаимоиндукции обмотки возбуждения  с той или иной фазой обмотки  синхронизации зависит от положения  ротора сельсина с немагнитным промежутком  (оси полюса) по отношению к оси  обмотки синхронизации.

В качестве недостатков бесконтактных  сельсинов следует отметить низкий cosφ из-за большого магнитного сопротивления (четыре воздушных зазора) на пути магнитного потока и сложность их конструкции.

Сельсинная передача, как  правило, рассматривается как безинерционное устройство.

 

Индикаторный  режим работы сельсинов

 

Индикаторная система  синхронной связи состоит из двух одинаковых сельсинов (датчика и приемника) и линии связи (рис.4.1).

Обмотки возбуждения обоих  сельсинов в этом случае подключаются к одному источнику переменного  тока U~. Обмотки синхронизации приемника  и датчика соединяются между  собой.

Если обозначить углы поворота обмотки синхронизации (фазы А) датчика  и приемника относительно оси  обмотки возбуждения соответственно через α и β, то угол θ = α ±  β = 0 будет углом рассогласования  между осью обмотки синхронизации  и осью обмотки возбуждения датчика  и приемника.

 

Рис. 4.1. Индикаторная схема включения  сельсинного датчика

 

При подключении обмоток возбуждения  к источнику питания магнитный  поток, пульсирующий с частотой сети, будет наводить в каждой фазе синхронизирующей обмотки трансформаторные ЭДС, действующие  значения которых зависят от положения  осей фаз относительно магнитного потока.

В цепи каждой фазы будет действовать результирующая ЭДС Е, равная встречно направленным фазным ЭДС приемника и датчика:

 

;    (4.1)

.

 

Здесь Е_АП; Е_ВП; Е_СП; Е_АД; Е_ВД; Е_СД – действующие значения фазовых ЭДС датчика и приемника соответственно;

Е_max - максимальное действующее значение фазной ЭДС.

При одинаковом расположении обмоток синхронизации приемника  и датчика по отношению к соответствующим  осям обмоток возбуждения (α =0,        β = 0) в одноименных фазах обмоток  синхронизации приемника и датчика  будут индуцироваться одинаковые ЭДС. Тогда ∆E_A = ∆E_B = ∆E_C = 0. В обмотках синхронизации будут отсутствовать вращающие моменты. Такое положение сельсинов называют согласованным.

При неравенстве углов  α и β в фазах обмоток  синхронизации датчика и приемника  и линии связи появятся уравнительные  токи, так как ∆E_A ≠ 0, ∆E_B ≠ 0, ∆E_C ≠ 0. В результате взаимодействия этих токов с потоком возбуждения на роторы датчика и приемника будут действовать вращающие  моменты, стремящиеся уменьшить угол рассогласования θ.

Поскольку ротор датчика  бывает механически связан с командным  валом, а ротор приемника свободен, то под действием вращающего момента  он поворачивается до согласованного положения с ротором датчика. Величина момента синхронизации  определяется как

                          ,                                     (4.2)

где m_c – удельный синхронизирующий момент.

При малых θ можно принять sinθ ≈ θ , тогда

 

Величина является показателем  крутизны нарастания статического момента  при малых θ. Точность передачи в  индикаторном режиме тем выше, чем  больше величина М_С.

Важнейшими факторами, влияющими  на точность работы сельсинов в индикаторном режиме, являются: удельный синхронизирующий момент, момент трения приемника и  момент сопротивления на его валу, сопротивление линии связи, магнитная  и электрическая асимметрия, несбалансированность ротора приемника, изменение напряжения и частота питания сети.

При рассмотрении точности синхронной передачи необходимо различать  статическую и динамическую точность передачи.

Статическая точность передачи характеризуется величиной статической  ошибки θ_ст, определяемой углом θ в состоянии равновесия (при отсутствии вращения). Величина θ_ст зависит от нагрузки или внешнего момента на валу приемника, а также от собственной погрешности сельсинов,  в функции которой сельсины различают по классам точности (табл.4.1).

Величина, обратная статической  ошибке, характеризует добротность  синхронной передачи.

Динамическая точность характеризуется  величиной динамической ошибки, определяемой углом рассогласования осей датчика и приемника в режиме вращения. Ошибки сельсинов измеряются в градусах.

 

                                                                                                                            Таблица 4.1

Погрешности	Классы точности
	1	2	3
Максимальная погрешность	до ± 0,75	от ± 0,75	от ± 1,5
сельсинов-приемников, град	до ± 0,75	до ± 1,50	до ± 2,5
Максимальная погрешность	до ± 0,25	от ± 0,75	от ± 0,5
сельсинов-приемников, град		до ± 0,5	до ± 1,0

 

По величине М_с сельсины делятся на индикаторные и силовые. В первом случае момент на валу приемника достаточен лишь для перемещения маломоментной указательной системы, во втором случае он может преодолеть значительный момент сопротивления со стороны нагрузки. Этот случай, как правило, имеет место при работе сельсинов в трансформаторном режиме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Попков С.Л. Основы следящего электропровода. - М.: Оборонгаз, 1958.
2. Колосов С.П., Калмыков И. В., Нефедова В. И. Элементы автоматики.      М.: Машиностроение, 1970.
3. Свечарник Д.В. Дистанционные передачи. – М.: ГЭИ, 1959.
4. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. - М.: Машиностроение, 1978.
5. Википедия (Wikipedia)