Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатели сельсины

Что такое двигатели сельсины

Основные определения, термины
и понятия по военно-технической подготовке

  • Военно-техническая подготовка
  • Тактитка зенитных ракетных войск
  • Боевое применение зенитного ракетного комплекса

1.6. Электрические машины.

Электрическая машина — это электромеханический преобразователь энергии, основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Ампера, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

1.6.1. Двигатели.

Электрический двигатель — электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом при этом является выделение тепла.

В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя:

При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера (на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует ЭДС), ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов.

Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризуется cкольжением. Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора.

Асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях техники. Особенно это касается простых по конструкции и прочных трехфазных асинхронных двигателей с коротко-замкнутыми роторами, которые надежнее и дешевле всех электрических двигателей и практически не требуют никакого ухода. Название «асинхронный» обусловлено тем, что в таком двигателе ротор вращается не синхронно с вращающимся полем статора. Там, где нет трехфазной сети, асинхронный двигатель может включаться в сеть однофазного тока.

Статор асинхронного электродвигателя состоит, как и в синхронной машине, из пакета, набранного из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, в пазах которого уложена обмотка. Три фазы обмотки статора асинхронного трехфазного двигателя, пространственно смещенные на 120°, соединяются друг с другом звездой или треугольником.

Для синхронной частоты вращения nc поля электродвигателя с р парами полюсов справедливо при частоте тока f :

.

При частоте 50 Гц получаем для p = 1, 2, 3 (двух-, четырех- и шести-полюсных машин) синхронные частоты вращения поля nc = 3000, 1500 и 1000 об/мин.

Рис 1. Пример работы двигателя.

1.6.2. Генераторы.

Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

,

устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока Ф пронизывающего обмотку генератора.

1.6.3. Преобразователи электроэнергии.

Преобразователь электрической энергии — это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии (напряжения, частоты, числа фаз, формы сигнала).

Классификация по характеру преобразования:

Выпрямитель — устройство, предназначенное для преобразования энергии источника переменного тока в постоянный ток.

Инвертор — устройство, задача которого обратна выпрямителю, то есть преобразование энергии источника постоянного тока в энергию переменного тока.

Инверторы подразделяются на два класса: ведомые сетью (зависимые) и автономные.

Ведомые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей её в сеть переменного тока, то есть осуществляют преобразование, обратное выпрямителю.

Автономные инверторы — устройства, преобразующие постоянный ток в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работающие на автономную (не связанную с сетью переменного тока) нагрузку.

Преобразователь частоты — вторичный источник электропитания, вырабатывающий переменный электрический ток с частотой, отличной от частоты тока исходного источника.

Преобразователи напряжения:

  • импульсные источники питания
  • источники бесперебойного питания
  • трансформаторы напряжения

Классификация по способу управления:

  • Импульсные (на постоянном токе)
  • Фазовые (на переменном токе)

Классификация по типу схем:

  • Нулевые, мостовые
  • Трансформаторные, бестрансформаторные
  • Однофазные, двухфазные, трёхфазные…

Классификация по способу управления

  • Управляемые
  • Неуправляемые

1.6.4. Усилители.

Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.

Структура усилителя

Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления, соединённых между собой прямыми связями

В большинстве усилителей, кроме прямых, присутствуют и обратные связи (межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала. В некоторых случаях обратные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) — для температурной стабилизации усилителя или частотнозависимые элементы — для выравнивания частотной характеристики

Некоторые усилители (обычно УВЧ радиоприёмных и радиопередающих устройств) оснащены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) или автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать приблизительно постоянный средний уровень выходного сигнала при изменениях уровня входного сигнала.

Между каскадами усилителя, а также в его входных и выходных цепях, могут включаться аттенюаторы или потенциометры — для регулировки усиления, фильтры — для формирования заданной частотной характеристики и различные функциональные устройства — нелинейные и др.

Как и в любом активном устройстве, в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания.

Каскады усиления

Каскад усиления — ступень усилителя, содержащая один или несколько усилительных элементов, цепи нагрузки и связи с предыдущими или последующими ступенями.

В качестве усилительных элементов обычно используются электронные лампы или транзисторы (биполярные, полевые), иногда, в некоторых особых случаях, могут применяться и двухполюсники, например, туннельные диоды (используется свойство отрицательного сопротивления) и др. Полупроводниковые усилительные элементы (а иногда и вакуумные) могут быть не только дискретными (отдельными) но и интегральными (в составе микросхем), часто в одной микросхеме реализуется полностью законченный усилитель.

В зависимости от способа включения усилительного элемента различаются каскады с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором (эмиттерный повторитель) (у биполярного транзистора), с общим затвором, общим истоком, общим стоком (истоковый повторитель) (у полевого транзистора) и с общей сеткой, общим катодом, общим анодом (у ламп)

Каскад с общим эмиттером (истоком, катодом) — наиболее распространённый способ включения, позволяет усиливать сигнал по току и напряжению одновременно, сдвигает фазу на 180°, то есть является инвертирующим.

Каскад с общей базой (затвором, сеткой) — усиливает только по напряжению, применяется редко, является наиболее высокочастотным, фазу не сдвигает.

Каскад с общим коллектором (стоком, анодом) — называется также повторителем (эмиттерным, истоковым, катодным), усиливает ток, оставляя напряжение сигнала равным исходному. Применяется в качестве буферного усилителя. Важными свойствами повторителя являются его высокое входное и низкое выходное сопротивления, фазу не сдвигает.

Каскад с распределенной нагрузкой — каскад, занимающий промежуточное положение между схемой включения с общим эмиттером и общим коллектором. Как вариант каскада с распределенной нагрузкой, выходной каскад усилителя мощности «двухподвес». Важными свойствами являются задаваемый элементами схемы фиксированный коэффициент усиления по напряжению и низкие нелинейные искажения. Выходной сигнал дифференциальный.

Каскодный усилитель — усилитель, содержащий два активных элемента, первый из которых включен по схеме с общим эмиттером (истоком, катодом), а второй — по схеме с общей базой (затвором, сеткой). Каскодный усилитель обладает повышенной стабильностью работы и малой входной ёмкостью. Название усилителя произошло от словосочетания «КАСКад через катОД» (англ. CASCade to cathODE)

Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными.

Однотактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает во входную цепь одного усилительного элемента или одной группы элементов, соединённых параллельно.

Двухтактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает одновременно во входные цепи двух усилительных элементов или двух групп усилительных элементов, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°.

Рис 2. Схема типичного УНЧ с обратной связью.

1.6.5. Сельсины.

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

В различных отраслях промышленности, в системах автоматики и контроля часто возникает необходимость синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, механически не связанных друг с другом (например, на РЛС — радиолокационных системах с вращающейся антенной). Такие задачи решаются с помощью систем синхронной связи.

Простейший сельсин состоит из статора с трёхфазной обмоткой (схема включения — треугольник или звезда) и ротора с однофазной обмоткой. Два таких устройства электрически соединяются друг с другом одноимёнными выводами — статор со статором и ротор с ротором. На роторы подаётся одинаковое переменное напряжение. При таких условиях вращение ротора одного сельсина вызывает поворот ротора другого сельсина. При повороте одного из сельсинов (сельсин-датчика) на определённый угол в нём наводится ЭДС, отличная от первоначальной. Поскольку сельсины (их роторы) соединены, то эта же ЭДС будет возникать и во втором сельсине (сельсин-приёмнике) и по правилу левой руки он отклонится от первоначального положения на тот же угол.

Сельсины и системы дистанционной передачи угла поворота подразделяются на две группы: трёхфазные силовые и однофазные.

Трёхфазные сельсины применяются в системах, где требуется обеспечить синфазное и синхронное вращение двух двигателей (валов), находящихся на расстоянии друг от друга.

Однофазные сельсины могут работать в двух режимах.

Индикаторный режим . Сельсин-датчик принудительно поворачивается на определённый угол, а сельсин-приёмник устанавливается в соответствующее ему положение.

Трансформаторный режим . Сельсин-датчик принудительно поворачивается на определённый угол, а на выходе сельсин-приёмника формируется напряжение, являющееся функцией угла рассогласования между ними.

Читать еще:  Что ядерный космический двигатель 2014

Для обоих режимов существуют схемы включения:

  • парная (датчик и приёмник),
  • многократная (датчик и несколько приёмников),
  • дифференциальная (два датчика и приёмник).

Рис 3. Система из двух простых сельсинов

Рис 4. Схема подключения однофазных сельсинов в индикаторном режиме

Рис 5. Внешний вид сельсина

1.6.6. Силовой следящий привод.

Электрический привод (сокращённо — электропривод, ЭП) — это управляемая электромеханическая система, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую и обратно и управления этим процессом.

Рис 6. Иллюстрация функциональных элементов.

Регулятор ( Р ) предназначен для управления процессами, протекающими в электроприводе.

Электрический преобразователь ( ЭП ) предназначен для преобразования электрической энергии сети в регулируемое напряжение постоянного или переменного тока.

Электромеханический преобразователь ( ЭМП ) — двигатель, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую.

Механический преобразователь ( МП ) может изменять скорость вращения двигателя.

Упр — управляющее воздействие.

ИО — исполнительный орган.

Функциональные части :

Силовая часть или электропривод с разомкнутой системой регулирования.

Система управления электропривода.

Следящий ЭП — электропривод, автоматически отрабатывающий перемещение исполнительного органа РМ с заданной точностью в соответствии с произвольно меняющимся сигналом управления.

Решение задач по ТОЭ, ОТЦ, Высшей математике, Физике, Программированию.

5. ИНДУКЦИОННЫЕ МАШИНЫ СИСТЕМ СИНХРОННОЙ СВЯЗИ — СЕЛЬСИНЫ

§ 5.1 Общие положения

В различных отраслях промышленности, в системах автоматики и контроля часто возникает необходимость синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, механически не связанных друг с другом. Такие задачи решаются с помощью систем синхронной связи.

Различают два вида систем синхронной связи: синхронного вращения («электрический вал»); и синхронного поворота («передача угла»).

В простейшем случае «электрический вал» может быть реализован на двух одинаковых асинхронных двигателях с фазным ротором, обмотки статора которых питаются от одной и той же сети трехфазного тока, а обмотки ротора соединены друг с другом (рис.5.1).

Рис. 5.1. Схема «электрического вала»

Системы передачи угла осуществляются с помощью специальных индукционных микромашин — сельсинов. С е л ь с и н а м и (от английского слова «selfsinchroniring») называются электрические микромашины переменного тока, обладающие свойством самосинхронизации.

Сельсины бывают трехфазные и однофазные. Т р е х ф а з н ы е сельсины конструктивно ничем не отличаются от асинхронных двигателей с фазным ротором. Однако они не получили большого распространения главным образом из-за неравенства синхронизирующих моментов при повороте ротора по полю и против поля.

О д н о ф а з н ы е сельсины конструктивно похожи на синхронные машины малой мощности, обмотка возбуждения которых питаются переменным током.

В системах автоматики «передача угла» осуществляется по двум, принципиально разным схемам: индикаторной и трансформаторной.

И н д и к а т о р н а я схема используется там, где на приемной оси небольшой момент статического сопротивления (стрелка, шкала прибора и т.п.). В этих схемах сельсин-приемник самостоятельно отрабатывает угол, заданный датчиком.

Т р а н с ф о р м а т о р н а я схема применяется в тех случаях, когда на приемной оси имеется значительный момент сопротивления. В таких схемах сельсин-приемник лишь управляет мощным силовым двигателем, осуществляющим поворот какого-то механизма.

Строго говоря, в каждой схеме должны использоваться свои сельсины: индикаторные или трансформаторные, хотя один и тот же сельсин может работать в любой из них.

§ 5.2 Устройство сельсинов

Сельсины состоят из статора и ротора. Они имеют одну обмотку возбуждения и три, сдвинутых в пространстве на 120 0 и соединенных в звезду, обмотки синхронизации. Сельсины бывают контактные и бесконтактные.

Рис.5.2. Конструктивные схемы контактных сельсинов

Магнитная система к о н т а к т н ы х сельсинов может быть неявнополюсной (рис.5.2, а,) или явнополюсной (рис.5.2, б, в). Обмотка возбуждения может располагаться как на роторе, так и на статоре. Первая конструкция более предпочтительна, т.к. имеет только два кольца вместо трех.

Большим недостатком контактных сельсинов является наличие скользящего контакта, переходное сопротивление которого может изменяться в довольно широких пределах. Это снижает точность передачи угла и уменьшает надежность работы систем синхронной связи.

Широкое распространение получили бесконтактные сельсины, не имеющие указанного недостатка.

Рис. 5.3. Конструктивная схема и магнитная цепь бесконтактного сельсина

Ротор-Р бесконтактного сельсина (рис.5.3) имеет два стальных пакета, разделенных немагнитным материалом — НМ (обычно сплавом алюминия). Пакеты ротора шихтованы в продольном направлении. Статор состоит из сердечника — С и двух колец — К. В пазах статора уложена обмотка синхронизации — ОС, выполненная по типу трехфазной. К кольцам примыкают пакеты внешнего магнитопровода — ВМ, то же шихтованных в продольном направлении. Обмотка возбуждения — ОВ выполнена в виде двух кольцевых катушек.

Магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения, замыкается по пути, показанному на рис.5.3. Из одного пакета ротора он проходит через небольшой воздушный зазор в статор — С. Затем по его спинке проходит половину окружности и выходит в другой пакет ротора. Отражаясь от косого зазора, он по кольцу — К и внешнему магнитопроводу — ВМ снова попадает в первый пакет ротора. При повороте ротора изменяется положение потока возбуждения относительно обмоток синхронизации, поэтому ЭДС, индуцируемые в них, будут зависеть от угла поворота ротора так же, как и в контактном сельсине.

Недостатком бесконтактных сельсинов является худшее использование активных материалов. Их масса примерно в 1, 5 раза больше, чем контактных. Объясняется это большими воздушными зазорами, вследствие чего сельсины имеют значительные потоки рассеяния и большие намагничивающие токи.

§ 5.3 Работа сельсинов в индикаторном режиме

Схема индикаторной связи приведена на рис. 5.4. Будем считать, что оба сельсина совершенно одинаковы и от одного датчика питается только один приемник.

Рис. 5.4. Индикаторная схема «передачи угла»

При питании обмоток возбуждения датчика и приемника переменным током возникают пульсирующие потоки возбуждения Фвд и Фвп, которые индуцируют в обмотках синхронизации ЭДС (Ед1. Еп3). Величина каждой ЭДС зависит от углового положения соответствующей обмотки относительно оси поля возбуждения. Если принять гармонический закон распределения индукции магнитного поля, то:

Здесь Еm-максимальное значение ЭДС, которое получается при соосном положении обмотки синхронизации и обмотки возбуждения. Из рис. 5.4 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 aд 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.

Найдем выражение синхронизирующего момента сельсинов.

Так как одноименные фазы датчика и приемника соединены встречно, то проходящий по ним ток:

где Zф-полное сопротивление обмотки синхронизации одного из сельсинов плюс половина сопротивления линии связи.

Подставляя значения ЭДС, учитывая, что

и обозначая разность углов поворота датчика и приемника aд-aпчерез угол рассогласования q, получим

Если один из сельсинов зафиксировать, а другой поворачивать на угол от 0 0 до 360 0 , то зависимость токов от угла рассогласования будет иметь вид, показанный на рис.5.5. Из формул токов и рис. 5.5 видно, что при любом угле рассогласования сельсинов сумма токов равна нулю. Поэтому в линиях связи отсутствует нулевой провод.

Рис.5.5. Зависимость токов в обмотках синхронизации в функции угла рассогласования

Недостатки, решения

  • Невысокая точность синхронизации, когда сельсин находится под нагрузкой. Для этого в передающей цепи применяют пару сельсинов — «грубый» и «точный» (последний установлен через редуктор и за один оборот основного вала делает несколько оборотов). Если сигнал с грубого сельсина слабее некоторого порога, автоматика передаёт в линию сигнал с точного.
  • Не нагруженный исполнительными механизмами сельсин колеблется с частотой переменного тока — приходится использовать демпферы.

В современных устройствах сельсины всё чаще заменяются энкодерами. И только там, где простота, надёжность и ремонтопригодность важнее точности (например, в авиации), сельсины всё ещё остаются незаменимыми.

Общие сведения, классификация

Машины синхронной связи предназначены для осуществления синхронного или синфазного поворотов двух осей, механически между собой не связанных, или для их вращения.
Индукционные системы синхронной связи делятся на трехфазные и однофазные.
Трехфазные системы применяются для синхронизации двух валов приводных двигателей, не связанных механически. Обычно это силовые системы относительно большой мощности, носящие название систем электрического вала. Их используют, например, в механизмах разводки мостов, ворот шлюзов, в установках бумажной промышленности и т. д.
Однофазные системы применяются в маломощных установках и широко используются в схемах автоматических устройств.
Микромашины, применяемые в индукционных системах синхронной связи в качестве датчиков и приемников, получили название сельсинов, подчеркивающее их способность к самосинхронизации (self synchron означает самосинхронизирующийся).
В теории синхронной связи автоматических устройств различают два понятия: синхронную индикаторную передачу — индикаторный режим сельсинов и следящий привод — трансформаторный режим сельсинов.
В первом случае требуется передать лишь незначительный момент, необходимый, например, для поворота стрелки прибора (индикатора) для указания на расстоянии положения какого-либо регулирующего органа — клапана, задвижки, заслонки, вентиля и т. д. Передача показаний на пульт управления особенно важна в случаях, когда по каким- либо причинам человек не может подойти к регулируемому органу. Схема синхронной индикаторной передачи дана на рисунке 347. Здесь сельсин-датчик Д (заводящее устройство) и сельсин-приемник П (отрабатывающее устройство) при угле заводки а отрабатывают пропорциональный угол са непосредственно, то есть стрелка индикатора находится на оси приемника П.
При необходимости передать угол поворота механизму, к валу которого приложен более или менее значительный момент сопротивления, использовать индикаторную схему можно лишь при мощных силовых сельсинах. Мощной должна быть и линия связи. Рациональнее и проще поступить иначе: от датчика к приемнику передать слабый по мощности сигнал, который затем, будучи усилен, воздействует на исполнительный двигатель, связанный с приводным механизмом. В такой системе следящего привода схема связи построена так, чтобы напряжение приемника П (сигнал) было функцией угла поворота ротора датчика Д. Кроме того, между приемником и исполнительным двигателем должна быть обратная связь, приводящая роторы датчика и приемника в согласованное положение (положение нулевого сигнала) по окончании отработки. Схема следящего привода дана на рисунке 348.
На заводящем устройстве Д, возбуждаемом напряжением сети, осуществляется механический поворот на угол а (угол заводки). Сигнал, выработанный в отрабатывающем устройстве Я, после предварительного усиления в усилительном устройстве УУ в виде напряжения управления подается на исполнительный двигатель ИД, возбуждаемый напряжением сети. Исполнительный двигатель, будучи соединен механически с валом нагрузки, приводит его во вращение.

Рис. 347. Схема синхронной индикаторной передачи.
Рис. 348. Схема следящего привода.

Читать еще:  Двигатель 6в31 технические характеристики

Благодаря механической обратной связи исполнительного двигателя с отрабатывающим устройством П будет постепенно уменьшаться напряжение управления, и, когда отрабатывающее устройство П повернется на угол заводки a, Uy станет равным нулю и исполнительный двигатель остановится. В результате произойдет поворот вала нагрузки на угол а или пропорциональный ему са.
Индукционным системам синхронной связи присущ ряд положительных свойств: отсутствие искровой коммутации, то есть разрывов цепи питания датчиков при работе системы; высокая точность, обеспечивающая малые углы ошибки между положениями роторов датчика и приемника в согласованном режиме (не выше 2,5° для машин низшего класса); плавность отработки приемником поворота датчика; возможность иметь датчик и приемник бесконтактными; однотипность датчика и приемника.

Принцип действия различных схем

Принцип действия системы наглядно виден на схемах, представленных на рисунке. На схеме «а» датчик и приемник подключены через статорные однокатушечные обмотки к единой сети переменного тока, а обмотки ротора с тремя катушками соединяются друг с другом. Получается система «датчик-приемник». При повороте ротора сельсин-датчика на какую-либо величину угла, ротор приемника повернется на точно такой же угол.

Основой синхронной связи является электромагнитная индукция. Под действием переменного тока обмотки статора, в роторной обмотке индуктируются токи, на величину которых оказывает влияние расположение обмоток статора и ротора относительно друг друга.

Когда роторы в обоих сельсин-устройствах располагаются одинаково относительно статоров, токи в проводах, соединяющий роторы будут при общем равенстве противоположны между собой. Поэтому в каждой катушке ток будет равен нулю. Следовательно валы сельсинов находятся в состоянии покоя и их вращающий момент также равен нулю.

При повороте ротора сельсин-датчика на какой-то угол, данное равновесие токов нарушается и на валу приемника появится вращающий момент. Его ротор будет вращаться до полного исчезновения неравновесия токов. Это неравновесие исчезнет, когда ротор сельсин-приемника примет такое же положение, что и ротор датчика.

В автоматическом регулировочном режиме довольно часто требуется работа приемника в режиме трансформатора. На схеме «б» видно, что ротор приемника закреплен неподвижно, а обмотка статора отключена от сети. Далее в ней будет индуктироваться ЭДС под влиянием тока, протекающего по обмоткам ротора. Величина этого тока будет зависеть от положения ротора датчика. То есть величина ЭДС ротора приемника будет находиться в пропорции с углом поворота сельсин-датчика. В исходном положении оба ротора смещаются на 90 градусов между собой, поэтому ЭДС на роторе датчика будет равна нулю. Таким образом, поворот ротора датчика вызовет индукцию ЭДС на роторе приемника, пропорциональной углу рассогласования обоих роторов.

Схема «в» отображает работу дифференциального сельсина, который используется для контроля разницы углов поворота сразу двух осей. Два датчика располагаются на двух отдельных валах с одинаковыми скоростями вращения. Третий сельсин-датчик является дифференциальным, а его угол поворота представляет собой разницу между углами поворота датчиков.

Сельсин (синхронизация) двигателей

Как правило, обмотки ротора раны ротора асинхронного двигателя являются короткое замыкание после запуска. Во время запуска, сопротивление может быть помещен в серии с обмотки ротора для ограничения пускового тока. Если этих обмоток подключены к общей отправной сопротивления, два ротора останется синхронизированы во время запуска. Это полезно для типографий и привлечь мостов, где два двигателя должны быть синхронизированы во время запуска. Как только началось, и роторы замкнуты, синхронизация момент отсутствует. Чем выше сопротивления во время пуска, тем выше крутящий момент синхронизации для пары двигателей. Если начальная резисторов удален, но роторы еще параллельно, нет пусковой момент. Однако есть существенный момент синхронизации. Это сельсин, что это сокращение от «я синхронные».

Начиная фазным ротором асинхронных двигателей от общего сопротивления.

Роторы могут быть стационарными. Если ротор перемещается на угол θ, другой вал сельсин будет двигаться на угол θ. Если сопротивление применяется к одному сельсин, это можно будет ощутить при попытке повернуть другой вал. В то время как несколько лошадиных сил (несколько киловатт) сельсины существует, основной appplication мало единиц несколько ватт для оснащения приложений, удаленной индикации положения.

Сельсинов без запуска сопротивления.

Инструментарий сельсина не использовать для пусковых резисторов. (Рис. выше ) они не предназначены для самостоятельной вращающиеся. Так как роторы не короткое замыкание, ни резистор загружены, не пусковой момент разрабатывается. Тем не менее, руководство вращения одного вала будет производить дисбаланс в роторе токи до вала параллельно устройства следующим образом. Обратите внимание, что общий источник трехфазного питания применяется как статоров. Хотя мы показываем три ротора фазе выше, одной фазы питания ротора достаточно как показано на рисунке ниже .

Передатчик — приемник

Малый сельсины приборов, также известный как sychros использовать однофазный параллельно, AC напряжением ротора, сохранив 3-фазный параллельно статоров, которые не внешнее питание. (Рис. ниже ) косинусные функции, вращающиеся трансформаторы. Если роторы и крутящий момент передатчика (TX) и крутящий момент приемника (RX) в то же углом, фазы индуцированного напряжения статора будут одинаковыми для обоих, и не будет течь. Если один ротор быть смещен с другой стороны, фазных напряжений статора будут отличаться между передатчиком и приемником. Статора ток будет течь развивающихся крутящего момента. Приемник вала электрической скорректированный с передатчиком вала. Или передатчик или приемник вала может быть повернут для включения противоположных блока.

Синхронизаторов имеют однофазный питания роторов.

Синхронный статора намотаны с 3-фазной обмотки выведены на внешние терминалы. Единственный обмотки ротора передатчика или приемника момент является Бро путем матового кольца скольжения. Синхронный передатчики и приемники электрической идентичны. Тем не менее, синхронизация приемника имеет инерционный демпфирования встроены передатчик момент синхронизации может быть заменен на момент приемника.

Удаленное положение зондирования основное приложение синхронизации. (Рис. ниже ), например, передатчик синхронно связан с радиолокационной антенны указывает положение антенны на показатель в контрольной комнате. Передатчик синхронно связан с флюгер указывает направление ветра на удаленной консоли. Косинусные доступны для использования с 240 В, 50 Гц, 115 В переменного тока 60 Гц, 115 В переменного тока частотой 400 Гц и 26 В переменного тока частотой 400 Гц власти.

Синхронный применения: дистанционная индикация положения.

Дифференциальный передатчик — приемник

Синхронизация передатчика дифференциал (ТДХ), имеет как три фазы ротора и статора. (Рис. ниже ) передатчик синхронно дифференциальных добавляет вала под углом к электрической входной угол ротора входа, выводить сумму на выводах статора. Это статора электрических угол может появиться, отправив его на RX. Например, приемник синхронно отображает положение радиолокационной антенны по отношению к носу корабля. Помимо компаса судна во главе с передатчиком дифференциальных синхронизации, отображает антенны постион на RX относительно истинного севера, независимо от заголовка судна. Реверсивный S1-S3 пару проводов между статором и TX TDX вычитает угловой позиции.

Крутящий момент дифференциальный преобразователь (ТДХ).

Антенны судовой радар связан с передатчиком синхронизации кодирует антенны углом к ​​носу корабля. (Рис. ниже ) Желательно, чтобы отобразить положение антенны по отношению к истинный север. Нам нужно добавить кораблей направлялся из гирокомпаса к носу, относительное положение антенны для отображения антенны угол относительно истинного севера. ∠ ∠ антенна + гироскоп

Крутящий момент дифференциальный передатчик применения: угловой дополнение.

∠ антенно-N = ∠ ∠ антенна + гироскоп

Например, заголовок судна является ∠ 30 °, положение антенны по отношению к поклон судна в ∠ 0 °, ∠ антенна-N:

Например, заголовок судна является ∠ 30 °, положение антенны по отношению к поклон судна является ∠ 15 °, ∠ антенна-N:

Добавление против вычитание

Для сравнения мы приводим электросхемы вычитание и сложение вала углов с использованием как TDX (в момент передатчик дифференциальных) и ТБИ (приемник момент дифференциальной). TDX имеет входной крутящий момент угол на валу, электрический ввод угла на три соединения статора, а электрическая мощность угол на три ротора соединений. TDR имеет электрические входы угол и статора и ротора. Угол выхода крутящий момент на валу TDR. Разница между TDX и TDR является то, что TDX является передатчиком крутящего момента и TDR момент приемника.

Момент входа на рисунке выше, являются Техас и TDX. Угловой крутящий момент разница TR.

Момент входа на рисунке выше, являются Техас и TDX. Угловой крутящий момент сумма TR.

Момент входа на рисунке выше, являются TX 1 и TX 2. Угловой крутящий момент разница TDR.

Читать еще:  Что такое высокие обороты двигателя

Момент входа на рисунке выше, являются TX 1 и TX 2. Крутящий момент угловой сумма TDR.

Управляющий трансформатор

Изменение синхронизации передатчика является контроль трансформатора. Она состоит из трех равноотстоящих обмотки статора, как Техас. Его ротор намотан больше витков, чем передатчик или приемник, чтобы сделать его более чувствительны в обнаружении пустой, как он вращается, как правило, с помощью следящей системы. CT (трансформатор) Ротор выход равен нулю, когда она ориентируется на угол прямым углом к ​​статора вектора магнитного поля. В отличие от TX и RX, ни КТ передает и не получает крутящий момент. Это просто чувствительный детектор углового положения.

Управление трансформаторов (КТ) обнаруживает серво нулевой.

На рисунке выше , вал TX устанавливается в нужное положение радиолокационной антенны. Следящей системы приведет к тому, серводвигатель для управления антенной командовал положение. CT сравнивает приказал фактическое положение и сигналы сервоусилителя управлять двигателем до этого командовал угол достигается.

Servo использует CT чувствовать антенны нулевого положения

Когда трансформатор ротора обнаруживает пустой на 90 ° к оси поля статора, нет выхода ротора. Любое смещение ротора создает переменное напряжение ошибка пропорциональна смещению. Сервопривод (рис. выше ) стремится свести к минимуму ошибки между командовал и измеряемой величины за счет отрицательной обратной связи. Трансформатор сравнивает вала под углом к ​​статора магнитный угол поля, посланный статора TX. Когда его размеры минимальной или нулевой, серво привела ротором антенны и контроля трансформатора командовал положение. Существует не ошибка между измеренным и приказал позицию, не КТ, трансформатор, выход будет усиливаться. Серводвигатель, 2-фазный электродвигатель, останавливает вращение. Тем не менее, любой КТ обнаружена ошибка приводит в усилитель, который приводит в движение двигатель пока ошибка не будет сведена к минимуму. Это соответствует сервосистемы проехав антенны сочетании КТ в соответствии с углом под командованием TX.

Серводвигатель может водить поезда редуктор и быть велико по сравнению с TX и КТ синхронизаторов. Тем не менее, низкая эффективность в сервоприводы переменного тока ограничивает их в меньших нагрузках. Они также трудно контролировать, так как они являются постоянными устройствами скорости. Тем не менее, ими можно управлять той или иной степени при изменении напряжения на одной фазе с напряжением на другой фазе. Тяжелые нагрузки более эффективно управляется большим серводвигатели постоянного тока.

Воздушно-десантные приложения используют компоненты 400Гц-TX, КТ и серводвигатель. Размеры и вес переменного магнитного компонентов обратно пропорциональна частоте. Таким образом, использовать 400 Гц компонентов для самолетов приложений, например, движущихся поверхностей управления, сохраняет размер и вес.

Resolver

Разрешения (рисунок ниже ) имеет две обмотки статора размещены на 90 ° друг к другу, и одной обмотки ротора обусловлен переменного тока. Разрешения используется для полярных к прямоугольной преобразования. Угол вход на вал ротора производит прямоугольные координаты и sinθ cos в пропорциональной напряжения на обмотках статора.

Resolver преобразует вала под углом к синус и косинус угла.

Например, черный ящик в радар кодирует расстояние до цели, как синусоида пропорциональна напряжению, с подшипником углом, как вал углом. Преобразовать в X и Y координат. Синусоида подается на ротор имен. Подшипник вала угол связан с разрешения вала. Координат (X, Y) доступны на катушках статора разрешения:

Декартовых координат (X, Y), могут быть нанесены на карте.

TX (передатчик крутящего момента), могут быть адаптированы для работы в качестве арбитра. (Рис. ниже )

Скотт-T преобразует 3-φ 2-φ позволяет TX выполнять функции арбитра.

Вполне возможно, получить разрешения, как квадратурные компоненты угловой с помощью передатчика, с помощью синхронной Скотт-T трансформатора. Три выхода TX, 3-фазы, обрабатываются Скотт-T трансформатор на пару квадратурных составляющих. Смотрите Скотт-T главе 9.

Существует также версия линейный арбитр известен как inductosyn . Поворотный версия inductosyn имеет более высокое разрешение, чем разрешения.

Резюме: сельсин (синхронизация) двигателей

Основы радиолокации

Аналоговые датчики углового положения

Рисунок 1. Сельсин, похожий на очень маленький трехфазный электрический двигатель (диаметр 1½»)

Рисунок 1. Сельсин, похожий на очень маленький трехфазный электрический двигатель (диаметр 1½»)

Аналоговые датчики углового положения

В устаревших и некоторых современных радиолокаторах для передачи информации об угловом положении антенны без механической связи применяются электрические машины типа «сельсин» и типа «вращающийся трансформатор» («резольвер»).

Сельсин

Сельсин представляет собой электрическую машину, принцип действия которой основан на индукционной связи. По внешнему виду сельсин напоминает маленький электрический двигатель и работает как переменный трансформатор. Подобно электрическому двигателю, сельсин имеет ротор (как правило, с одной обмоткой) и статор (чаще всего — с тремя обмотками). В трехфазном статоре обмотки соединяются по схеме «звезда» или по схеме «треугольник» со сдвигом фаз между обмотками 120°. В системах синхронной передачи сельсины используются в паре: один из них называется сельсин-датчиком, другой — сельсин-приемником. Одноименные обмотки соединены друг с другом. На роторные обмотки подается одинаковое опорное напряжение переменного тока. В большинстве случаев частота опорного напряжения равна 400 Гц или 50 Гц, а напряжение — 110 В.

Рисунок 2. Принцип передачи крутящего момента без механической связи между задающей и принимающей сторонами (в данном случае — с вращающегося вала на стрелку)

Рисунок 2. Принцип передачи крутящего момента без механической связи между задающей и принимающей сторонами (в данном случае — с вращающегося вала на стрелку)

При вращении ротора сельсин-датчика, обмотка которого запитана переменным опорным напряжением, в статорных обмотках наводится электродвижущая сила. Вследствие этого, в статорных обмотках обоих сельсинов протекает переменный ток. Создаваемое этим током в статорных обмотках сельсин-приемника магнитное поле взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим в его роторной обмотке. В результате происходит вращение ротора сельсин-приемника до тех пор пока угловые положения роторов обоих сельсинов не станут одинаковыми.

Описанная схема применяется в случаях, когда требуемый крутящий момент на принимающей стороне невелик. Например, когда необходимо обеспечить синхронное вращение антенны радиолокатора и стрелки индикатора. Если же требуемый крутящий момент на принимающей стороне значителен, то в схему добавляются сервоусилитель и серводвигатель. В сервоусилителе происходит усиление напряжения сигнала ошибки (сигнала рассогласования), которое затем подается на исполнительный двигатель. Двигатель поворачивает вал нагрузки и, через механическую обратную связь, вал ротора сельсин-приемника. Таким образом, когда роторы обоих сельсинов примут одинаковое положение сигнал рассогласования станет равным нулю и вращение нагрузки прекратится. Такая схема используется, например, когда необходимо обеспечить синхронное вращение антенн двух или более радиолокаторов. Такими радиолокаторами могут быть, в частности, обзорный радиолокатор и сопряженный с ним наземный радиолокационный запросчик. Кроме этого, эта же схема используется для обеспечения синхронного вращения пусковых установок зенитных ракет, зенитных артиллерийских орудий и других систем.

Рисунок 3. Типовая схема синхронного следящего привода на сельсинах

Рисунок 3. Типовая схема синхронного следящего привода на сельсинах

В случаях, когда передаваемая величина изменяется в небольших пределах, ограничиваются одноканальной синхронно-следящей схемой. Если же такая величина изменяется в значительных пределах и, к тому же, важна точность передачи, то применяют двухканальную схему синхронной передачи. Такая схема имеет в своем составе по два сельсина на передающей и на приемной строне. Один из таких сельсинов называют сельсином грубого отсчета, а второй — сельсином точного отсчета. Цена оборота ротора сельсина грубого отсчета больше цены оборота ротора сельсина точного отсчета, что обеспечивается механическим редуктором. Например, при соотношении между каналами грубого и точного отсчетов 1:36 за один оборот ротора сельсина грубого отсчета ротор сельсина точного отсчета совершает 36 оборотов. То есть если ротор сельсина грубого отсчета повернется на 10°, то ротор сельсина точного отсчета совершит полный оборот на 360°.

Конструкция

Исполнение сельсинов диктует их принцип действия. Принято выделять:

  • контактные, у которых для соединения обмотки ротора и внешней цепи используются щетки и контактные кольца;
  • бесконтактные, в составе которых нет контактных элементов.

Каждая разновидность имеет свои отличительные особенности, с которым стоит обязательно ознакомиться, чтобы понять принцип работы.

Контактные

Контактные по своему исполнению аналогичны асинхронным электродвигателям с фазным ротором и малой мощностью. В их состав входят неявнополюсные ротор и статор. Благодаря этому обе обмотки – распределенные. У ротора предусмотрена обмотка возбуждения. Для подвода электротока используются два кольца.

У отдельных моделей уже имеется статор и ротор. Это их явное преимущество. В результате величина момента синхронизации возрастает. Однако контактные элементы в этом случае — явный недостаток.

Бесконтактные

Для их включения не нужны никакие контактные элементы. Обе обмотки изначально устанавливаются на статоре. Ротор имеет характерную цилиндрическую форму. Для его изготовления используется материал, имеющие ферримагнитные свойства. Алюминиевая прослойка делит роток на два полюса.

Торообразные сердечники располагаются на торцах сельсинов. Их внутренняя часть располагается над ротором. Наружная соединяется со стержнями внешнего магнитопровода. Для изготовления сердечников используется электротехническая листовая стали. Однофазная обмотка устройства состоит из двух дисковых катушек, располагающихся по обеим сторона статора между сердечниками и обмоткой синхронизации.

В процессе работы устройства происходит замыкание магнитного потока импульсного типа. Трехфазная синхронизирующая обмотка соединяется на статоре. Положение оси потока магнитной индукции по мере изменения пространственного положения ротора изменяется. Он занимает иное положение относительно синхронизирующих обмоток. Величина возникающей ЭДС напрямую зависит от величины угла, на который смог повернуться ротор.

К недостаткам подобных устройств является не такое эффективное использование активных материалов. Кроме того, они в среднем на 50% тяжелее контактных аналогов, что обусловлено большими воздушными зазорами. Благодаря последним, величина токов намагничивания возрастает.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector