Чем определяется чувствительность трансформаторной передачи

Факторы, влияющие на точность работы сельсинов в индикаторном режиме

В реальных условиях угол поворота сельсина-приемника немного отличается от угла поворота сельсина-датчика, т.е. точность передачи угла не является абсолютной. Различают статическую и динамическую точности. К тому же для датчика и приемника ее определяют по разному.

С т а т и ч е с к а я точность сельсина-п р и е м н и к а характеризуется погрешность Dq, которая определяется как полу сумма максимального положительногоq_max+ и максимального отрицательного q_max- отклонений ротора приемника от соответствующего положения ротора датчика за один оборот в установившемся режиме:

Большую крутизну начальной части характеристики M_с = f (q) имеют, как правило, явнополюсные сельсины, поэтому для работы в индикаторных схемах целесообразнее применять сельсины указанной конструкции. В этом, в явнополюсности, состоит первое отличие индикаторных сельсинов от трансформаторных.

Часто от одного датчика работает несколько приемников. В этом случае удельный момент каждого сельсина-приемника будет

М о м е н т сопротивления. Поскольку в индикаторных схемах на приемной оси небольшой момент сопротивления, то данный фактор в основном определяется моментом сопротивления в самом сельсине-приемнике. В бесконтактных сельсинах он зависит от качества сборки и изготовления сельсина, от качества и чистоты подшипников. В контактных сельсинах к этим обстоятельствам добавляются чистота и состояние скользящих контактов, давление щеток на кольца и т.п.

Д о б р о т н о с т ь есть интегральный показатель точности работы сельсина-приеника. Она равна Д = М_уд/М_сп. Чем выше добротность, тем выше точность работы системы.

Следует сказать, что на точность работы влияют некоторые факторы технологического и конструкционного характера, такие например, как электрическая и магнитная асимметрия, высшие гармоники магнитного поля, механический небаланс ротора и ряд других. Бороться с ними можно путем тщательного изготовления каждой детали и всего сельсина в целом, выполнением скоса пазов, выбором благоприятного соотношения числа зубцовых делений в пределах полюсной дуги, применением специальных (синусных) обмоток, веерообразной шихтовкой.

Источник

Чем определяется чувствительность трансформаторной передачи

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

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.

§ 5.7. Некоторые особенности конструкции сельсинов

Рис. 5.13. К вопросу о числе полюсов сельсинов

§ 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)

Рис. 5.17. Схема синхронной связи на магнесинах

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.

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

Источник

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 п е р п е н д и к у л я р н а 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

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, т р а н с ф о р м а т о р н ы е 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.

Источник

§4.1. Сельсины

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

Рис 4.1

Контактные сельсины состоят из двух частей: статора и ротора. На статоре (или роторе) располагают однофазную обмотку возбуждения В (рис. 4.1, а); на роторе (или статоре) – обмотку синхронизации С. Конструктивно они подобны синхронным машинам с электромагнитным возбуждением.
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.
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.
У некоторых сельсинов имеется короткозамкнутая демпферная обмотка Д, расположенная перпендикулярно обмотке В.
Принцип работы сельсина не зависит от места расположения каждой из обмоток: на статоре или на роторе. Однако наиболее распространены (рис. 4.1, б) сельсины с обмоткой возбуждения 4, расположенной на роторе 3, и обмоткой синхронизации 2 на статоре 1. У них меньше контактных колец 6 и щеток 7, что обеспечивает более высокую надежность, меньший момент трения и объем сельсина. В цепи передачи сигнала (линии связи обмоток синхронизации) отсутствуют скользящие контакты. При такой конструкции проще выполнить на роторе демпферную обмотку 5.
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.

Трансформаторный режим.
Для передачи углового перемещения на расстояние с преодолением значительного момента сопротивления используются системы дистанционной передачи угла в виде следящих систем, частью которых являются сельсины, работающие в трансформаторном режиме. При этом по линии связи передается незначительный по мощности сигнал.

Рис 4.2, а

Рис 4.2, б

На рис. 4.2а приведена схема сельсинов в трансформаторном режиме. Обмотка возбуждения сельсина-датчика СД подключена к питающей сети и служит для создания в магнитной системе пульсирующего магнитного потока. Обмотки синхронизации датчика и приемника соединены между собой строго соответственно линией связи. Однофазная обмотка трансформаторного сельсина-приемника предназначена для выработки сигнала (напряжения), зависящего от угла рассогласования Θ=Θ_д-Θ_п, и называется обмоткой управления.
В трансформаторном режиме согласованным называют такое состояние схемы, когда ЭДС обмотки управления сельсина-приемника равна нулю. Взаимное расположение обмоток в датчике и приемнике для исходного согласования состояния схемы показано на рис. 4.2б.
Пульсирующий магнитный поток обмотки возбуждения датчика Ф_в индуктирует в обмотке синхронизации фазные ЭДС

Выражение (4.2) является уравнением выходной характеристики Е_y=f(Θ) график выходной характеристики при сопротивлении линий связи, близком к нулю (R_л=0), показан на рис. 4.2б сплошной линией.
Важной характеристикой сельсинов при работе в трансформаторном режиме является крутизна сельсина-приемника, т.е. приращение выходного напряжения U_y (ЭДС Е_y при холостом ходе), приходящееся на единицу угла рассогласования. Крутизна определяется при Θ≤5° и характеризует угол наклона выходной характеристики в начале координат (В/град):

У современных сельсинов при холостом ходе S_п= 0,5-2 В/град.

Рис 4.3

Источник

Работа синхронной передачи в трансформаторном режиме

Трансформаторный режим синхронной передачи используется для получения напряжения, пропорционального разности угловых положений двух механически не связанных валов.

Синхронная передача, работающая в трансформаторном режиме, является измерительным устройством силовой следящей системы.

Схема соединения сельсинов в трансформаторном режиме показана на рис.3.4 (слайд).

Трехфазные обмотки сельсинов датчиков и приемника соединены соответственно. Однофазная обмотка сельсина датчика питается переменным напряжением повышенной частоты. Однофазная обмотка сельсин-приемника подключается к усилителю следящей системы (на рисунке к однофазной обмотке подключен измерительный прибор).

Ротор сельсин-датчика механически связан с объектом, угловое положение которого необходимо измерить (например, с аненной).

Ротор сельсин-приемника механически связан с объектом регулирования (например, с отклоняющими катушками).

При включении питающего напряжения по однофазной обмотке сельсин-датчика протекает переменный ток, вокруг катушки образуется магнитный поток возбуждения Ф_в. Магнитный поток возбуждения пересекает витки трехфазной обмотки и наводит в ней ЭДС.

В общем случае напряжение на выходе сельсин-приемника определяется выражением

где U_cm – выходное напряжение сельсина трансформатора (сельсин-приемника);

U_m – амплитудное значение выходного напряжения (зависит от конструкции сельсина и питающего напряжения).

График зависимости напряжения рассогласования от угла рассогласования показан на рис.3.5, слайд.

При изменении направления рассогласования фаза напряжения на обмотке сельсин-трансформатора изменяется на 180 0 по отношению к напряжению сети.

При малых углах рассогласования sinΘ=Θ, поэтому при малых углах

U_ст = kQ, где к – крутизна выходного

Для отечественных сельсинов значение крутизны выходного напряжения (К) лежит в пределах 0,5 – 2 В/град.

Из графика зависимости напряжения рассогласования видно, что это напряжение можно использовать в качестве управляющего сигнала в следящей системе, так как по величине напряжения сигнала рассогласования можно судить о значении рассогласования между командной и исполнительной осями, а по фазе – о направлении рассогласования.

В Ы В О Д

Синхронная передача в трансформаторном режиме используется в качестве задающего и измерительного устройства следящей системы.

Третий учебный вопрос

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник