Сельсины

Конструктивные особенности

Конструктивно синхронизирующие сельсины могут быть контактными и бесконтактными. В первом случае соединение роторной обмотки с внешней электрической цепью осуществляется с помощью щеток и контактных колец. Устройство контактных сельсинов напоминает асинхронный двигатель с маломощным фазным ротором.

Статоры и роторы таких сельсинов считаются неявнополюсными, а обмотки – распределенными. На роторе располагается обмотка возбуждения, к которой электрический ток подведен посредством двух контактных колец. Некоторые виды устройств имеют явно выраженные полюса статоров и роторов, что существенно повышает их синхронизирующий момент.

В процессе эксплуатации сельсинов контактные кольца постепенно изнашиваются и требуют замены. Этот фактор считается единственным серьезным недостатком данных устройств. Бесконтактные сельсины, назначение и конструкция которых предполагает отсутствие контактных элементов, имеют две обмотки, размещенные на статоре. Сам ротор представляет собой цилиндр, изготовленный из ферромагнитного материала. Специальная алюминиевая прослойка разделяет ротор на два полюса, изолированных друг от друга.

В торцах устройства установлены сердечники, для изготовления которых использовалась листовая электротехническая сталь. Поверхность этих сердечников со стороны внутренней части размещается над ротором. Наружная поверхность смыкается со стержнями внешнего магнитопровода.

Однофазная обмотка возбуждения представляет собой двухдисковые катушки, расположенные по обеим сторонам статора, между обмоткой синхронизации и сердечниками.

Во время работы бесконтактного сельсина происходит замыкание импульсного магнитного потока в магнитной системе. Одновременно он соединяется с трехфазной синхронизирующей статорной обмоткой. Весь путь замкнутого магнитного потока обозначен на рисунке прерывистой линией.

При повороте ротора ось магнитного потока изменяет свою позицию по отношению к синхронизирующим обмоткам. Поэтому ЭДС, возникающая в фазах синхронизирующей обмотки, находится в прямой зависимости от поворота ротора. В этом заключается принцип работы таких приборов.

Существенным недостатком бесконтактных сельсинов считается слабое и малоэффективное использование активных материалов. Масса таких моделей примерно в 1,5 раза превышает контактные конструкции, в основном из-за существенных воздушных зазоров. В результате, бесконтактные сельсины отличаются более высокими токами намагничивания и рассеивающими потоками.

Асинхронный двигатель

Трансформаторы тока назначение и принцип действия

УЗО: Назначение, причины срабатывания, подключение УЗО

Провод СИП: расшифровка, конструкция, виды, технические характеристики

Контактор КМИ: назначение и принцип работы

Высоковольтные разрядники: виды и назначение

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.

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.

Схема сельсин-датчика

В программу МК были внесены следующие поправки:

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Внимание! 800 рублей для новичков на Aliexpress Регистрируйтесь по нашей ссылке. Если вы впервые на Aliexpress — получите 800.00₽ купонами на свой первый заказ.. Цифровой осциллограф DSO138

Кит для сборки

Цифровой осциллограф DSO138. Кит для сборки

Функциональный генератор. Кит для сборки

Настраиваемый держатель для удобной пайки печатных плат

Геннадий (hgm0)
г.Волжский
Список всех статей

Профиль hgm0

Писатель, радиолюбитель, инженер-электроникУвы, вот такой я непостоянный — вечные командировки. Постараюсь быть примерным горожанином. Моя работа связана с Черным континентом, скажем так «геологическая и радиационная разведка, изучение аномальных (во всех смыслах) зон». Чаще о цивилизации нет и намеков — это одна из причин занятий радиоэлектроникой, литературой.

Связанные материалы

Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике. А. В. Белов…
А. В. Белов Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике Данная книга представляет собой…

Вторая жизнь лампового радиоприемника Philips 592LN (Голландия, 1947). Часть 3…
В этой части разберемся с инсталляцией китайского ФМ-радиомодуля в древний Philips 592LN , с…

Elect_60: программа микроконтроллерного управления внешними устройствами от ПК…
Многие наши коллеги желающие создать микроконтроллерное устройство, управляемое от ПК сталкиваются…

Программирование точных часов с применением алгоритма Брезенхама (Bresenham’s Algorithm)…
В свое время меня заинтересовала возможность реализации точного хода часов программно. Алгоритмы…

Трансивер 2,4 ГГц Nordic Semiconductor nRF24L01. Перевод таблиц даташита, пояснения и коды для организации сети…
Wireless Transceiver Module NRF24L01+ 2.4GHz, 4 шт. на Али Привет, датагорцы! Выкладываю перевод…

Работа с датчиком DHT11. Строим термометр-гигрометр на ATMEGA8…
Привет любителям электроники! Сегодня я решил познакомиться с датчиком влажности DHT11, который…

Программа ForMC в помощь программисту микроконтроллеров…
Программа называется ForMC, изначально предназначалась для МК AVR. В ней объединены несколько…

Универсальный контроллер управления 7-сегментными LED индикаторами по двум проводам (Atmega16)…
Занялся я конструированием нового устройства и встал вопрос — на чем отображать данные….

Термометр + термостат на микроконтроллере PIC16F876 и датчиках DS18B20…
История этого термометра началась в далёком 2011 году. Мне понадобилось в подвале частного дома, в…

Простой модульный вольтметр переменного напряжения на PIC16F676…
Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля,…

Характеристика резистора для пассивного регулятора громкости…
Давайте по простому разберемся, какая кривая зависимости сопротивления от угла поворота должна быть…

Цифровое телевидение, ч.1…
Говорят про это много, но техническую сторону вопроса освещают нечасто. Поскольку работа моя…

Сельсин-приемник

Сельсин-приемник отличается от сельсина-датчика наличием демпфера.
 

Сельсин-приемник устанавливается в контрольной панели и посредством зубчатых передач приводит во вращение указатель глубины и тахогенератор указателя скорости. На одну обмотку тахогенератора подается переменный ток напряжением 10 В, с другой обмотки снимается генерируемое напряжение, величина которого пропорциональна частоте вращения мерного ролика. Генерируемое напряжение подается на вольтметр, шкала которого отградуирована для отсчет.
 

Сельсин-приемник в этой схеме работает в режиме трансформатора; ротор его остается неподвижным. Рассогласование, которое возникает при повороте ротора сельсин-датчика, вызывает в обмотке возбуждения сельсин-приемника напряжение — сигнал рассогласования.
 

Сельсин-приемник — воспроизводит закон движения, заданный сельсином-датчиком, в виде углового перемещения ротора, пропорционального угловому перемещению ротора сельсина-датчика.
 

Сельсин-приемник имеет такую же схему, как и сельсин-датчик. Его статор питается от той же сети переменного тока, а фазные обмотки ротора соединены через трехпроводную линию связи с фазными обмотками ротора сельсина-датчика.
 

Сельсин-приемник 4 соединен с сельсином-датчиком по индикаторной схеме.
 

Сельсин-приемник отличается от сельсина-датчика наличием демпфера.
 

Сельсин-приемник со свободно поворачивающимся под действием слабого момента ротором, используемый только для приведения в движение указателя или механизма индикации.
 

Сельсин-приемник поворачивается на заданный первичным преобразователем угол не самостоятельно, а с помощью вспомогательного двигателя, на обмотку управления которого через усилитель подается выходное напряжение сельсина-приемника. Здесь согласованным положением называется положение, при котором напряжение на выходе сельсина-приемника минимально или равно нулю.
 

Сельсин-приемник приводится во вращение от редуктора перемещения портала. Как только сельсин-датчик повернется на какой-либо угол, на его выходе появляется напряжение. Это напряжение усиливается с помощью усилительного блока и электромашинного усилителя и подается на якорь электродвигателя привода перемещения портала. Вместе с электродвигателем через редуктор вращается сельсин-приемник.
 

Сельсин-приемник с распределенной в пазах ротора первичной и короткозамкнутой успокоительной обмотками имеет кривую момента М / ( б), приближающуюся к синусоиде. Это позволяет использовать такие сельсины в системах, работающих в индикаторном режиме. Назначением короткозамкнутой успокоительной обмотки на роторе, перпендикулярной первичной обмотке, является уменьшение индуктивного сопротивления обмотки статора по поперечной оси по сравнению с продольной, так как воздушный зазор в этом типе сельсина равномерный. Следовательно, применение короткозамкнутой обмотки на роторе эквивалентно устройству явнополюсного ротора.
 

Бесконтактные сельсины. Принцип действия бесконтактного сельсина.

В настоящее время широкое применение находят бесконтактные сельсины. У них отсутствуют скользящие контакты, что повышает надежность и точность их работы. В таких сельсинах (рисунок, позиция а) обмотки синхронизации и возбуждения размещают на статоре, а ротор не имеет обмоток. Ротор состоит из двух пакетов 1 и 2, набранных из листовой стали, между которыми имеется косой промежуток 3, заполненный немагнитным материалом, вследствие этого полюсы ротора в магнитном отношении разделены. Листы пакетов ротора располагаются параллельно оси вала, как показано на рисунке, позиции б. Основной пакет статора 4 имеет обычную конструкцию и в его пазах 5 размещается обмотка синхронизации 6. Обмотка возбуждения 7 состоит из двух кольцевых катушек, оси которых совпадают с осью ротора.

Бесконтактный сельсин схема

Магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения 7, из полюса П1 в полюс П2 замыкается через боковые кольца 8 и пакет внешнего магнитопровода 9, набранного из полос электротехнической стали, а затем через зубцы и ярмо пакета статора.

В зубцовом слое статора магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения, как и в контактном сельсине, будет сцепляться с обмоткой синхронизации. В зависимости от назначения и режимов работы различают: сельсины, работающие в индикаторном режиме; сельсины, работающие в трансформаторном режиме, и дифференциальные сельсины.

Принцип — действие — сельсин

Принцип действия сельсина не зависит от места расположения каждой из обмоток.
 

Принцип действия сельсина с контактными кольцами ( см. рис. 10.47) состоит в следующем. Ток обмотки возбуждения, подключенной к сети переменного напряжения U, создает неподвижный в пространстве пульсирующий с частотой сети магнитный поток Фв. Магнитный поток пронизывает трехфазную обмотку и наводит в каждой ее фазе переменную ЭДС той же частоты, что и в обмотке возбуждения. Значение ЭДС обмотки каждой фазы зависит от взаимного расположения трехфазной обмотки относительно магнитного потока Фв однофазной.
 

Принцип действия сельсина не зависит от места расположения каждой из обмоток.
 

Принцип действия сельсина с контактными кольцами ( см. рис. 10.47) состоит в следующем. Ток обмотки возбуждения, подключенной к сети переменного напряжения U, создает неподвижный в пространстве пульсирующий с частотой сети магнитный поток Фв. Магнитный поток пронизывает трехфазную обмотку и наводит в каждой ее фазе переменную ЭДС той же частоты, что и в обмотке возбуждения. Значение ЭДС обмотки каждой фазы зависит от взаимного расположения трехфазной обмотки относительно магнитного потока Фв однофазной.
 

Принципиальная схема соединения двух сельсинов представлена на рис. 6 — 13, а. Принцип действия сельсинов совпадает с рассмотренным, но благодаря наличию трех одновременно работающих вторичных обмоток, расположенных под углом 120 друг к другу, суммарный вращающий момент, создаваемый ими, не зависит от пространственного расположения роторов и определяется только углом рассогласования последних.
 

В системах автоматики применяют однофазные контактные и бесконтактные сельсины. Принцип действия сельсина не зависит от места расположения каждой из обмоток.
 

Однофазный сельсин представляет собой асинхронную машину, имеющую чаще всего обмотку возбуждения, расположенную на роторе, и обмотку синхронизации — на статоре. Хотя принцип действия сельсина не зависит от того, какая из обмоток расположена на статоре, а какая — на роторе, размещение на роторе обмотки возбуждения позволяет получить большую надежность и точность сельсина.
 

Однофазный сельсин представляет собой асинхронную машину, имеющую чаще всего обмотку возбуждения, расположенную на роторе, и обмотку синхронизации — на статоре. Хотя принцип действия сельсина не зависит от того, какая из обмоток расположена на статоре, а какая — на роторе, размещение на роторе обмотки возбуждения позволяет получить большую надежность и точность сельсина.
 

Однофазные сельсины могут быть выполнены контактными и бесконтактными. В контактных сельсинах одна из обмоток расположена на статоре, а другая — на роторе. Принцип действия сельсина не зависит от места расположения каждой из обмоток. Однако чаще всего применяют сельсины, у которых обмотка возбуждения расположена на роторе, а обмотка синхронизации — на статоре. Такие сельсины более надежды в работе и имеют большую точность.
 

Типы

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

Трёхфазные сельсины

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

Однофазные сельсины

Однофазные сельсины могут работать в двух режимах.

Схема подключения однофазных сельсинов в индикаторном режиме

Однофазные индикаторные сельсины электровоза ВЛ80

• 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.

Для обоих режимов существуют схемы включения:

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

Недостатки, решения

У сельсинов невысокая точность синхронизации, особенно когда на валу сельсина-приёмника присутствует существенная механическая нагрузка.

Для решения этой проблемы сельсинных связей, применяются следящие электромеханические комбинированные связи — приёмный вал вращают вспомогательным электродвигателем, который включается в контур авторегулирования, в этом случае сельсин-приемник выступает в роли датчика угла рассогласования поворотов ведущего и ведомого валов. Т.е. по сути, сельсин в данном случае передаёт только угол поворота, за синхронность вращения валов отвечает авторегулятор, который управляет вспомогательным электродвигателем.

Другой недостаток сельсинов — относительно невысокая точность передачи угла, обусловленная погрешностями изготовления магнитопровода сельсина. Для повышения точности 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 связи сигнал с точного сельсина. Так же, для обеспечения точности, оба сельсина (датчик и приёмник) подключаются через редуктор.

Не имеющий нагрузочного момента ротор сельсина колеблется с частотой питающего переменного тока, поэтому для подавления этих колебаний приходится использовать механические демпферы. Из-за этого, в помещениях, где установлены сельсины, наблюдается постоянный монотонный шум.

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