8.3.. БµРыш датчиктерi

"Б½рыш датчигi" терминi б½рышты координаты электр кернеуiне т¾рлендiретiн º½рыл¹ыны т¾сiндiредi. Б½л кернеу АЭЖ ж¾йелерiнде б½рыштың керi байланыс сигналымен немесе тапсырма б½ру º½рыл¹ылардың басºару сигналы болып ºолданылады. Б½рыш датчиктерi байºау ж¾йелерiнде атºарушы бiлiгiнiң б½рыш айналуын ¼лшеуге ºолданылады. Ж¾йенi ºимылдату тапсырмасы б½рыш датчигiнiң к¼мегiмен орындалуы м¾мкiн. Оның б½рыштыº координаты команда осiнiң б½рылу б½рышы болып табылады. Екi датчиктiң сигналдарының айырымы, я¹ни с¸йкес келмеуi ж¾йенiң кiрiсiне басºару сигналы болып берiледi. Б½л жа¹дайда 2 датчиктi бiрiктiрiп, с¸йкес келмеу датчигi деп ºарастырады. Б½рыштың ауыспалыº тапсырмасы командалыº осi бiлiгiнiң б½рыш датчигiнсiз ºалыптасуы м¾мкiн. Б½рыш датчиктерiнiң с¾бесiнде сельсиннiң кiру координатасы-ротордың б½рыш айналуы , ´, ал шы¹у координатасы U_øû¹.ò амплитудасы немесе  фазасының шы¹у кернеуi ауыспалы тiреу кернеуiнiң арасында¹ы ºатынас /сур.8.1.,а/. Шы¹у координатасының ¸р-т¾рiн ºолданылуына байланысты амплитудалыº режимге const, aл U_øûº.ò.=f(´) æ¸íå (U_øûº.î=const, ал f(´) фаза айналдырушы режимге б¼ледi.

Амплитудалыº режимде ºозу орамы ауыспалы тоºты электр желiсiнен ºоректенедi. 8.1,б сурет.

U_º=_Uº.ò. SInωt

/8.23/

Магниттiк тасºын, ºозу орамының осiнiң бойымен ¸сер етiп, статор орамының фазаларында тиiстi Э²К ºоз¹айды ,шашырау тасºынымен ж¸не ºосу орамының активтi кедергiсiн ескермей отырып, фазаның Э²К келесi т¾рде жазылады;

/8.24/

ì½íäà¹û k_ò=E_ò /E_º.ò. E_ò/U_º.ò. – бiлiктес кездегi фазалы статорлыº ж¸не роторлыº орамдары арасында¹ы трансформация коэффициентi.

Б½л жерде статордың А фаза осiнiң сызыºтыº орамы роторды ´ айналу б½рышының санау басы болып алынады. Линиялыº Э²К ¸рт¾рлi фазалы Э²К арасында¹ы айырмашылы¹ымен аныºталады;

/8.25/

Егер б½рыштың санау басын -¹а в фаза ба¹ытына к¼шiрсе, онда

´^/= б½рышºа ºара¹анда жаңа санау ж¾йесiнде

/8.26/

команданың осi бiлiгiнiң эквивалентi ºолданылады, я¹ни берiлген б½рышты координата кодтi т¾рiнде ºолданылады, мысалы цифрлi ба¹дарлама формасында. Ба¹дарламаның басºарудың м½ндай ж¾йелерiнiң атºару бiлiгiнiң б½рыш датчигi шы¹у сигналын ºоз¹алысºа тапсырма берушi ба¹дарламалыº º½рыл¹ы¹а енгiзедi. ²арапайым жа¹дайларда б½рыш датчигi контактiсiз потенциометр, командалыº аппарат; фазаайналдырушы болып ºолданылады.

Б½рыш датчиктерi сельсин ж¸не айналу трансформаторларында кең ºолдану тапты.

Сельсин ауыспалы тоºты аз¹антай электр машинасы, 2 орамы бар: бiрфазалы ºозу орамы ж¸не ¾ш фазалы синхрондау орамы. Конструкциялыº белгiсi бойынша сельсиндер 2 негiзгi т¾рге б¼лiнедi; контактiлi сельсиндер ж¸не контактiсiз сельсиндер . Жасаудың негiзгi бiр т¾рi - ºозу орамы роторда орналасºан, синхрондау орамы – статорда. Б½нымен контакты саºинасының саны 2^ãå дейiн кемидi ж¸не синхронизациялан¹ан байланыста¹ы контактылар болмайды. Контактiсiз сельсиндер 2 т¸сiлмен орындалады. Бiрiншi т¸сiлде ротордың магнит сымының арнайы конструкциясының арºасында ºоз¹алмайтын саºиналы ºозу орамы роторда "тасºын" жаратады. Екiншi т¸сiлде ротордың орамы ротормен бiрге айналатын екiншi орамының саºиналыº ºозуы трансформатордан ºоректенедi, ал бiрiншi орам ºоз¹алады.

8-14 сурет. Б½рыш датчигi.

Сельсиннiң басºару мiнездемесi амплитудалыº режимде синусоидалыº заңдылыººа ба¹ынады ;

8.27

Å_ò –íiң îң ì¸íiíå, ñ¸éêåñ, àë  òåðiñ, ´^/ êiøi áîë¹àíäà, Sin´^/≈´^/, кезде

E_ëòk_ñ ´^/ 8.28

ì½íäà¹û

• сельсиннiң амплитудалыº режимiндегi берiлiс коэффициентi .

Басºару мiнездемесi ж¸не берiлiс коэффициентi ¾шiн алын¹ан м¸ндер, сельсинге кiретiн сигналдың магнит индукциясын синусондалыº т¾рде таратпайды. Ол басºару мiнездемесiнiң формасын



E1m

0

 

8-15 сурет. Сельсиннi» басºару мiнездемесi.

¼згертедi. Б½л ºате жiберушiлiк сельсиннiң д¸лдiк класын жасауына ºарай айºын д¸режелеп мiнезделедi. /8.15-сурет/. ²ате жiберушiлiктiң ең ¾лкен ¸сер тигiзетiн ауданы - кiшi б½рыш ауданы, ºайта пайдалы сигнал ºате жiберушiлiкпен шамалас. Сельсиннiң айналуында статикалыº ºате жiберушiлiктен басºа жылдамдыº ºате жiберушi пайда болады. Ол орамда Э²К-нiң айналуынан пайда болады. Б½л ºате жiберушiлiк б½рыш жылдамды¹ы ¼скенде ¼седi. Сондыºтан сельсиндердiң ж½мыс режимi жылдамдыºтың шек санының д¸режесiмен мiнезделедi.

Фазаайналу режимiнде статор орамы ¾ш фазалыº кернеуден ºоректенедi. Статордың ºай н¾ктесiнде де пайда болатын айнымалы ¼рiс, осьтен  б½рышына ºашыºта¹анда магнит а¹ынын мiнездейдi.

=_òcos(ωt) /8.29/

Демек ось санау басына ºара¹анда ´ б½рышына жылжы¹ан ротордың орамында Э²К ж¾редi.

/8.30/

ì½íäà¹û Å_1ò – фазалыº Э²К статорда¹ы амплитудасы, В.

Сонымен , сельсиннiң басºару мiнездемесi фазаайналу режимiнде мына теңдiкпен аныºталады

´ /8.31/

Б½рыш координатасының м¸нiн ед¸уiр д¸лдiкпен ¼лшейтiн ж¾йелерде сельсиннiң орнынан синустi-косинусты айнымалы трансформаторлар ºолданылады (СКАТ). ´зiнiң º½рамына ºарай СКАТ – екi фазалыº айнамалы тоºты микромашина. Айºын емес полюстi статор ж¸не ротор ¼зара перпендикулярлы екi орамы бар: ºозу орамы ж¸не квадраттыº статорда, синустыº ж¸не косинустыº орамы роторда. /8.16,а сурет/.

Амплитудалыº режимiнде ºозу орамы,  осiнде орналасºан, айналмалы тоºты электр желiсiнен ºоректенедi;

U_º=_Uº.ò. Sinωt /8.32/

Онда алшаº роторлыº орамдарда Э²К, ж¾редi, оның амплитудасы ротордың б½рыш айналысың функциясы болып келедi;

косинусты орам ¾шiн d осiнде орналасºан

E_dò=k_òU_ктcos´ = E_òcos ´ /8.33/

Синустыº орамы ¾шiн , q осiнде орналасºан

E_qì=k_ò U_º.ò. sin´=E_ò sin´ /8.34/

ì½íäà¹û R_ò - ºозу орамының ж¸не ¸р ротор орамының бiлiктес кездегi арасында¹ы трансформация коэффициентi.

Басºару мiнездемесi , /8.33/ ж¸не /8.34/ аныºтал¹ан , ж¾ктеме режимiнде СКАТ белгiленген б½рмалау¹а ½шырайды, оның роторлыº орамдары Z_íd æ¸íå Z_íq кедергiлерiне /8.16,а сурет/ ºосылады.

a)

8-16 сурет. Синус ж¸не косинус орамды ротор.

Ротор орамында¹ы I_dm , I_qm пайда бол¹ан тоºтар М²К реакциясын d ж¸не q осiнен ¼ткiздiк. /8.16,б сурет/

/8.35/

/8.36/

ì½íäà¹û _d , _{q –} тоºтардың ротордың орамының тiзбегiндегi Э²К-тен ºалу фазасы ; Z_d = [Z_ð+Z_íb] – косинус орамының тiзбегiнiң жиындыº кедергiсi ; Ом ;

Z_q = [Z_ð+Z_íq] - б½л да сол бiраº синус орамында, Ом; - Е_ì¹ - ротордың орамының Э²К амплитудасы, бiлiктес кезiнде ºозу орамынан ж¾ктеме режимiнде,

Wð - ротор орамының орам саны.

Статордың осiмен ж¾ретiн н¸тижелi М²K

8.37 8.38

ì½íäà¹û ±_º , ±_ê - ºозу орамының ж¸не квадраттыº орамының М²К,А..

8.37 ж¸не 8.38 ºара¹анда, роторды симмитриялыº емес к¾шпен ж¾ктемегенде оның орамында а¹ын¹а байланысты ºосымша Э²К пайда болады. Б½л ºосымша Э²К  осiнде М²К реакциясын тудырады. Ротордың айналуында б½л Э²К б½рыш функциясында ¼згередi ж¸не СКАТ-тың Э²К синустыº ж¸не косинустыº ºатынасына ¼згерiс енгiзедi.  осiнiң реакциясына енгiзiлетiн ¼згерiстер ед¸уiр аз. Берiлген М²К реакциясы б½рыш айналуына байланысты болса да, бiраº М²К м¸нiнiң ¼згеруi ±_º ¼згеруiне лайыº компенсацияланады. ²озу орамының жеткiлiктi кiшi кедергiсiнде

Å_º U_º=const

Демек ,  ж¸не ±_ остерiндегi магнит а¹ыны еш ¼згермейдi ж¸не  осiндегi реакцияда ¼згерiстер нолге жаºын. Z_d=Z_q=Z шарты орындал¹анда , оны екiншi рет симмитриялан¹ан деп атайды, М²К реакциясы  осiнде нолге айналады, ¼йткенi Z_d=Z_q,_d=_q тең бол¹анда ж¸не 8.38-дегi жаºша iшiндегi ºосылатын сандар тең ж¸не таңбасы ¸рт¾рлi. Сонымен М²К реакциясы  осiнде т½раºты шама болып, ротордың б½рыштыº айналуына т¸уелсiз;

М½ндай симметриялыºпен ж¾ктеме режимiндегi СКАТ-тың басºару мiнездемесiндегi ¼згерiстердi т¾гел жояды.

Екi сельсин немесе СКАТ-тан келiспеушiлiк датчигiнiң с¾бесi º½рыл¹ы келiспеушiлiк сигналын ºада¹алау системаларында ¼лшеуге ºолданылады. /8.17/ сурет.

СД командалыº штурвалмен ºосыл¹ан, ал ротор сельсин ºа-

8-17 сурет. Екi сельсиндi СКАГ датчигi.

былдаушы С² - ж¾йесiнiң орындаушы бiлiгiмен ºосыл¹ан . /8.17 сурет/.

Сельсиннiң роторлыº бiрфазалы орамы электр желiсiнен ºоректенедi ж¸не ºозу орамының функциясын орындайды,ал басºасы басºару орамы болып, онда шы¹у Э²К Е_øû¹.ì ж¾редi. Электрмен ºосыл¹ан СД ж¸не С² амплитудалыº режимде ж½мыс iстейдi. СД-тiң б½рыштыº айналуының кiру шамасы ж¸не С²-тың шы¹у кернеуiнiң Э²К бар. Э²К ºозу орамында º½рыл¹ан а¹ын ¾ш фазалыº т½раºтандыру орамында (§8.2) т½йыºтал¹ан статорлыº тiзбекте тиiстi тоºтар бередi. Статордың фазалыº Э²К С²-тың реактивтiк кедергiсiнiң т¾су кернеуiмен аныºталады. Онда СД ж¸не С²-нiң бiрдей параметрлерi ¾шiн, Э²К айналуын, С² шы¹у орамының ж¾ктеме то¹ын, та¹ы да индуктивтi шашырату кедергiсiн ж¸не СД-нiң ºозу орамының активтi кедергiсiн елемей, С²-нiң фаздыº амплитуда м¸нiн аныºтау¹а болады ;

ì½íäà¹û СД ж¸не С²-тың т½раºтандырушы тiзбегiнiң бiр фазасының есептелiнген кедергiсi, Ом;

Õ_s – бiр сельсиннiң орамын т½раºтандыратын фазалыº индукдивтi шашырату кедергiсi, R – сельсин орамын т½раºтандыратын фазалыº активтi кедергi, Ом;

Õ_ì – ротор мен статордың орамдарының арасында¹ы ¼зара индукциясының кедергiсi ; т½раºтылыº тiзбегiне ¸келiнген, Ом;

СД индексiмен сельсин-датчикке жататын шамалар белгiленген, ал С²-сельсин-ºабылда¹ыш.

Б½л Э²К-тер С² басºару орамына трансформаторланады, келiспеушiлiк датчигiнiң шы¹у Э²К-нiң тиiстi теңдеуi;

Келiспеушiлiк датчигiнiң шы¹у Э²К н¸тижелi амплитудалыº м¸нi ¾ш теңдiктiң ºосындысынан шы¹ады.

E_øû¹.m= E^'_øû¹.m+ E^"_øû¹.m+ E^'''_øû¹.m= U_º.m COS (´_ñä-´_ñº)

/8.39/

Егер СД мен С² келiсiлген к¾йiне ротор орамының осiнiң ¼зара перпендикулярлыº т¾рiн алсаº, онда ж¾йе келiспеушiлiгi мына шамамен аныºталады. Δ´= ´_ñä - ´_º+ Онда келiспеушiлiк датчигiнiң басºару мiнездемесi синусоидалыº заңдылы¹ына ие болады.

E_øû¹.m= /8.40/

Келiспеушiлiк кiшi б½рышы ¾шiн

E_øû¹.m  k_êäΔ´ /8.41/

ì½íäà¹û

/8.42/

• келiспеушiлiк датчигiнiң берiлiс коэффициентi.

Iс ж¾зiнде к¼бiнесе сельсиндiк ж½птары келлiспеушiлiк датчигiнiң с¾бесi ¾шiн.

k_êä 46 = 0,8   B/ãðàä

8.43

Сельсиннiң парларына ½ºсас СКАТ келiспеушiлiк датчигiнiң с¾бесiнде ж½мыс iстейдi /8.17,б сурет/.

E_øû¹.m= U_º.m SinΔ ´

8.44

E_øû¹.m  k_ê.ä Δ´ 8.45

R_ê.ä = U_º.m 8.46

м½нда¹ы Хm ж¸не Z - ¼зара индукциясының кедергiсi ж¸не СКАТ т½раºтандыратын орамының кедергiсi, /сельсиндерге ½ºсас саналады/ Ом;

Практикада СКАТ-тың келiспеушiлiк датчигiнiң с¾бесi ¾шiн

k_êä 0,5   B/ãðàä 8.47