Сельсинное измерительное устройство

Сельсинное измерительное устройство предназначено для из­мерения угловых перемещений механизма. В схемах управления главными электроприводами роторных экскаваторов в соответ­ствии с выполняемыми функциями применяется либо схема син­хронной передачи (рис. 3), либо трансформаторная схема (рис. 4) измерительного устройства. И та, и другая схема со­стоит из двух сельсинов: сельсина-датчика ВС и сельсина-прием­ника BE.

Схема синхронной передачи (рис. 3) обеспечивает при по­вороте или вращении ротора ВС одновременный поворот или вращение ротора BE. Обмотки возбуждения сельсинов ВС и BE питаются от одного источника u_п. В каждом сельсине со­здается пульсирующий магнитный поток, который наводит в фа­зах 1 – 3 обмоток синхронизации ЭДС.

В рассматриваемой схеме при одинаковом положении ро­торов сельсин относительно их статоров, т. е. при θ_вх= θ_вых. ЭДС в фазах 1 – 3 обоих сельсинов одинаковы и направлены встречно. Следовательно, ток по цепи синхронизации протекать не будет. Если ротор ВС повернуть на некоторый угол θ_вх, то разность ЭДС фаз станет отличной от нуля и по обмоткам 1 – 3 потечет ток синхронизации, который, взаимодействуя с магнит­ными потоками возбуждения ВС и BE, создаст на их роторах электромагнитные моменты.

Рис. 3. Схема синхронной передачи

Электромагнитный момент на валу датчика ВС уравновеши­вается моментом задающего механизма, а электромагнитный мо­мент приемника BE, называемый синхронизирующим, направлен в сторону поворота ротора ВС и при отсутствии на валу при­емника BE момента сопротивления поворачивает его ротор на угол θ_вых = θ_вх. Ток синхронизации при этом уменьшается до нуля, и вращение ротора BE прекращается. При вращении ро­тора ВС с определенной скоростью ротор BE также будет вра­щаться в ту же сторону с такой же скоростью.

На практике, поскольку момент сопротивления на валу BE не равен нулю, в воспроизведении угла поворота θ_вх имеется погрешность:

Δ = θ_вх - θ_вых,

которая на холостом ходу BE обычно не превышает 2,5%.

Синхронизирующий момент определяется выражением:

М = М_maхsinδ,

где М_mах — максимальное значе­ние момента, соответствующее δ = π/2.

В схемах управления главны­ми электроприводами роторных экскаваторов рассмотренное измерительное устройство при­меняется в электромеханических приборах визуального контроля угла поворота рабочего механиз­ма. Ротор ВС при этом кинематически связан с валом рабочего механизма, а ротор BE – с механизмом указательного прибора.

Трансформаторная схема измерительного устройства, приве­денная на рис. 4,а, обеспечивает при повороте ротора датчи­ка ВС на угол θ_вх пропорциональное углу рассогласования δ изменение напряжения на обмотке возбуждения приемника BE.

Происходит это потому, что под действием фазных ЭДС ВС по фазным обмоткам сельсина-приемника BE протекают токи и создают в нем пульсирую­щий магнитный поток. Причем, поскольку токи в одноименных фазах ВС и BE одинаковы и встречно направлены, то и магнитный поток BE направлен встреч­но магнитному потоку ВС. В случае поворота ротора сельсина-датчика ВС на некоторый угол при заторможенном роторе сельсина-приемника BE на тот же угол повернется вектор его магнитного поля. Пульсирующий магнитный поток BE наводит на выходе схемы – в обмотке возбуждения BE (выводы 4, 5) – ЭДС:

e_δ = E_δ sinω_п t = E_δmax sinω_п t,

где E_δ — амплитуда выходной ЭДС зависимость которой от δ дана на рис. 4, б;

E_δmax — максимальная амплитуда выходной ЭДС, соответствующая

δ = π/2.

Рис. 4. Трансформаторная схема измерительного устройства.

В согласованном положении роторов ВС и BE (e_δ = 0) между осью обмот­ки возбуждения BE и вектором магнитного потока должен быть угол π/2, со­ответствующее расположение обмоток сельсинов показано на рис. 4,а. В этом случае ЭДС е_δ наводиться не будет, так как θ = 0 (9). При θ_вх > θ_вых на вы­ходных выводах BE появляется переменное напряжение, синфазное с u_п (на практике имеется отставание по фазе приблизительно на 10°), а при θ_вх < θ_вых это напряжение меняет фазу на

угол π.

Синусоидой (рис. 4, б) представляется типовая нелинейность данного измерительного устройства. При малых углах рассогласования, когда sinδ ≈ δ, и большом сопротивлении нагрузки, когда E_δ ≈ U_δ и E_δmax≈ ≈ U_δmax, справедлива запись:

,

где k_и — чувствительность сельсинного измерительного устройства, составляю­щая около 1В/град.

Рассмотренное измерительное устройство применяется в схе­мах управления электроприводом поворота стрелы ротора, где сельсин-датчик ВС1 кинематически связан с ра­бочим механизмом, а сельсин-приемник ВЕ1 входит в функцио­нальный преобразователь и имеет заторможенный ротор, и в схемах управления электроприводами механизмов хода и подъ­ема стрелы экскаватора в узлах дозированной подачи, где ротор ВС1 также кинематически связан с рабочим механизмом, а ротор ВЕ1 – с рукояткой задатчика пе­ремещения.