1.9.2 Синхронные передачи. Сельсины

Электрическими синхронными передачами называются систе­мы, служащие для одинакового углового перемещения двух или нескольких механически не связанных между собой валов.

Любая синхронная передача состоит из датчика, приемника, линии связи ЛС и источника питания. Обычно датчик и приемник синхронной передачи одинаковы.

Наибольшее распространение в РЛС и АСУ нашли синхрон­ные передачи на сельсинах. Они используются, например, для пе­редачи угла поворота антенны на азимутальный прибор, для кон­троля положения отклоняющих катушек индикаторов кругового обзора в соответствии с антенной, в системах автоматической пе­рестройки РЛС с одной частоты на другую и для других целей.

Контактный сельсин

Сельсин (рис. 1.52) представляет собой маломощную индук­ционную электрическую машину переменного тока. Он состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор сельсина имеет вид пакета, набранного из ли­стов электротехнической стали (рис. 1.52, а). В его пазы уло­жена трехфазная обмотка. Ротор представляет собой двухполюс­ный электромагнит. Он также на­бирается из листов электротехни­ческой стали. На сердечник ро­тора наматывается обмотка, кон­цы которой выведены к двум изо­лированным друг от друга коль­цам, размещенным на валу. К кольцам прижимаются щетки, обычно имеющие вид пружинных пластин. Контактная поверхность щеток посеребрена. Концы об­мотки статора и щетки подсоеди­нены к пяти клеммам на панели, имеющим соответственно обоз­начения с₁, с₂, с₃ и р₁, р₂.

В другой конструкции сельси­нов (рис. 1.52,6) в статоре на двух явно выраженных полюсах заложена однофазная обмотка в виде двух катушек, а в пазы ци­линдрического сердечника ротора — трехфазная обмотка, соеди­ненная «звездой». На валу ротора сельсина имеются три кольца. Клеммы на панели в этом случае имеют обозначения с₁, с₂ и р₁, р₂, р₃. Питание к обмоткам роторов сельсинов подводится с помощью скользящего контакта щетки и кольца. Поэтому такие сельсины называют контактными.

Переменный ток, протекая по однофазной обмотке сельсина, создает переменное магнитное поле. Это поле пересекает трех­фазную обмотку и наводит в ее фазах переменные ЭДС. Ампли­туда каждой из этих ЭДС различна. Она зависит от того, как рас­положена фаза трехфазной обмотки относительно однофазной об­мотки. Переменная ЭДС наибольшей амплитуды наводится в той из фаз трехфазной обмотки, ось катушки которой совпадает с электрической осью однофазной обмотки. В других обмотках, не­параллельных однофазной, наводятся меньшие ЭДС. При пер­пендикулярном расположении обмоток наводимая ЭДС равна нулю.

Для передачи на расстояние показаний измерительных, прибо­ров применяется так называемая индикаторная синхронная пере­дача. В РЛС такая передача применяется, например, для кон­троля за положением антенны. Передача состоит из двух одина­ковых сельсинов: датчика, связанного через редуктор с осью, и приемника, на оси которого расположена стрелка прибора инди­катора азимута. Обмотки сельсинов соединены между собой, как это показано на рис. 1.53.

Если роторы обоих сельсинов занимают одинаковые положе­ния относительно статорных обмоток, то в соответственных фазах датчика и приемника будут наводиться одинаковые по амплитуде, но встречные друг к другу ЭДС. Ток в цепи статорных обмоток протекать не будет.

При повороте ротора сельсина-датчика на некоторый угол Q в соответственных фазах трехфазных обмоток индуктируются не ­одинаковые по амплитуде ЭДС. Так как цепи трехфазных обмоток замкнуты, то появившиеся разности потенциалов между соответ­ственными фазами датчика и приемника создают в цепи обмоток уравнительные токи. Эти токи, протекая по трехфазным обмот­кам, взаимодействуют с магнитными потоками обмоток возбуж­дения.

В результате такого взаимодействия на роторы сельсинов дей­ствуют вращающие моменты, стремящиеся повернуть их и устра­нить возникшее рассогласование. Так как токи в соответственных фазах сельсина-датчика и сельсина-приемника имеют противопо­ложные направления, то роторы будут стремиться поворачи­ваться навстречу друг другу, пока рассогласование не станет рав­ным нулю. Положение ротора сельсина-датчика зафиксировано вращающим его механизмом. Поэтому поворачиваться может только ротор сельсина-приемника. Он будет поворачиваться до тех пор, пока не займет такое же положение, что и ротор сель­сина-датчика, т. е. на угол 0.

Недостатком контактного сельсина является наличие - сколь­зящего контакта между щетками и кольцами. Трение в этом кон­такте понижает точность передачи угла от датчика к приемнику. Загрязнение и окисление контактных колец, а также подгорание щеток и колец из-за искрения ухудшают работу передачи. Кон­тактные сельсины требуют постоянного ухода в процессе эксплуа­тации.

Бесконтактный сельсин

Бесконтактный сельсин — это такой сельсин, который не имеет на роторе вращающейся обмотки и контактных колец (рис. 1.54).

Статор бесконтактного сельсина представляет собой пакет, на­бранный из листов электротехнической стали. В пазы пакета уло­жена трехфазная обмотка, соединенная «звездой». Однофазная обмотка возбуждения находится не на роторе, а размещена на торцовых крышках статора и состоит из двух тороидальных кату­шек. Эти катушки соединены между собой последовательно. Ро­тор бесконтактного сельсина представляет собой два Г-образных железных лепестка, закрепленных ла двух полуосях. Лепестки разделены между собой немагнитным материалом (алюминиевой втулкой или прокладкой) (рис. 1.54, а). Благодаря лепесткам маг­нитный поток обмотки возбуждения меняет свое направление на 90° и, выйдя из катушек обмотки возбуждения, попадает по лепе­сткам в статорное кольцо.

В результате этого переменный магнитный поток возбуждения, входя в статор с одного из лепестков ротора и выходя в диа­метрально противоположном месте на другой лепесток, будет сов­падать по направлению с линией лепестков (рис. 1.54,а).

При повороте вала сельсина (и лепестков) на некоторый угол на такой же угол поворачивается и магнитное поле возбуждения.

Следовательно, работа индикаторной синхронной передачи на бесконтактных сельсинах ничем не отличается от работы рассмот­ренной выше передачи на контактных сельсинах.

Недостатком бесконтактных сельсинов по сравнению с кон­тактными является малый по величине поток однофазных обмо­ток. Поэтому такие сельсины способны развивать на валу мень­ший момент, чем контактные.

В качестве датчиков в синхронных передачах применяются бесконтактные сельсины БД-404А, БД-501А, а в качестве прием­ников— БС-404А и БС-501А. Сельсин-приемник отличается от сельсина-датчика тем, что для уменьшения колебаний на конец его вала надет массивный маховик-демпфер.

Часто бывает необходимо управлять положением ротора сель­сина-приемника от двух датчиков. Для этой цели применяются сельсины специальной конструкции, называемые дифференциаль­ными сельсинами.

Дифференциальный сельсин представляет собой контактный сельсин, у которого и на статоре, и на роторе расположены трех­фазные обмотки, соединенные «звездой». Трехфазная обмотка ро­тора дифференциального сельсина соединяется с трехфазной об­моткой сельсина-датчика, а трехфазная статорная обмотка — с трехфазной обмоткой сельсина-приемника.