9.3. Сельсинные передающие системы
Описанные выше системы передачи показаний приборов на расстояние пригодны в тех случаях, когда угловое или линейное перемещение, созданное датчиком, сравнительно невелико. Однако в ряде случаев возникает необходимость передавать на расстояние сигналы пропорциональные нескольким оборотам его выходной оси или линейное перемещение в несколько метров. В частности, такая задача ставится при передаче показаний уровнемеров широкого диапазона. Решение подобных задач возможно путем применения так называемой сельсинной передачи.
Сельсинами называются малые трехфазные синхронные машины, у которых обмотки возбуждения питаются переменным током. Обычно эти машины изготовляются с явно выраженными полюсами.
По наиболее распространенной схеме (рис.9.4) сельсины соединяются параллельно, образуя системы синхронно и синфазно работающих машин.
Рис.9.4. Схема сельсинной телепередачи
Если в этой системе ротор одной из машин Д (датчика) поворачивать или вращать внешней силой, то ротор второй машины П (приемника) будет синхронно следовать за движением ротора датчика с отставанием, определяемым величиной нагрузки на ванну приемника. Эта нагрузка должна быть меньше максимального момента синхронизации.
Роторы сельсинов датчика и приемника поворачиваются так, как будто они соединены упругим валом. При каждом данном положении ротора сельсина-датчика ротор сельсина-приемника имеет только одно устойчивое положение, при котором оси полюсов роторов обеих машин расположены одинаково относительно соответствующих статорных обмоток. Если при отсутствии напряжения в сети система по какой-либо причине рассогласуется, то после включения напряжения роторы снова придут в согласованное положение. Это ценное свойство сельсинной передачи – самосинхронизация привело к вытеснению сельсинами почти всех остальных систем синхронной связи.
Современные конструкции сельсинов обычно представляют собой бесконтактные двухполюсные машины, не имеющие обмоток на роторе и являющиеся своеобразным сочетанием трансформатора и электрической машины.
Трансформаторная часть машины состоит из магнитопровода М (рис.9.5), частью которого является вращающийся ротор, отделенный от магнитопровода М зазором δ, и из неподвижных катушек f, создающих при возбуждении переменным током магнитный поток вдоль оси ротора. Особенность ротора заключается в том, что он состоит из двух частей Р1 и Р2, разделенных немагнитным материалом, создающим большое сопротивление для магнитного потока.
Машинная часть устроена аналогично статору трехфазной машины, в пазах которого уложена обычная трехфазная обмотка. Статор S с обмотками расположен концентрично ротору с малым зазором δ1.
Магнитный поток из полюса Р1 через зазор δ входит в магнитопровод М, вступает в полюс Р2 и через зазор δ1 – в статор S, затем распределяется по статору и замыкается на полюсе Р1. Магнитный поток действует на трехфазную обмотку статора так же, как в обычной синхронной машине.
Основными характеристиками сельсинной передачи обычно являются чувствительность системы и точность следования ротора приемника за ротором датчика при данном моменте нагрузки. Чувствительность сельсинов представляет собой начальный угол рассогласования, при котором возникает синхронизирующий момент, способный преодолеть момент сопротивления на валу приемника.
Если к одному измерительному прибору через переключатель присоединяют несколько термопар, то применяют схему, показанную на рис.9.5
Рис.9.5. Схема подключения нескольких термопар к одному измерительному прибору: а – в разрыв холодных спаев термопары; б – в разрыв одного из термоэлектродов
На рис.9.5 показано включение измерительного прибора в разрыв холодных спаев термопары, а на б – в разрыв одного из электродов. В последнем случае термоэлектродные провода всех термопар доводят до сборки, которая предназначена для поддержания одинаковой температуры мест спаев с медными проводами всех термопар. Температура в сборке может быть и непостоянной, но должна быть одинаковой для всех спаев.
В термостате помещается только одна термопара, горячий спай которой t0 приобретает температуру термостата. Эта температура и является температурой холодных спаев для всех рабочих термопар.