2. Основные схемы включения сельсинов

2.1. Трансформаторный режим работы

Так называемая парная схема включения сельсинов приведена на рис.1. Схема обеспечивает преобразование угла рассогласования в напряжение с точностью, определяемой собственной погрешностью сельсинов, длиной линии передачи, а также величиной сопротивления нагрузкиR_н, включенной в цепь статорной обмотки сельсина-трансформатора. Выходной величиной является напряжениеU. Схема находит широкое применение в следящих системах для измерения углов рассогласования между управляющим и исполнительным валами.

Если оба сельсина в схеме одинаковы и изготовлены тщательно, а линии связи короткие, законы изменения токов в роторных обмотках сельсина-трансформатора от угла поворота α сельсина-датчика будут такие:

где Е_макс–максимальная э.д.с. роторной обмотки сельсина‑датчика;

Z– полное сопротивление одной роторной обмотки.

Каждая из роторных обмоток создаёт в сельсине-трансформаторе магнитный поток, взаимодействующий с обмоткой его статора, создавая в ней свою долю суммарной э.д.с. Законы изменения этих э.д.с. в статорной обмотке сельсина-трансформатора будут следующими:

где К– постоянный коэффициент пропорциональности между током и магнитным потоком в предположении отсутствия насыщения магнитопровода сельсина-трансформатора.

Суммарная э.д.с. в статорной обмотке сельсина-трансформатора Е_СТ находится как векторная сумма этих э.д.с.:

где Е_СТмакс– максимальное значение выходного напряжения на статорной обмотке сельсина- трансформатора приα – β = 0.

Данная зависимость неудобна, потому что при угле рассогласования, равном нулю, выходное напряжение максимально. Чтобы получить при нулевом рассогласовании нулевое выходное напряжение, поступают так: устанавливают валы в согласованное положение, а затем, поворачивая один из сельсинов за корпус, добиваются нулевого выходного напряжения. Этому положению, согласно формуле, будет соответствовать  –   90°,и формула запишется так:

Знаки «+» или «–» выбираются в зависимости от того, в какую сторону был произведён поворот статора, что позволяет установить желаемый фазовый сдвиг между выходным напряжением сельсина-трансформатора и напряжением питания при появлении рассогласования.

Крутизна выходного напряжения сельсина-трансформатора в любом положении ротора

К_СТ = dЕ_СТ / d.

Наибольшая величина крутизны выходного напряжения имеет место при  = 0.

Схема включения сельсина-датчика, сельсина-трансформатора и дифференциального сельсина представлена на рис. 2.

Схема применяется в следящих системах в тех случаях, когда возникает необходимость ввода в систему дополнительных поправок. Поправки вводятся с помощью дифференциального сельсина ДСв виде угла поворота γ его ротора. Датчиками в этой схеме являются сельсинСДи дифференциальный сельсинДС. Приёмником служит сельсин-трансформаторСТ, выходное напряжение которого зависит от суммы или разности угловых перемещений роторов датчиков. Началом отсчёта при вводе углаγсчитается такое положение ротора сельсинаДС, при котором магнитные оси потоков обмоток ротора и статора совпадают.

2.2. Индикаторный режим работы

Парная схема включения сельсинов показана на рис.3. При синфазном питании обмоток возбуждения датчика и приёмника схема обеспечивает синхронную и синфазную передачу угла и вращения с точностью, определяемой собственной погрешностью сельсинов, длиной линии связи, а также величиной нагрузки на валу приёмника. Схема находит широкое применение для целей телепередачи угла поворота.

Все величины и характеристики индикаторной передачи угла обычно определяют по отношению к сельсину-приёмнику вследствие того, что ротор сельсина-датчика перемещают принудительно.

Важнейшей характеристикой индикаторной передачи является зависимость статического синхронизирующего момента от угла рассогласования между роторами датчика и приёмника в положении покоя.

Крутизна кривойстатического синхронизирующего момента определяет удельный синхронизирующий момент, развиваемый на валу приёмника при его рассогласовании с датчиком на один градус (единица измерения – грамм∙сантиметры на градус).

Статическая погрешностьпередачи характеризуется величиной статической ошибки, определяемой углом рассогласования между осями датчика и приёмника в состоянии равновесия при отсутствии вращения. Величина статической ошибки зависит от момента нагрузки на валу приёмника и собственной погрешности сельсинов. В зависимости от величины собственной погрешности сельсины различают по классам точности.

Практическая формула для вычисления статического синхронизирующего момента М_с такая :

,

где – угол рассогласования между осями датчика и приёмника;

– максимальный синхронизирующий момент на роторе сельсина-приёмника при = 90.

На ротор сельсина-датчика действует тот же момент, только противоположного знака.

Синхронизирующий момент сельсинной передачи весьма невелик, его достаточно для приведения во вращение механических счётчиков, стрелок и т.п., поэтому такая передача и называется индикаторной передачей угла.

Статическая погрешность сельсинной схемы и коэффициент добротностиопределяются по формулам:

где – момент трения на валу приёмника;

– удельный синхронизирующий момент при угле рассогласования, близком к нулю.

Дифференциальная схема включения сельсинов в режиме индикаторной передачи угла изображена на рис. 4.

Схема используется для алгебраического суммирования угловых перемещений. Передача угла и вращения в этом случае осуществляются с помощью сельсиновСД, СПиДС, причём сельсиныСД,СПиДСмогут работать как в качестве датчиков, так и в качестве приёмников. Во всех случаях ротор приёмника в зависимости от направления углов поворота поворачивается на угол, равный сумме или разности углов, задаваемых датчиками. В режиме синхронного вращения скорость вращения ротора приёмника будет равна сумме или разности скоростей вращения датчиков. Если ротор сельсинаДСзаторможен, то он превращается в трансформатор, и передача становится обычной, т.е. при повороте ротора одного из сельсинов ротор другого повернётся на такой же угол.