- •Ф едеральное агентство по образованию
- •Лабораторная работа №1 электроизмерительные показывающие приборы прямого действия
- •1. Цель работы:
- •2. Теоретические положения
- •2.1. Электромеханические измерительные приборы (эмп)
- •2.2. Разновидности измерительных механизмов
- •3. Задание по экспериментальной части
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа №2 проверка щитовых приборов с помощью потенциометра
- •2.2. Потенциометры постоянного тока (ппт).
- •2.3. Измерение тока ппт
- •2.4. Измерение Rx.
- •3. Стенд для проверки измерительных приборов
- •4. Порядок проведения лабораторной работы
- •4.1. Проверка щитового вольтметра
- •4.2. Проверка щитового миллиамперметра.
- •5. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 электронные осциллографы
- •2.1. Устройство электроннолучевого осциллографа
- •2.1.1. Электроннолучевая трубка
- •2.1.2. Каналы вертикального и горизонтального отклонения
- •2.1.3. Блок развертки
- •2.2. Применение электронных осциллографов
- •2.2.1. Измерение мгновенных значений напряжений
- •2.2.2. Измерение временных интервалов
- •2.2.3. Измерение частоты
- •2.2.4. Изменение сдвига фаз
- •2.3. Осциллограф с1-72
- •2.4. Осциллограф двухлучевой с1-17
- •Технические данные
- •3. Задание по экспериментальной части
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 измерение параметров электрических цепей приборами сравнения
- •1. Цель работы:
- •2. Теоретические положения
- •2.1. Измерение параметров электрических цепей
- •2.2. Универсальные электромеханические мосты.
- •2.2.1. Мост типа р-577
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 изучение принципа действия индуктивного датчика перемещения
- •1. Цель работы
- •2. Краткая теория
- •2.1. Индуктивные датчики линейного перемещения с переменной величиной воздушного зазора
- •2.2. Дифференциальный индуктивный датчик
- •3. План работы
- •Лабораторная работа №6 исследование принципа действия сельсинов
- •3. Порядок выполнения
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 исследование работы фото- и строботахометров
- •1. Введение
- •2. Изучение строботахометра
- •3. Порядок работы со строботахометром
- •4. Изучение фототахометра
- •5. Контрольные вопросы
- •Содержание
Лабораторная работа №6 исследование принципа действия сельсинов
1. Цель работы
1.1. Изучение принципа действия контактных и бесконтактных сельсинов.
1.2. Изучение работы сельсинов в индикаторном и трансформаторном режимах при различных питающих напряжениях обмотки возбуждения.
2. Краткая теория
В системах контроля и управления в качестве датчиков угла поворота наряду с резисторными, индуктивными и емкостными датчиками применяют измерительные устройства на сельсинах и вращающихся трансформаторах.
Сельсины представляют собой малогабаритные самосинхронизирующиеся электрические машины переменного тока, сходные по конструкции с синхронными машинами. Сельсины бывают контактными (рис. 6.1) и бесконтактными (рис. 6.2). В контактных сельсинах на статоре размещают однофазную, а на роторе – трехфазную обмотки или наоборот. В бесконтактных сельсинах на статоре размещают обе обмотки, а ротор выполняют специальной конструкции с немагнитной прослойкой.
Ротор бесконтактного сельсина (рис. 6.2) выполнен из двух магнитопроводящих частей Р1 и Р2, разделённых немагнитным материалом К. Обмотка возбуждения ОВ неподвижна и выполнена в виде двух последовательно соединённых катушек f1 и f2. Внутри катушек свободно вращается ротор. Трёхлучевая обмотка уложена в статоре, который представляет собой обычный статор электрической машины. Обмотки возбуждения, подключённые к источнику питания, создают магнитный поток, через ротор, статор и внешний магнитопровод проходящий по замкнутой цепи.
Основными режимами работы сельсинов являются индикаторный и трансформаторный. В обоих режимах одновременно используют два сельсина – сельсин-датчик (СД) и сельсин-приемник (СП). Индикаторный режим применяют для контроля и дистанционной передачи угла поворота и различных величин (уровня, давления, толщины материала, натяжения и т. д.), преобразованных предварительно в угловое перемещение, в тех случаях, когда на выходе не требуется значительного вращающего момента. Трансформаторный режим применяют для преобразования угла рассогласования двух механических не связанных осей в выходное напряжение.
В индикаторном режиме однофазные обмотки возбуждения (ОВ) СД и СП включают в общую однофазную цепь переменного тока, а трехфазные обмотки синхронизации соединяют между собой одноименными зажимами (рис. 6.3, а). Между СД и СП имеются только электрические связи.
Рис. 6.1. Конструктивные модификации контактных сельсинов
а– с однофазной явнополюсной обмоткой на статоре и трехфазной обмоткой на роторе;б– с однофазной явнополюсной обмоткой на роторе и трехфазной обмоткой на статоре;в – с однофазной неявнополюсной обмоткой на роторе и трехфазной обмоткой на статоре;г– с трехфазными обмотками на роторе и на статоре;1 – статор;2– ротор
Рис. 6.2. Конструкция бесконтактного сельсина
Рис. 6.3. Схемы включения сельсинов в индикаторном (а) и трансформаторном (б) режимах и их статистические характеристики (в, г)
Переменный ток, протекающий по однофазным ОВ, создает в обоих сельсинах пульсирующие магнитные потоки Ф. Эти потоки индуктируют ЭДС в обмотках синхронизации СД и СП, действующие значения которых определяются по формулам:
При согласованном положении роторов обоих сельсинов (θд = θп) в одинаковых фазах СД и СП будут индуктироваться равные по величине ЭДС. Эти ЭДС уравновешивают друг друга, так как обмотки синхронизации включены встречно. Следовательно, тока в обмотках синхронизации сельсинов при θд = θп не будет и роторы обоих сельсинов будут неподвижны.
При повороте ротора СД на угол θд > θп в обмотках синхронизации сельсинов возникнут токи
I = ΔE/(2Ζф),
где Е = Еп – Ед – результирующая ЭДС; Ζф –сопротивление одной фазы.
Эти токи, взаимодействуя с магнитным потоком ОВ, обусловят возникновение вращающего синхронизирующего момента Мс, который повернет ротор СП на угол θп. Величина момента
Мс = Mmax().
где Мmах – максимальный момент сельсина, определяемый его параметрами; = θд – θп – угол рассогласования.
Моментно-угловая зависимость Мс=() является статической характеристикой сельсинной пары, работающей в индикаторном режиме (рис. 6.3, а). При малых углах рассогласования (θ<30°) статическая характеристика линейна: Mc = k, где k = Mc/ – коэффициент передачи, Нм/град.
Точность дистанционной передачи сельсинными измерительными устройствами зависит от момента трения и нагрузки на валу. В зависимости от величины погрешности Δθ сельсины делят на три класса точности: Ι – Δθ = ±0,75°, II –Δθ = ±1,5°; III – Δθ = ±2,5Ο.
В трансформаторном режиме работы сельсинов (рис. 6.3, б) угловое рассогласование между сельсинами ( = θд – θп) преобразуется в выходное напряжение. К сети переменного тока подключают только однофазную обмотку возбуждения СД, а однофазная обмотка СП, называемого сельсином-трансформатором (СТ), является выходной, с которой снимается напряжение Uвых. Пульсирующий магнитный поток Ф, создаваемый током ОВ сельсина-датчика, по-прежнему индуктирует Ε1д, Е2д, Е3д в трехфазной обмотке, под действием которых в обмотках сельсинов возникают токи
I1 = Ε1д/2Z; I2 = Е2д/2Z; I3 = Е3д/2Z.
Эти токи создают в СТ магнитный поток Фт, направленный в зависимости от угла рассогласования под углом = θд – θп к продольной оси выходной однофазной обмотки. В выходной обмотке наводится ЭДС Eвых Uвых, являющаяся выходным сигналом: Uвых = Umax cos .
Так как нулевой отсчет соответствует сдвигу роторов СД и СП на 90°, то
Uвых = Umax cos ( + 90) = Umax sin .
Зависимость Uвых = φ(θ) является статической характеристикой сельсинов в трансформаторном режиме (рис. 6.3, б). При малых углах рассогласования (sin ) выходное напряжение Uвых = k, где k = Uвых / – коэффициент передачи, В/град. Обычно для сельсинов Uвых mах = 50100 В, k = 0,551,10 В/град. При повороте ротора СД в обратном направлении от согласованного (–д) фаза выходного напряжения изменяется на 180°.
Сельсины, наряду с использованием в устройствах для преобразования и передачи угла поворота или вращения, применяются также в следящих системах.